黃煥炯

摘 要：浙江桐鄉(xiāng)是羊毛衫制造和銷售集散基地。大大小小的羊毛衫加工企業(yè)，如雨后春筍般地在這片熱土上崛起。加工羊毛衫的電腦橫機(jī)中的羅拉齒輪箱配件支架是一件易損零件。很多時(shí)候，只因?yàn)檫@一零件的問題，導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)器不能運(yùn)行，直接影響生產(chǎn)效益。而且，目前配件市場(chǎng)上這一零件不多，價(jià)格較高。因此，只有生產(chǎn)大量的質(zhì)量上乘、價(jià)格低廉的級(jí)進(jìn)模加工產(chǎn)品，才能滿足和保障羊毛衫基地生產(chǎn)的需求。

關(guān)鍵詞：工藝 加工 生產(chǎn) 設(shè)計(jì) 壓力 級(jí)進(jìn)模

引言

如下圖所示為加工零件支架。材料：1Cr18Ni9Ti（不銹鋼），厚度：1.5mm。生產(chǎn)批量大。以前都是一些小作坊，利用余料加工。采用的是：先落料模、拉伸模，然后再鉆孔?，F(xiàn)在把三道工序合在一起，可大大提高工作效率，并減輕工作量，而且加工時(shí)勿需將手伸入模具空間，保護(hù)了操作者的人身安全。

1.支架模具的工藝分析

從零件材料上來(lái)看：1Cr18Ni9Ti（不銹鋼）具有良好的塑性和較高的彈性，沖裁性和拉伸性較好。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)：該零件較為復(fù)雜而且?guī)Х?，厚度?.5mm。沖裁件孔與孔之間：孔與邊緣之間的距離受模具的強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的制約，其值不應(yīng)過小。

一般要求C≥（1～1.5）t，C′>（1.5～2）t。所以由沖件圖可知：

C1=12-5.2/2-6.5/2=6.15>1×4=4，

C2=88.9-21-29.4-31.5-2-2.5=2.5<1×4=4，

C′=18/2-6=3<1.5×4=6.

由以上可知孔與孔之間距離C1，C2，C′能滿足工藝性要求?？梢詻_裁及拉伸加工。

2.確定工藝方案

該沖裁件包括落料、沖孔、翻包三個(gè)基本工序，可采用的沖裁方案有單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種.零件屬于大批量生產(chǎn)，因此采用單工序需要模具數(shù)量較多，生產(chǎn)率低，所用費(fèi)用也高，不合理；若采用復(fù)合沖，可以得出沖件的精度和平直度較好，生產(chǎn)率較高，但因零件的孔邊距太小，模具強(qiáng)度不能保證；用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí)，生產(chǎn)率高，操作安全，使用級(jí)進(jìn)模便于沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化，可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)。通過合理設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問題，根據(jù)以上分析，該零件采用級(jí)進(jìn)沖裁工藝方案。

3.模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.模具類型

根據(jù)零件的沖裁工藝方案，采用級(jí)進(jìn)沖裁模。

3.2.操作與定位方式

零件大批量生產(chǎn)，安排生產(chǎn)可考慮自動(dòng)送料方式能夠達(dá)到批量生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率，故采用自動(dòng)送料方式。零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，導(dǎo)正塊導(dǎo)正，為了提高材料利用率采用始用擋料塊和固定擋料塊。

3.3.卸料與出件方式

考慮零件尺寸較大，厚度適中，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。

3.4.模架類型及精度

由于零件材料適中，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級(jí)進(jìn)模因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的中間導(dǎo)柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級(jí)模架精度。

4.級(jí)進(jìn)模工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算

4.1.排樣設(shè)計(jì)與材料利用率，該沖裁件材料厚度適中，尺寸較大，排樣如下圖：

經(jīng)計(jì)算機(jī)面積查詢可得：

4.1.1.一個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積：

4.1.2.一個(gè)步距內(nèi)所需的毛坯面積：

4.1.3.材料利用率：

4.2.設(shè)計(jì)沖壓力與壓力中心，初選壓力機(jī)

4.2.1.沖壓力：根據(jù)《冷沖模設(shè)計(jì)》

4.2.1.1.沖裁力：

已知：

4.2.1.2.卸料力：

已知：

4.2.1.3.沖壓力：

4.2.1.4.壓力機(jī)公稱壓力：

因此可選壓力機(jī)型號(hào)為J21-63。

4.2.2.壓力中心：

4.2.2.1.落料件的壓力中心：

4.2.2.2.沖孔、翻包、落料的壓力中心

5.級(jí)進(jìn)模的總裝配圖

6.凹模、凸模的零件圖設(shè)計(jì)

6.1.凹模設(shè)計(jì)

凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過螺釘、圓柱銷與下模座固定的固定方式?？紤]凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直筒形刃口壁結(jié)構(gòu).漏料部分刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大0.5～1mm，取1mm。（為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的簡(jiǎn)化形狀）

6.2.凸模設(shè)計(jì)

落料凸模刃口部分為方形，為便于凸模和固定板的加工， 而沖孔凸模由于相隔很近，不宜全采用階梯結(jié)構(gòu)，可通過環(huán)氧樹脂固定。

凸模材料：參照沖壓模具設(shè)計(jì)與制造選用Cr12。

對(duì)凸模設(shè)計(jì)幾點(diǎn)說(shuō)明：

6.2.1.裝配的尺寸為H7/n6，可得φ9， φ10的上下偏差；

6.2.2.倒角是參照ISO標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；

6.2.3.圓形凸模要有同軸度的要求，參照ISO標(biāo)準(zhǔn)得出；

6.2.4.淬硬58～62HRC是為了提高模具的壽命；

6.2.5.工件表面粗糙度要求較高，取0.8，其余的可取6.3；

6.2.6.保持刃口鋒利，為了減小毛刺，材料為Cr12。

7.壓力機(jī)的校核

7.1.公稱壓力

根據(jù)公稱壓力的選取壓力機(jī)型號(hào)為J21-63，它的壓力為630>477.52，所以壓力得以校核。

7.2.滑塊行程

滑塊行程應(yīng)保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出。這里只是材料的厚度t=1.5，導(dǎo)料板的厚度H=10及凸模沖入凹模的最大深度12，即S1=1.5+10+12=23.5

7.3.行和次數(shù)

行程次數(shù)為45/min。因?yàn)樯a(chǎn)批量為大批量，又是自動(dòng)送料，不能太快，因此是得以校核。

7.4.工作臺(tái)面的尺寸

根據(jù)下模座L×B=590×440，且每邊留出60～100，即L1×B1=650×500，而壓力機(jī)的工作臺(tái)面L2×B2=800×540，沖壓件和廢料從下模漏出， 漏料尺寸<95×50，而壓力機(jī)的孔尺寸為360×23，故符合要求，得以校核；

7.5.滑塊模柄孔尺寸

滑塊上模柄孔的直徑為50mm，模柄孔深度為80mm，而所選的模柄夾持部分直徑為50mm，長(zhǎng)度為60mm故符合要求，得以校核；

7.6.閉合高度

由壓力機(jī)型號(hào)知Hmax=380；M=90；H1=100。Hmin=Hmax–M=380-90=290

（M為閉合高度調(diào)節(jié)量/mm，H1為墊板厚度/mm）

（ Hmax–H1）-5≥H≥（ Hmin–H1）+10，得（380–100）-5≥262≥（290–100）+10即275≥270≥200，所以所選壓力機(jī)合適，即壓力機(jī)得以校核。

8.結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)采用了Auto CAD完成，對(duì)模具工作過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的模擬分析。結(jié)構(gòu)緊湊、合理；動(dòng)作正確；安全可靠；裝、拆、修磨方便。該模具制造、試模順利，已大批量生產(chǎn)零件。實(shí)現(xiàn)了級(jí)進(jìn)模的自動(dòng)沖壓，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)模具提高了三倍以上，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，深受生產(chǎn)人員好評(píng)，同時(shí)該沖模的工藝排樣和模具結(jié)構(gòu)、計(jì)算，可以為類似零件設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1].聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2010.01.

[2].彭建聲.模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2012.9.

[3].張芳.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京大學(xué)出版社.2011.3.