韓長征

(營口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧營口115000)

【應(yīng)用研究】

空心薄臂零件側(cè)孔(槽)沖裁模具的設(shè)計

韓長征

(營口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧營口115000)

空心薄臂零件側(cè)孔(槽)沖裁模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，是模具設(shè)計中的難點．通過對空心薄臂零件側(cè)孔(槽)沖裁模具兩種典型結(jié)構(gòu)的分析，闡述側(cè)孔(槽)沖裁模具的工作原理及設(shè)計注意事項，從而確?？招谋”哿慵?cè)孔(槽)的加工質(zhì)量，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)．

空心薄臂零件；側(cè)孔(槽)；沖裁模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計

0 引言

在設(shè)計沖裁模具時，如果空心薄臂制品(如圖1的工件1、圖2的工件2)上有與模具開模方向不一致的側(cè)孔或側(cè)槽時，沖裁模具在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)滿足加工側(cè)孔或側(cè)槽的需要[1]，以確?？招谋”壑破穫?cè)孔或側(cè)槽的尺寸精度和位置精度要求．在沖裁模具設(shè)計中這種模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但通過合理的設(shè)計能夠保證制品的側(cè)孔或側(cè)槽的加工質(zhì)量，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)．

下面分別以如圖1的工件1和如圖2的工件2為例，重點分析空心薄臂零件側(cè)孔(槽)沖裁模具的兩種典型結(jié)構(gòu)，即：如圖3的懸臂式側(cè)孔(槽)垂直沖裁模具和如圖4的斜楔式側(cè)孔(槽)水平?jīng)_裁模具，并分別闡述了此兩種模具的工作過程、設(shè)計注意事項和結(jié)構(gòu)特點．

1 懸臂式側(cè)孔(槽)垂直沖裁模具

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖3(見75頁)為懸臂式側(cè)孔(槽)垂直沖裁模具．此模具主要由模柄2、上模座4、墊板5、止轉(zhuǎn)螺釘6、凸模固定板7、凸模8、導(dǎo)板9、凹模10、凹模體11、下模座12、凹模支架15、銷釘16、定位銷19、搖臂組件20、壓縮彈簧組件21等零部件組成．該模具最大的特征是凹模10鑲嵌在懸臂式的凹模體11上，凹模體11固定在凹模支架15，并以銷釘16定位防止轉(zhuǎn)動；凹模支架15與下模座12以H7/h6配合，并以螺釘14緊固；凸模8固定在凸模固定板7上，并以止轉(zhuǎn)螺釘6防止轉(zhuǎn)動，同時凸模8依靠導(dǎo)板9導(dǎo)向，確保與凹模10的正確配合，提高了凸模的剛度；模柄2固定在上模座4上；導(dǎo)板安裝在凹模支架15上．

1.2 工作過程

如圖3所示，懸臂式側(cè)孔(槽)垂直沖裁模具的工作過程為：

(1)工件的安裝．將圖1所示的工件1安裝到懸臂式的凹模體11上，其徑向和軸向分別以凹模體11的外圓柱表面和凹模支架15的右側(cè)平面進(jìn)行定位；孔6-φ10±0.2的孔距定位由定位銷19、搖臂組件20、壓縮彈簧組件21組成的定位器來完成，保證加工出的6個側(cè)孔沿圓周均勻分布，并滿足精度要求．

(2)加工過程．模具開始沖壓前，撥開定位器的定位銷19和搖臂組件20，將工件1套在凹模體11上，且工件1的底面與凹模支架15的右側(cè)平面靠緊，然后放開搖臂組件．模具開始沖壓工作，凸模8沿著導(dǎo)板9的導(dǎo)向孔向下沖裁，即沖出第一個φ10±0.2孔．隨后沿圓周方向轉(zhuǎn)動工件1，確保定位銷19落入已沖好的第一個φ10±0.2孔內(nèi)，然后接著沖出第二個φ10±0.2孔．依此類推，用同樣的方法沖出剩余的4個φ10±0.2孔．

1.3 懸臂式側(cè)孔(槽)垂直沖裁模具的設(shè)計注意事項和結(jié)構(gòu)特點

設(shè)計注意事項(參見圖3)：(1)凸模8、導(dǎo)板9、凹模10、凹模體11、凹模支架15、下模座12相關(guān)零件之間的位置精度應(yīng)滿足工件1的加工精度需要，否則將會發(fā)生凸模和凹模干涉啃?，F(xiàn)象．(2)凸模8、凹模10、凹模體11、凹模支架15、下模座12零件及其相關(guān)零件間的聯(lián)接強(qiáng)度和剛度應(yīng)進(jìn)行設(shè)計計算及校核驗算，避免發(fā)生受力變形，產(chǎn)生凸模和凹?？心，F(xiàn)象．(3)為避免凹模體11轉(zhuǎn)動，必須采取防止轉(zhuǎn)動措施[2]．

結(jié)構(gòu)特點：(1)凹模為鑲嵌式結(jié)構(gòu)，便于安裝、維修及更換；(2)采用了懸臂式的凹模體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了垂直沖裁加工；(3)模具結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕；(4)缺點是壓力機(jī)一次行程內(nèi)只能沖出一個側(cè)孔(槽)，生產(chǎn)率低，如果側(cè)孔(槽)較多，孔距累積誤差較大，因此，這種沖側(cè)孔(槽)模具主要用于生產(chǎn)批量不大、孔距精度要求不高的空心薄臂制品的側(cè)面沖孔或沖槽．

2 斜楔式側(cè)孔(槽)水平?jīng)_裁模具

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖4為斜楔式側(cè)孔(槽)水平?jīng)_裁模具．此模具主要由上模座1、壓料螺釘2、模柄3、斜楔固定板5、壓料橡膠6、壓料板7、滑塊壓板9、凸模10、凸模固定板11、凹模12、下模座13、導(dǎo)滑槽14、斜滑塊15、橡膠壓板16、復(fù)位橡膠17、斜楔定位板18、斜楔19、復(fù)位螺釘21等零部件組成．該模具最大的特征是依靠斜楔19將壓力機(jī)滑塊的垂直運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾被瑝K15的水平運動，從而推動凸模固定板11和凸模10在水平方向上進(jìn)行沖側(cè)孔或沖側(cè)槽．凸模10和凹模12的相對位置精度依靠斜滑塊15在導(dǎo)滑槽14內(nèi)的直線滑動精度保證．凸模10通過凸模固定板11固定在斜滑塊15上；壓料板7和壓料橡膠6通過壓料螺釘2與斜楔固定板5相聯(lián)結(jié)；斜楔19固定在斜楔固定板5上，工作時以斜楔定位板18承力定位，可提高斜楔的剛度，以減小變形；凹模12、導(dǎo)滑槽14和斜楔定位板18安裝在下模座13上；橡膠壓板16和復(fù)位橡膠17通過復(fù)位螺釘21與斜楔定位板18聯(lián)結(jié)；模柄3固定在上模座1上．

2.2 工作過程

如圖4所示，斜楔式側(cè)孔(槽)水平?jīng)_裁模具的工作過程為：

(1)工件的安裝．將圖2所示的工件2安裝到凹模12上，其徑向和軸向分別以凹模12的外圓柱表面和上平面定位．

(2)加工過程．工件安裝完成后，模具開始沖壓加工，壓力機(jī)滑塊通過斜楔固定板5帶動斜楔19進(jìn)行垂直運動，斜楔19接觸斜滑塊15后，推動斜滑塊15、凸模固定板11和凸模10在導(dǎo)滑槽14內(nèi)進(jìn)行水平方向上運動，進(jìn)行沖裁側(cè)孔φ8．同時在沖孔加工之前，為確保沖孔φ8位置的精度及加工時的穩(wěn)定性，壓料板7在壓料橡膠6和壓料螺釘2的作用下，預(yù)先將工序件8壓緊了；完成沖孔φ8工作后進(jìn)行開模動作，斜楔19隨著斜楔固定板5離開斜滑塊15，斜滑塊15在復(fù)位橡膠17、橡膠壓板16和復(fù)位螺釘21的作用下帶動凸模固定板11和凸模10復(fù)位，并與斜楔定位板18接觸，完成開模動作．

2.3 斜楔式側(cè)孔(槽)水平?jīng)_裁模具的設(shè)計注意事項和結(jié)構(gòu)特點

設(shè)計注意事項(參見圖4)：(1)斜滑塊15的行程a應(yīng)滿足凸模10的沖孔需要．(2)為避免斜楔19和斜滑塊15干涉啃模及提高工作的穩(wěn)定性，須滿足b>d+3，同時c>a+b+3．(3)斜楔19和斜滑塊15的工作角度α相同，且以40°～50°為宜，一般取40°[3]；若需要較大的沖裁力時，角度α可以減小到30°，以提高水平?jīng)_裁力；若為了獲得較大的沖裁行程，角度α可以增大到60°．(4)為了排除沖孔廢料，應(yīng)該注意在凹模12內(nèi)部開設(shè)漏料孔并與下模座的漏料孔相對應(yīng)．

結(jié)構(gòu)特點：(1)利用斜楔19和斜滑塊15傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)凸模10在水平方向上沖側(cè)孔．(2)利用壓料橡膠6實現(xiàn)了工件的預(yù)壓緊，利用復(fù)位橡膠17有效保證了斜滑塊組件的安全復(fù)位．(3)為保證斜滑塊機(jī)構(gòu)的滑動直線運動精度及延長使用壽命，斜楔19、斜滑塊15、導(dǎo)滑槽14、凸模固定板11及滑塊壓板9等相關(guān)部件有相對滑動的表面均需作表面淬火、研磨處理，滿足耐磨、光滑無阻滯、往復(fù)滑動自由的要求，并在工作中應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐櫥?4)該模具在壓力機(jī)的一次行程中只沖一個側(cè)孔(槽)；類似這種斜楔式?jīng)_側(cè)孔(槽)模具，如果工件有多個側(cè)孔(槽)時，則可以安裝多個斜楔滑塊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)同時沖裁多個側(cè)孔(槽)，孔間的相對位置精度由模具精度保證；模具采用的斜楔滑塊機(jī)構(gòu)可根據(jù)工件中側(cè)孔(槽)的數(shù)量及分布情況，一般選用2組或4組對稱分布，并同時工作，保證模具受力均勻相互平衡，運動平穩(wěn)；此類模具生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，整體輪廓尺寸較大．

3 結(jié)語

懸臂式側(cè)孔(槽)垂直沖裁模具和斜楔式側(cè)孔(槽)水平?jīng)_裁模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作過程各具特點，主要應(yīng)用于沖裁空心薄臂零件的側(cè)孔、側(cè)槽或側(cè)切口等，是兩種典型的空心薄臂零件側(cè)孔(槽)沖裁模具．在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特征、側(cè)孔(槽)的分布情況、孔(槽)間位置精度及生產(chǎn)批量等因素選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)精度較高的模具結(jié)構(gòu)，具有生產(chǎn)指導(dǎo)意義．

[1]馬朝興.沖壓模具設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009．69-70.

[2]王孝培.沖壓手冊(第三版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012．86-87.

[3]王小彬.沖壓工藝與模具設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006．48-49.

(審稿人 胡 坤 鄧景茹，責(zé)任編輯 王 巍)

Design of punching die for side hole (groove) of hollow thin part

HAN Chang-zheng

(Yingkou Colloge of Vocational and Technicalogy, Yingkou Liaoning 115000)

The structure of the punching die for the side hole (groove) of the hollow thin part is relative complex which is a difficult point in mould design. Through the analysis of two typical structures of the punching die for the side hole (groove) of the hollow thin part, this paper expounds their working principles and designing items. These principles and items will ensure the processing quality of the side hole (groove) of the hollow thin parts and realize the batch production.

hollow thin part；side hole(groove)；punching die；structure design

2016—12—15

韓長征(1966-)，男，遼寧營口市人，高級工程師，副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造方面研究．

TG385.2

A

1008-5688(2017)01-0074-04