賴(lài)建諭

摘 要：本文主要結(jié)合實(shí)例，根據(jù)夾頭墊片的特征，初步分析了其在生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性工藝分析明確了工藝方案，并對(duì)排樣、零件計(jì)算、模具結(jié)構(gòu)等相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了初步闡述，同時(shí)提出了小孔沖裁的應(yīng)對(duì)方案，經(jīng)試模使用后對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行了有效解決，產(chǎn)品初步滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可有效提高生產(chǎn)效率，旨在總結(jié)夾頭墊片沖孔落料設(shè)計(jì)方法，為復(fù)合模具設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：小孔沖裁；復(fù)合模具；倒裝式；夾頭墊片

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.019

0 前言

以某企業(yè)電器產(chǎn)品中的夾頭墊片為例，該產(chǎn)品生產(chǎn)需要相配套的10個(gè)夾頭墊片零件，材料選取08F鋼材，厚度1.50mm，年產(chǎn)量約11萬(wàn)個(gè)。零件生產(chǎn)需經(jīng)過(guò)如下三道工序，包括落料、沖中間孔與四個(gè)方孔、鉆模八個(gè)小孔，該方案在生產(chǎn)過(guò)程中需要數(shù)副模具，無(wú)法有效確保鉆孔精度，操作相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低。為此筆者對(duì)該零件的生產(chǎn)模具進(jìn)行了加工改進(jìn)，針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn)采用復(fù)合模具加工方案，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中能夠一次性沖壓成形，且保證產(chǎn)品各零件尺寸均符合預(yù)設(shè)規(guī)定，模具使用時(shí)長(zhǎng)要求>40萬(wàn)沖次，單次刃磨使用期間>1萬(wàn)次。為了提高生產(chǎn)和維修的便捷性，要求在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。

1 工藝簡(jiǎn)析

零件外部呈方形結(jié)構(gòu)，棱角以圓弧（R=3mm）過(guò)渡；內(nèi)部為三種尺寸不同的圓孔，包括1個(gè)圓孔（φ11±0.10mm），4個(gè)方孔（6×4mm），8個(gè)小孔（φmm），內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，各孔間距依此為25±0.10mm，40±0.15mm；材料厚度1.50mm，沖壓性?xún)?yōu)良，可經(jīng)復(fù)合模具成型。初步分析后可知，復(fù)合模設(shè)計(jì)重難點(diǎn)在于8個(gè)小孔的精確沖裁，由于各孔徑尺寸相對(duì)較小，因此解決小孔沖裁是復(fù)合模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 工藝設(shè)計(jì)方案

為了提高零件生產(chǎn)效率，采用復(fù)合沖壓方案完成落料、沖孔操作，通常復(fù)合模具結(jié)構(gòu)包括正裝式和倒裝式兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型[1]。結(jié)合沖壓件生產(chǎn)需求、質(zhì)量要求、精度要求和操作簡(jiǎn)單化等方面因素分析后發(fā)現(xiàn)，該零件尺寸較厚，精度要求一般，為了達(dá)到高產(chǎn)目標(biāo)，可采用倒裝復(fù)合式結(jié)構(gòu)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

3 預(yù)設(shè)排樣

（1）根據(jù)《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[2]確認(rèn)工件雙側(cè)搭邊尺寸，a1=1.80mm；模具邊緣搭邊a=2mm。（2）模具送料步距為51.80mm。（3）考慮到在模具設(shè)計(jì)中需采用無(wú)側(cè)壓裝置進(jìn)行送料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此在送料應(yīng)用中極有可能出現(xiàn)條料擺動(dòng)引發(fā)的側(cè)面搭邊減少現(xiàn)象，為了改善此現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，有效彌補(bǔ)側(cè)搭邊缺失量，可適當(dāng)增加條料寬度，據(jù)《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，=0.10mm，條料寬度為mm。（4）據(jù)GB70865中規(guī)定的板材標(biāo)準(zhǔn)可知，可采用尺寸1000×800×1.5mm的板材進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，單位步距尺寸中的材料利用率預(yù)設(shè)為=88.60%；單條鋼板條數(shù)為18條，剩余34.80mm；每條鋼板上的弓箭數(shù)為15個(gè)，鋼板寬度800mm；單條鋼板上的總工件數(shù)為270個(gè)，單張板材利用率=66.20%。

4 預(yù)設(shè)參數(shù)

（1）沖裁間隙是保證沖裁效果的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響到工件沖裁的精度、橫斷面質(zhì)量、沖裁力、推件力和生產(chǎn)模具的使用壽命，因此為了尋找到最佳預(yù)設(shè)間隙值，需要結(jié)合電器行業(yè)對(duì)零件尺寸精度的需求，采用較小間隙進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。據(jù)《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，Z的取值范圍在0.15～0.19mm內(nèi)，預(yù)設(shè)間隙值0.15mm。（2）結(jié)合《沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的鋼材（08F）取值范圍，=300MPa；落料力1462.50kN；沖孔力105.80kN；推件力355.80kN；卸料力80.40kN，卸料力系數(shù)0.055；總沖裁力=落料力+沖孔力+推件力+卸料力=2000.40kN。（3）該工件結(jié)構(gòu)呈完全對(duì)稱(chēng)格狀態(tài)，因此壓力中心位于零件中心部位。（4）沖孔凸模人口尺寸分為為、、、mm；沖孔凹模尺寸分別為、、、mm；落料凹模尺寸分別為、、、mm；孔距尺寸分別為尺寸40±0.15、25±0.10、40±0.038、25±0.025mm。

5 設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)

（1）模具為倒裝式復(fù)合結(jié)構(gòu)，采用彈壓卸料裝置進(jìn)行沖裁零件設(shè)計(jì)，這是因?yàn)樵撗b置既能發(fā)揮有效的卸料作用，還可有效提高沖裁零件質(zhì)量，平直度相對(duì)較高，因此在薄板沖裁或質(zhì)量要求高的沖裁零件中適用性良好[3]。（2）推件裝置通常采用彈性推件和剛性推件兩種類(lèi)型，其中后者應(yīng)用較為廣泛，它主要包含推件塊、推板連接推桿和打桿部分構(gòu)成。本模具在設(shè)計(jì)中應(yīng)用剛性推件結(jié)構(gòu)裝置，在裝置作業(yè)時(shí)，模具可于沖壓完畢上?；爻踢^(guò)程中，借助壓力機(jī)滑塊中的打料桿撞擊上模內(nèi)部的推件板和打桿，推出凹模工件，具有工作可靠、推力大的特點(diǎn)，同時(shí)必須確保4支連接推桿長(zhǎng)短一致、材料分布均勻。（3）結(jié)合模具沖裁應(yīng)用要求和精度要求，采用對(duì)角滑動(dòng)模架進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，精度Ⅰ級(jí)，提高模具使用壽命。

6 試模應(yīng)用中存在的問(wèn)題及改進(jìn)方法

（1）存在問(wèn)題：模具設(shè)計(jì)工作完成后實(shí)行試模時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在小孔凸模損耗嚴(yán)重問(wèn)題，經(jīng)分析后認(rèn)為導(dǎo)致此現(xiàn)象發(fā)生的主要原因包括：小凸模預(yù)設(shè)高度過(guò)高，盡管為臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，但在沖裁過(guò)程中比較容易損耗；小凸模預(yù)設(shè)應(yīng)用Cr12型材料，硬度約為60HRC。由于該種材料在淬火處理等高溫條件下極易出現(xiàn)表面脫碳現(xiàn)象，且加工應(yīng)對(duì)相對(duì)較高，脆性較大，因此容易發(fā)生折損情況。（2）改進(jìn)方案：降低小凸模高度，改為54mm，為了提高凸模剛度和穩(wěn)定性，可采用推件塊作為小凸模導(dǎo)向使用，令凸模和推薦塊呈H7：h6配比，增加小凸模剛度。同時(shí)將材料變更為Cr12MoV，并在熱處理?xiàng)l件下采取防氧化措施對(duì)材料加以保護(hù)，適當(dāng)調(diào)整硬度，范圍58～59HRC，經(jīng)改進(jìn)后發(fā)現(xiàn)小凸模使用壽命得到顯著提高，滿(mǎn)足了單次刃磨1萬(wàn)沖次的應(yīng)用需求。

7 總結(jié)

綜上所述，筆者就夾頭墊片沖孔落料復(fù)合模進(jìn)行了完整的設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)完成后在試模過(guò)程中對(duì)存在的小凸模損耗嚴(yán)重問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，投產(chǎn)6個(gè)月后，模具生產(chǎn)的零件質(zhì)量、單次刃磨使用時(shí)間均符合預(yù)設(shè)要求，且模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，因此該模具設(shè)計(jì)在小孔沖裁、結(jié)構(gòu)選擇方面具有積極的參考作用。

參考文獻(xiàn)：

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