蒙煥靜

摘要：模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品的重要工藝裝備，本次研究的是螺母板沖壓模具，不僅可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，而且可以提高材料的利用率，也大幅提高了生產(chǎn)效率。

本套模具采用自動(dòng)送料方式，既能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，又能降低模具采購(gòu)成本;卸料時(shí)采用固定卸料方式，沖件和廢料直接從凹模洞口推下的出件方式，這樣既便于操作，也提高了生產(chǎn)效率。然后又進(jìn)行了沖壓工藝方案的確定，選取模具的技術(shù)要求及材料，模具總體設(shè)計(jì)與整體尺寸的計(jì)算，工作部分尺寸計(jì)算，模具的總裝圖和模具的零件圖等一系列工作。力爭(zhēng)達(dá)到所設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)合理、工藝性好、裝配維修方便和經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)/沖壓工藝/級(jí)進(jìn)模/排樣設(shè)計(jì)

緒論：在一副級(jí)進(jìn)模內(nèi)，可以包括沖裁，彎曲，成型，拉伸等多道工序，故用一臺(tái)沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，從而免去了用單工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過程，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。有些復(fù)雜的小型零件，若不采用級(jí)進(jìn)模幾乎是不能生產(chǎn)的。

級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)和制造都比較費(fèi)事，與其他模具相比，好像是成本高，但如果用許多單工序模代替一副級(jí)進(jìn)模，其許多單工序模的總造價(jià)比一副級(jí)進(jìn)模要高得多，因此在條件允許的情況下采用級(jí)進(jìn)模往往是減低模具成本的較好措施。采用級(jí)進(jìn)?？梢杂靡慌_(tái)沖床取代數(shù)臺(tái)甚至幾十臺(tái)沖床的工作。對(duì)提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本十分有利。另外，級(jí)進(jìn)模自動(dòng)化程度高，操作者可在沖床危險(xiǎn)區(qū)以外操作，具有操作安全的顯著特點(diǎn)。對(duì)于工序復(fù)雜的工作應(yīng)首先考慮采用級(jí)進(jìn)模。

1、零件分析

如圖一所示該零件材料為DC01冷板，厚度1.0mm，零件要求不能有毛刺、拉傷等缺陷。零件型狀四周都向上翻起中間還有一個(gè)直徑7mm小孔，該零件長(zhǎng)、寬、高為51.7mm、40.7mm、5mm。

2、工藝確定

該零件難度在于零件四周翻起，級(jí)進(jìn)模排料搭邊在最后一道工序需要在成型和零件分離需有同時(shí)進(jìn)行，所以該零件級(jí)進(jìn)模方案為：沖孔-切邊-翻邊切斷。

3、零件排樣與設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)排樣圖。因?yàn)?排樣圖設(shè)計(jì)是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。排樣圖設(shè)計(jì)得好壞及合理與否，直接影響到模具設(shè)計(jì)的成敗，多工位級(jí)進(jìn)模排樣不同，則材料利用率，沖壓出制 件的精度，生產(chǎn)率，模具制造的難易程度及模具的使用壽命也不同，因此排樣設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。

（1）將復(fù)雜的型孔分解若干個(gè)簡(jiǎn)單的孔形，并分成多個(gè)工位進(jìn)行沖裁，使模具制造簡(jiǎn)單，但同一尺寸或位置精度要求高的部位應(yīng)盡量安排在同一工位上沖壓。

（2）合理制定工位數(shù)，工位數(shù)為分解各單工序之和。合理設(shè)置空工位，在不影響凹模強(qiáng)度原則下，工位數(shù)越少越好，這樣可以減小累積誤差，使沖壓出的制件精度高。

（3）在排樣設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能考慮材料的利用率，盡量按少，無(wú)廢料排樣，以便降低制件成本，提高經(jīng)濟(jì)效益 。

（4）為保證條料送進(jìn)步距的精度，在排樣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)正銷孔， 但導(dǎo)正銷孔盡可能設(shè)置在廢料上。

（5）多工位級(jí)進(jìn)模中彎曲件排樣與外形尺寸及變形程度有一定關(guān)系，一般以制件的寬度方向作為條料的送進(jìn)方向。需要沖制的制件與載體連接應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證條料在沖壓過程中連續(xù)送進(jìn)的穩(wěn)定性。

（ 6）如制件有沖裁、拉伸、彎曲等工序，各工序先后應(yīng)按一定的次序而定，以有利于下道工序的進(jìn)行為準(zhǔn)。

（7）載體設(shè)計(jì)主要是為了消除或減少帶料在各工位變形時(shí)所產(chǎn)生的相互影響，順利地將制件運(yùn)送到各工位進(jìn)行沖裁、彎曲、拉伸、成形等，保證送料穩(wěn)定、定位準(zhǔn)確。 根據(jù)制件的形狀，變形性質(zhì)，材料厚度等情況考慮。

根據(jù)以上原則螺母板排樣如下圖2：

零件搭邊為中間連接，連接搭邊寬度為5mm這樣材料利用率較高左右兩邊設(shè)置直徑7mm沖裁導(dǎo)正孔保證沖裁精度，中間直接用零件直徑7mm孔導(dǎo)正保證后續(xù)沖裁精度，在最后成型前先沖裁搭邊這樣就可以順利成型。

二、級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：

1、盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。

2、模具要有足夠的剛性，以滿足壽命和精度的要求。

3、結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、實(shí)用，要具有合理的經(jīng)濟(jì)性。

4、能方便的送料，操作要簡(jiǎn)便安全，出件容易。

5、模具零件之間定位準(zhǔn)確可靠連接要牢固。

6、要有利于模具零件加工。

7、模具結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有沖壓設(shè)備要協(xié)調(diào)。

8、模具容易安裝，易損件更換方便。

模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于零件的導(dǎo)正與板料頂出，還有就是零件在成型前必須分離零件，模具設(shè)計(jì)時(shí)候盡可能的采用模具標(biāo)準(zhǔn)件或采用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行二次加工減少采購(gòu)成本與生成成本。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

如上圖五所示零件最后工序在零件成型前沖頭先切斷進(jìn)入凹模2mm分離零件后才繼續(xù)向下沖壓成型。

考慮到材料利用率零件間步距不能過大，所以零件間間隙為5mm，如果用直桿型沖頭側(cè)沖頭強(qiáng)度不夠，沖頭非工作部分需要加大如果全部自己生產(chǎn)成本較高，所以設(shè)計(jì)時(shí)候采用標(biāo)準(zhǔn)沖頭再自己二次加工這樣降低生產(chǎn)成本，且采購(gòu)周期較短能實(shí)現(xiàn)快速更換。

每個(gè)工步都是分組的這樣可以實(shí)現(xiàn)快速拆卸。上模螺桿向上鎖沖頭磨損時(shí)候可以直接在沖壓機(jī)床上拆卸下來(lái)避免了和普通模具需要從機(jī)床拆卸下來(lái)才能更換的缺點(diǎn)。

結(jié)論

通過對(duì)級(jí)進(jìn)模研究與改進(jìn)使得原理必須要兩套模具、兩臺(tái)沖壓機(jī)床和兩個(gè)生產(chǎn)個(gè)人才能生產(chǎn)的螺母板現(xiàn)只需要一臺(tái)自動(dòng)送料機(jī)和一臺(tái)機(jī)床就能滿足生產(chǎn)要求，降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬朝興主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009，18-36.

[2] 劉靖巖. 模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005，57-60.

[3] Yingbin Bao.? A comparative study on various ductile crack formation criteria[M]. Journal of engineering materials and technology，2004，（7）： 314-324.

[4] 萬(wàn)戰(zhàn)勝主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1994，20-49.

[5] 胡建國(guó)等. 外殼沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[J]. 模具工業(yè)期刊，2009，21（3）：46-47.

[6] Yazheng Liu， Jinghong Sun， et al.? Experiment investigation of deep-drawing sheet texture evolution[M]. Journal of Materials processing Technology. 2003，12（9）：509-513.

[7] 張正修主編. 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、要點(diǎn)及實(shí)例[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，43-48.

[8] 姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998，126-145.