劉晶晶

（山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司工模具分公司， 山西 太原 030024）

引言

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對模具工業(yè)提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切追求，模具設(shè)計人員必須具備以提高生產(chǎn)力為主的觀念，綜合需要考慮的各種不同因素，應(yīng)對當(dāng)今市場的激烈競爭。年初，公司接到某大型企業(yè)派來的一項任務(wù)，即有兩項零件，形狀相同，部分尺寸一致。客戶要求設(shè)計一套能夠同時滿足兩項零件生產(chǎn)的模具，以達到降低生產(chǎn)成本、人工成本及庫存成本的目的。本套模具的設(shè)計難點在于，一項零件的完成在模具中就需要沖孔、落料、折彎三道工序，這本就相對有些難度，現(xiàn)客戶要求兩項零件均可在該套模具中完成沖孔、落料、折彎三道工序，這就給模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。對此，本人作為分公司技術(shù)人員全程設(shè)計并參與了該套模具的制造過程，經(jīng)過一系列的裝配、調(diào)試，最終該套模具獲得了客戶的認(rèn)可。

1 設(shè)計背景

目前同系列零件模具制造通常是分別按零件設(shè)計模具、各零件相互獨立制造模具。同系列零件是指零件上的某些特征如沖孔的大小、位置相同，只有一兩個尺寸不同的零件?，F(xiàn)有技術(shù)一個零件一套模具，開模費用高，制造周期長，產(chǎn)品的成本花費在模具上的比例高。若設(shè)計相似零件共用一套模具，通過模具內(nèi)結(jié)構(gòu)切換實現(xiàn)相似零件的生產(chǎn)，將大大降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計背景

該系列一項零件的成型就需要落料沖孔及折彎三道工序，若使用單工序模，即在一次沖壓行程中只能完成一個沖壓工序，還需要人工或者機械手把產(chǎn)品從模具中取出，放到下一道工序的模具中完成另一個工序，直到最后一個工序完成，產(chǎn)品才能完成，這樣生產(chǎn)起來費時費力，需要花費較多的人工和時間成本，產(chǎn)品報廢率高。若要為同系列兩項零件設(shè)計模具，只能針對單項或者某個角度進行加工。普通模具完成該系列產(chǎn)品則至少需要兩套落料沖孔折彎復(fù)合模具，制造成本高，加工周期長?，F(xiàn)計劃設(shè)計一級進模，即在沖壓的一次行程中，在不同的工位上可以同時完成兩道或者兩道以上的沖壓工序。該模具結(jié)構(gòu)可在同一沖壓凸?；虬寄Ｉ霞庸こ鰞煞N相似形狀不同尺寸的零件，生產(chǎn)效率高，可節(jié)省時間和人工成本，產(chǎn)品報廢率低?？蛇m應(yīng)和滿足客戶多品種、小批量生產(chǎn)及產(chǎn)品開發(fā)的需要，節(jié)約模具材料，便于模具的保管，降低客戶生產(chǎn)成本及產(chǎn)品開發(fā)支出，提高客戶滿意度。

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計過程

通過對同系列兩種零件的對比分析，受力狀態(tài)的工藝計算并繪制零件尺寸展開圖，設(shè)計條料排樣圖及工位設(shè)計，最終確定模具結(jié)構(gòu)，即利用一套模架內(nèi)凸模與凹模讓位的形式實現(xiàn)兩種零件的成型，提出一套復(fù)合沖孔折彎的模具設(shè)計方案。

2.2.1 產(chǎn)品零件分析

首先對兩項零件的數(shù)據(jù)和資料進行分析，折彎件1 折彎前外形尺寸為135 mm×126 mm，折彎件2折彎前外形尺寸為185 mm×126 mm，兩項零件的寬度均為126 mm，厚度t 均為2.5 mm。折彎件1 與折彎件2 中均有6 個孔需加工，且兩項零件的6 孔尺寸均為Φ8 mm。另外折彎件1 與折彎件2 的折彎方向與折彎角度均一致。通過這些數(shù)據(jù)對多工位級進模中的受力狀態(tài)進行工藝計算。繪制出零件展開圖，零件圖如下頁圖1。

圖1 零件圖（單位：mm）

2.2.2 條料排樣設(shè)計及工位設(shè)計

在多工位級進模設(shè)計中，排樣圖的正確與否，直接影響到制件精度與能否順利進行沖壓生產(chǎn)，并關(guān)系到材料的利用率，條料排樣圖是設(shè)計多工位級進模的重要依據(jù)，可以確定零件各部分的加工順序、模具工位數(shù)及作業(yè)內(nèi)容、模具步距等，也基本上可確定模具結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)工件的加工精度確定條料的定位精度，條料的定位精度是確定凹模、固定板、卸料板等零件型孔位置精度的依據(jù)，故在第一工位沖導(dǎo)正工藝孔，在第二工位設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，用該導(dǎo)正銷矯正自動送料的步距誤差。參照零件圖樣尺寸，計算展開尺寸進行排樣。又因該級進模為沖裁彎曲級進模，先沖切孔和彎曲部分的外形余料，再彎曲，最后分離沖下零件。

排樣圖的具體設(shè)計方案如圖2 所示。

圖2 條料排樣及工位設(shè)計圖（單位：mm）

2.2.3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及凸凹模選擇

多工位級進?？梢酝瓿啥嗟罌_壓工序，局部分離與聯(lián)合成形相結(jié)合，并且具有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確的定距，可配備自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。因此考慮采用多工位級進模，配合沖床實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)率的提高，降低成本。

由于級進模的高精度、高效率、高壽命的使用要求，對凹模的材料選擇、熱處理要求、制造、裝配有更高的要求。故凹模材料選擇更加耐磨、強度更高的材料。級進模內(nèi)有多種沖壓成形性質(zhì)的凹模，為便于模具的加工和維護，也為了提高各工位的位置精度，常采用分段拼合凹模結(jié)構(gòu)。按照不同的成形工藝性質(zhì)將凹模分成幾段，在將各段凹模的結(jié)合面研合后，組合在一起并固定[1-3]。

該級進模的彎曲凸模采用翻轉(zhuǎn)凸模，與上模部分的翻轉(zhuǎn)壓頭共同完成零件的彎曲部分，并依靠橡膠進行回彈。該翻轉(zhuǎn)凸模及其固定部分可移動，故均可滿足上述兩項零件的彎曲要求。

模具結(jié)構(gòu)的部分裝配圖如圖3 所示。

圖3 部分裝配圖

3 結(jié)構(gòu)應(yīng)用前景

該級進模由多個工位組成，在一副模具內(nèi)可以完成沖裁、彎曲成型等多種多道工序，生產(chǎn)率高，操作安全，還可以減少沖床及場地面積，減少半成品運輸和倉庫占用，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)力，提高市場競爭力，為公司創(chuàng)造更大的價值，為相似結(jié)構(gòu)零件的成型提供新的思路和方向。