工藝分析

圖1所示為等離子電視連接支架。材料為SPCD，料厚為1.6mm，原工藝采用1副多工位彎曲級(jí)進(jìn)模和一副鉚接模來完成，也就是說在專業(yè)廠家采購的鉚釘和在多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)出的彎曲件經(jīng)過鉚接模鉚合在一起。所需模具及設(shè)備多，機(jī)床利用率低，而且成本較高，并且制件的鉚接部分在流水線上安裝時(shí)容易脫落、松動(dòng)導(dǎo)致質(zhì)量不穩(wěn)定。

圖1 等離子電視連接支架

經(jīng)分析，設(shè)計(jì)成自動(dòng)送料的一出二連續(xù)拉深多工位級(jí)進(jìn)模來生產(chǎn)，并在級(jí)進(jìn)模內(nèi)設(shè)計(jì)有自動(dòng)攻螺紋技術(shù)，這樣一來大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。有效保證了制件的質(zhì)量，提高該制件在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

該制件須向下拉深、彎曲較為合理。并要求在制件的拉深內(nèi)徑攻M6螺紋孔，那么在生產(chǎn)中需經(jīng)過沖切外形廢料、拉深、攻螺紋、彎曲、切斷等工序組合而成，均經(jīng)合理分解后，按一定的成形順序要求設(shè)置在不同的沖壓工位上。

該制件內(nèi)孔為M6的擠壓攻螺紋，經(jīng)過積累的經(jīng)驗(yàn)得出，滿足該制件的M6螺牙，那么對(duì)攻螺紋前拉深內(nèi)徑要控制在?5.65±0.02mm才能達(dá)成。如攻螺紋前拉深內(nèi)徑偏大會(huì)造成M6的螺牙不飽和，反之內(nèi)徑偏小造成擠壓絲錐容易折斷，將無法正常生產(chǎn)。其中M6的螺紋孔，要求在級(jí)進(jìn)模內(nèi)同時(shí)完成自動(dòng)攻螺紋工藝。

由壓力機(jī)一次行程生產(chǎn)出2個(gè)完整的拉深、彎曲及攻螺紋的制件，故生產(chǎn)效率高，但同時(shí)在沖壓過程中實(shí)現(xiàn)拉深、彎曲及自動(dòng)攻螺紋等功能大大提高了模具設(shè)計(jì)與制造的難度。

排樣設(shè)計(jì)

該制件排樣設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面。

①模具剛性好、精度高的級(jí)進(jìn)模通用模架，攻螺紋模塊位于模具的中部，因而模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成 4大模塊：沖裁、拉深模塊，單獨(dú)拉深模塊，攻螺紋模塊、彎曲及載體與制件分離模塊。

②合理制定工位數(shù)，以適應(yīng)模架周界及考慮累積誤差對(duì)零件精度的影響。

③復(fù)雜的型孔應(yīng)分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的孔形，并分成幾步進(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)盡量在同一工位上沖壓出。

④合理制定步距，以適應(yīng)凹模強(qiáng)度及攻螺紋模塊的位置。

⑤由于零件帶有工藝切口、拉深、攻螺紋、沖孔、彎曲等工序，各工序的先后應(yīng)按一定的次序而定，以有利于下道工序的進(jìn)行為準(zhǔn)，并應(yīng)先拉深再攻螺紋，接下來在彎曲等工作，前后次序不能對(duì)調(diào)。

⑥排樣時(shí)必須合理安排導(dǎo)正銷孔的位置，以適應(yīng)制件精度要求。

⑦需要沖制的制件與載體的連接應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證帶料在沖壓過程中連續(xù)送進(jìn)的穩(wěn)定性。

⑧盡可能使級(jí)進(jìn)模的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心一致。

⑨盡可能提高材料的利用率以節(jié)約成本。

結(jié)合以上幾方面的要點(diǎn)，該制件共有22個(gè)工位，排樣見圖2所示，

圖2 排樣圖

具體工位安排如下：

工位①：沖導(dǎo)正銷孔及沖切廢料；

工位②、③：沖切廢料；

工位④：首次拉深；

工位⑤：空工位；

工位⑥：二次拉深；

工位⑦：三次拉深；

工位⑧：四次拉深；

工位⑨：五次拉深；

工位⑩：六次拉深；

工位11：整形；

工位12：空工位；

工位13：攻螺紋；

工位14：空工位；

工位15：沖切廢料；

工位16：沖孔；

工位17：沖切廢料；

工位18：彎曲45°；

工位19：彎曲90°；

工位20、21：沖切廢料；

工位22：制件與載體分離。

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 模具結(jié)構(gòu)圖

1.模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1） 采用滾動(dòng)式自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)傳送各工位之間的沖裁、拉深、攻螺紋及彎曲等工作，用浮動(dòng)導(dǎo)料銷導(dǎo)料、頂桿及頂塊抬料，利用切斷凹模將已成形好的制件從帶料上切斷，使分離后的制件左側(cè)尾部下裝有輕微的浮料塊向上頂，沿著下模板銑出的斜坡滑下。

2）采用剛性好、精度高的級(jí)進(jìn)模通用模架。以確保上下模對(duì)準(zhǔn)精度，該模具采用4個(gè)精密滾珠鋼球?qū)е?；為保證卸料板與各凸模之間的間隙，在卸料板及下模板上設(shè)計(jì)了小導(dǎo)套，從而大大增加模具的使用壽命。該模具由4大模塊組成，即沖裁、拉深模塊，單獨(dú)拉深模塊，攻螺紋模塊，彎曲及載體與制件分離模塊。

3）攻螺紋模塊工作原理：

其原理為：在壓力機(jī)下行時(shí)，通過裝在上模座的蝸桿，帶動(dòng)攻螺紋模塊中的蝸輪旋轉(zhuǎn)，使模具的上、下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為攻螺紋模塊中絲錐夾頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)攻螺紋功能。當(dāng)模具碰到異常時(shí)，蝸輪旋轉(zhuǎn)部分自動(dòng)分離，攻螺紋模塊中絲錐夾頭停止旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣能很好的起到保護(hù)絲錐作用。

4)該模具除了上、下模座采用滾動(dòng)導(dǎo)向裝置外，模具內(nèi)部4大模塊分別在上模固定板、卸料板、凹模板之間各裝有 4對(duì)及2對(duì)不同的小導(dǎo)柱、導(dǎo)套作模具的精密內(nèi)導(dǎo)向。小導(dǎo)柱與小導(dǎo)套采用標(biāo)準(zhǔn)件，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙可控制在0.005 mm左右，沖壓時(shí)輸入潤(rùn)滑油，產(chǎn)生的油膜填充了導(dǎo)柱與導(dǎo)套的間隙，達(dá)到無間隙滑動(dòng)導(dǎo)向的要求。在安裝時(shí)其中沖裁、拉深模塊、單獨(dú)拉深模塊，彎曲及載體與制件分離模塊的小導(dǎo)柱固定于上模固定板上，攻螺紋模塊的小導(dǎo)柱固定于凹模墊板上。

5)本模具中，為了消除送料累積誤差和高速?zèng)_壓所產(chǎn)生的振動(dòng)及沖壓成形時(shí)所造成的帶料竄動(dòng)，通常由自動(dòng)送料裝置作送料粗定位，導(dǎo)正銷作精定距。合理安排導(dǎo)正銷位置與數(shù)量十分重要。在設(shè)計(jì)中前段工位先沖出導(dǎo)正銷孔，并在后序的工位中，根據(jù)工位數(shù)優(yōu)先最容易竄動(dòng)的部位設(shè)置導(dǎo)正銷。

帶料在攻螺紋模塊攻螺紋時(shí)竄動(dòng)尤為厲害，因而在攻螺紋模塊前后兩端各設(shè) 2個(gè)導(dǎo)正銷，且該導(dǎo)正銷一定要在攻螺紋絲錐接觸帶料之前進(jìn)入導(dǎo)正孔，這樣才能保證攻螺紋順利進(jìn)行?？紤]到制件彎曲后送料容易造成變形，在彎曲區(qū)及切斷前各增加了2個(gè)導(dǎo)正銷。

2.模具零部件設(shè)計(jì)

1）固定板墊板、卸料板墊板及下模板墊板設(shè)計(jì)

固定板墊板、卸料板墊板及下模板墊板在沖壓過程中直接與凸模、卸料板鑲件及凹模接觸，不斷受到?jīng)_擊載荷的作用，對(duì)其變形程度要嚴(yán)格限制，否則工作時(shí)就會(huì)造成凸、凹模等不穩(wěn)定。故材料選用Cr12鋼，熱處理硬度為53～55HRC，這種材料具有很高的抗沖擊韌性，符合使用要求。

2）卸料板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

卸料板采用彈壓卸料裝置，具有壓緊、導(dǎo)向、成形、保護(hù)及卸料的作用。故材料選用日本冷作模具鋼SKDII，熱處理硬度為58～60HRC。卸料板與凸模單面間隙為0.01～0.02mm。因級(jí)進(jìn)模卸料力較大，沖壓力不平衡，固采用矩形重載荷彈簧，彈簧放置應(yīng)對(duì)稱、均衡。

3）下模固定板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該模具下模固定板采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，既保證了各型孔加工精度，也保證了模具的強(qiáng)度要求，故材料采用日本冷作模具鋼SKDII，其熱處理硬度為58～60HRC。此材料屬于高耐磨性冷作工具鋼，這種鋼具有很高的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度。其滲透性也很高，熱處理變形小，可達(dá)微變形程度。

4）凹模鑲件設(shè)計(jì)

沖裁、彎曲凹模鑲件材料采用日本冷作模具鋼SKH-9，其熱處理硬度為60～62HRC，拉深凹模采用硬質(zhì)合金（YG15）來制造。

5) 凸模設(shè)計(jì)

對(duì)于多工位級(jí)進(jìn)模，在設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮其工藝性要好，制造容易，模刃修整方便。沖裁圓孔及拉深所使用的凸模按整體式設(shè)計(jì)，為改善其強(qiáng)度，在中間增加過渡階梯，大端部份臺(tái)階用于固定。對(duì)于截面較大但形狀復(fù)雜的凸模，采用直通式設(shè)計(jì)，以便于線切割加工。

此模具凸模與固定板的配合關(guān)系改變了傳統(tǒng)的過盈壓入，而采用小間隙滑動(dòng)配合，凸模與固定板單面間隙為 0.015 mm ，而其工作部分與卸料板精密配合，單面間隙僅0.01mm，凸模通過卸料板后，能順利進(jìn)入凹模，且間隙均勻。這種結(jié)構(gòu)反而提高了凸模的垂直精度，同時(shí)卸料板對(duì)凸模還起到了保護(hù)作用，并使凸模裝配簡(jiǎn)易，維修和調(diào)換易損備件更加方便。

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