1 模具结构与设计要点 根据排样图,设计的模具结构如图5 所示。为了 保证制件的精度要求, 模具采用双导向结构。模架 选用4 个32 mm 滚动导柱导向, 以提高模架刚 图4 排样图 42 模具工业2010 年第36 卷第1 期 图5 模具结构 1. 上模座2. 螺钉3. 快速定位销4. 冲裁凸模5. 冲裁凸模6. 浮料块7. 卸料销8. 浮料销9. 导 正销10. 冲裁凸模11. 弯曲凸模12. 弯曲凸模13. 导柱14. 弯曲凸模15. 弯曲凸模16. 落料凸模 17. 调整杆18. 整形凹模19. 导料板20. 导柱21. 凸模垫板22. 上限位柱23. 凸模固定板24. 卸 料板垫板25. 卸料板26. 凹模固定板27. 下限位柱28. 凹模垫板29. 下模座30. 跳屑检测块 性。由于条料厚只有0. 10 mm,根据资料,不锈钢的 单面冲裁间隙取值Z = 6 %t ( t 为料厚) , 凸、凹模之 间的单面冲裁间隙为0. 006 mm, 凸模与卸料镶件之 间的单面卸料间隙取0. 003 mm。为了保证凸、凹模 等工作零件之间的导向精度以及消除后道工位弯 曲成形给模板带来的侧向力, 为卸料板设置了4 个 滚动导向导柱。根据公式ξ= WL3/ 3 EI ,导柱的挠性 与导柱长度的3 次方成正比, 卸料板导柱尽量设计 在靠近刃口(凸、凹模) 处。导柱导套选用日本进口 SUJ 2 材质,整体淬火,硬度达58 HRC以上。衬套选 用高刚性树脂钢球衬套, 能以较低成本实现接近滑 动导向的刚性,可进行高速冲裁。 模具采用两侧导板导正、带料中间浮料块顶料 结构, 每一导正销下尽可能设计有浮料销托住带 料, 防止导正销擦伤导正孔和带料侧弯, 可大大增 强带料在模具中送进的稳定性。 上、下模座采用45 钢调质处理, 其余模板采用 进口SKD11 钢淬火处理(60 HRC) 。凸、凹模刃口件 全部采用硬质合金镶拼结构, 有效提高了模具使用 寿命。为维修方便, 所有易损件全部设计为镶拼结 构。凸模设计为浮动式结构,压板固定,卸料镶件导 向, 保证凸模与凹模之间的位置精度。为了保证装 配精度, 所有冲裁工位均采用凹模刃口周围加镶块 的结构, 弯曲和整形工位的凹模全部设计为镶拼结 构, 同时下模座与凹模垫板设计有保养孔。维修时 用顶杆将镶块顶出, 再取出需更换的刃口件即可。 为了防止跳屑,简单形状的凹模刃口(圆形,方形) 分 割为2 块加工, 并故意错位0. 002 mm, 使废料产生 毛刺钩住凹模。 考虑凸、凹模的强度, 通常采用线切割加工凸、 模具工业2010 年第36 卷第1 期43 凹模。如果凸模的截面积太小以至影响到刚性及抗 弯强度, 必要时采用光学曲线磨床加工(如工位 4) 。卸料镶件背面注意要设计一定的空间, 防止与 凸模发生干涉。设计凸、凹模零件时,应充分考虑现 有设备的加工工艺性能否满足制造要求。 在落料工位制件不能在凹模内叠加, 否则制件 间的挤压会造成变形。为此在落料凸模中间设计一 个吹气孔, 每冲下一个制件, 便被气体吹下凹模, 注 意吹气孔位置不能设计在制件材料被裁掉处, 否则 漏气,会影响效果。下模设计有接料管,防止制件跌 落变形。 模具顶部设计有2 个快速定位销,装模时,只要 将2 个快速定位销对准冲床的定位孔, 就可以保证 模具中心与冲床中心一致,实现快速定位。 3. 2 关键工位的设计 制件两侧的90°- 2° 0°弯曲成形,应排在J 形弯曲之 后。为了防止工位14 滑块与制件两侧干涉,先预折 90°, 使材料产生塑性变形, 再通过滑块从侧面推折 弯曲面, 调整角度到位。为了防止制件前后弯曲与 整形凹模上的浮料镶件相互干涉, 制件前后弯曲应 安排在两侧弯曲之后,先预弯45°,再弯90°成形。 在弯曲模拟时, 发现制件中心J 形弯曲成形由 于有内扣,弯曲成形后难以脱模,此处弯曲拆分成3 步完成。第1 步弯曲前端的头部, 弯曲成形时需考 虑材料的回弹。材料的屈服强度越高, 弹性模量越 小,则回弹越大,改设计一个5°补偿角。第2 步预折 J 形, 为了防止料浮起脱料时与凹模干涉, 这时不能 增加补偿角度, 按照制件原形状弯曲。第3 步调整 弯曲J 形, 考虑模具在不同冲床和不同的生产条件 下都要保证4. 68 ±0. 03 mm尺寸,凸模设计成可调 整结构。当模具速度、温度、合模间隙变化时, 可以 不用卸模, 在机台上调整凸模的伸出量即可以正常 生产。凹模由2 个对称的滑块构成, 成形部位呈半 圆形,如图6 所示。冲压过程中,上模下行,卸料镶件 2、7 先插入凹模1、8 中, 推动滑块3、6 合拢组成一 个封闭的圆,正好符合J 形凹模形状要求。上模继续 下行,卸料弹簧被压缩,整形凸模5 伸出卸料镶件4 下,与半圆滑块3、6 相互挤压板料,使板料产生塑性 变形, 弯出J 形, 通过调整凸模高度来保证4. 68 mm尺寸。模具打开,卸料弹簧恢复原状,整形凸模5 先回升,卸料镶件2、7 上升,滑块3、6 退回,J 形钩爪 可以自由上浮,不会与滑块干涉。 图6 14 工位局部结构 1. 凹模2. 镶件3. 滑块4. 镶件 5. 整形凸模6 滑块7. 镶件8. 凹模 3. 3 模具调试与改进 第一次试模,制件仅5. 20 mm尺寸偏小。经分 析, 发现问题出在工位14。由于4. 68 mm尺寸偏 小, 整形凸模5(图7 所示) 下压量过多, 导致与 5. 20 mm孔干涉。整形凸模5 最初设计为图7(a) 形 状,由于5. 40 mm> 5. 20 mm,存在干涉变形。为了 节省制造成本, 整形凸模5 改为图7(b) 花键齿形结 构。再试模,发现5. 20 mm尺寸合格,但4. 68 mm 尺寸不稳定,圆度也超差。经分析,整形凸模5 外形 是花键齿形结构, 磨床装夹无法保证凸模的中心与 磨床中心重合,导致磨削头部锥度偏心,作为整形凸 模使用时,就出现4 只J 形爪的尺寸不一致。为了满 足质量要求,重新设计整形凸模5 ,结构如图7(c) 所 示。外圆磨床一次磨出凸模外形和头部锥度, 保证 同轴度, 再用电火花加工4 处5. 5 mm尺寸让位槽, 避出5. 20 mm空位。
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