多向彎曲件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)研究范文

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摘要：介紹了一種小型多向彎曲件的結(jié)構(gòu),對(duì)傳統(tǒng)的多向彎曲件的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用級(jí)進(jìn)模完成了零件的沖孔、倒角、向上彎曲、向下彎曲等多種成形工序，該模具結(jié)構(gòu)緊湊，滿足了成形零件尺寸、形狀精度的要求，且已應(yīng)用于批量生產(chǎn)，實(shí)踐表明成形的零件質(zhì)量穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：多向彎曲；工藝改進(jìn)；級(jí)進(jìn)模；尺寸精度

引言

多向彎曲件的應(yīng)用普遍，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是采用單工序模沖壓，工序分散，半成品需要大量的周轉(zhuǎn)容器和存放場(chǎng)地，所需設(shè)備和人力多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造成本高，生產(chǎn)效率較低。在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈以及招工難、用工荒的條件下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式難以滿足企業(yè)的生產(chǎn)要求和適應(yīng)市場(chǎng)客戶的需求。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的迅猛發(fā)展，多向彎曲件將向結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、尺寸細(xì)小化及精密化方向發(fā)展，應(yīng)用也將更加廣泛。但對(duì)于多向彎曲件的成形，大多數(shù)企業(yè)仍采用多個(gè)單工序模組合的方式進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，而采用級(jí)進(jìn)模對(duì)多向彎曲件進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)沖裁及成形的較少，因?yàn)榧?jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)及制造方面的難度較大。以下介紹一種多向（向上和向下）彎曲件采用級(jí)進(jìn)模成形，不僅可改善零件成形質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，還可滿足大批量生產(chǎn)的需求，并適應(yīng)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)的趨勢(shì)。

1零件結(jié)構(gòu)圖

1所示為典型的小型多向彎曲件，該零件的主要成形工序是沖裁和彎曲，沖裁精度要求較高，有向上和向下2個(gè)彎曲方向。原生產(chǎn)工藝需4副單工序模完成，包括1副沖孔落料復(fù)合模、1副單工序倒角模，2副單工序彎曲模分別完成1個(gè)向上和2個(gè)向下的彎曲成形。零件材料為黃銅帶H62-Y，料厚為0.8mm，其抗拉強(qiáng)度σb為320MPa，沖壓性能接近于冷軋鋼板，強(qiáng)度和硬度與08鋼相當(dāng)，所需沖壓力不大[1]。零件的尺寸公差要求較高，最小公差為0.08mm，共有3處，公差為0.1mm的尺寸有7處，另有壓印字碼和倒角，倒角有角度公差要求。零件的5處彎曲均為直角彎曲，彎曲半徑小，回彈可控制。

2排樣設(shè)計(jì)

由于該零件無毛刺面和材料軋制方向的要求，考慮材料利用率可將2個(gè)零件反向排列，如圖2（a）所示，但此排樣方案將給級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)帶來困難。綜合以上因素，采用單個(gè)零件的排樣方案，如圖2（b）所示，雖然材料利用率比2個(gè)零件反向排列稍低，但降低了級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的難度，保證了零件的成形質(zhì)量和生產(chǎn)效率。為簡(jiǎn)化零件的彎曲成形，將大部分彎曲結(jié)構(gòu)向下彎曲成形，少部分彎曲結(jié)構(gòu)向上彎曲成形；為減小條料的送料阻力，盡量先安排向上彎曲成形，后安排向下彎曲成形。最終的排樣方案如圖3所示。從圖2可以看出，2種排樣方式的材料利用率差異不大，選用第2種排樣方式使模具結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊湊。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行工序設(shè)計(jì)：工序①：沖2個(gè)ϕ2.5mm的定位孔；工序②：沖ϕ1.6mm的小圓孔和零件中間的土字形廢料；工序③：沖零件一邊的工字形廢料；工序④：向上彎曲；工序⑤：向上彎曲；工序⑥：向下彎曲；工序⑦：向下彎曲；工序⑧：沖零件另一邊廢料；工序⑨：擠壓成形倒角和壓字碼；工序⑩：向下彎曲；工序􀃊􀁉􀁓：沖廢料；工序􀃊􀁉􀁔：沖廢料，零件成形。

3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1導(dǎo)向與定位

條料送進(jìn)采用輥式自動(dòng)送料裝置，條料的送進(jìn)步距有一定誤差，只能粗略確定。當(dāng)條料沿兩側(cè)對(duì)稱布置的導(dǎo)料塊進(jìn)入模具后，導(dǎo)料塊對(duì)條料進(jìn)行寬度方向（橫向）的粗定位，避免受縱向輥剪開料精度的影響，然后通過第①工序在條料上沖2個(gè)ϕ2.5mm的工藝孔作定位孔，從第②工序至最后零件分離始終保持對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)正定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)條料的精定位，保證步距精準(zhǔn)。

3.2卸料與頂料及零件分離

條料進(jìn)入模具時(shí)由兼具固定卸料板作用的導(dǎo)料塊卸料，為便于彎曲成形，在條料切除一邊材料后依靠另一邊的導(dǎo)料塊卸料。條料進(jìn)入模具時(shí)，由布置在凹模固定板的頂料銷頂料，在向上彎曲的凹模內(nèi)和向下彎曲的凹模側(cè)設(shè)置頂料塊。向上彎曲和向下彎曲部分的周邊廢料沖裁后，若采用頂料銷頂料會(huì)造成送料不暢，可沿條料送進(jìn)方向布置2個(gè)長(zhǎng)條形頂料塊進(jìn)行頂料，更安全可靠。零件最后落料分離后，利用最后工位的一個(gè)長(zhǎng)條形頂料塊的氣嘴噴出氣流，使零件在氣流和自身重力的作用下沿著凹模固定板上的斜坡快速離開模具，保證沖壓的連續(xù)性。模具結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.3模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

凸模固定板、卸料板和凹模固定板采用4個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，此外，還有模架采用的4個(gè)滾動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套定位，可提高模具的運(yùn)動(dòng)精度，延長(zhǎng)模具的使用壽命。為方便模具的維修保養(yǎng)，所有的沖裁凹模、彎曲凸模和凹模均采用鑲拼結(jié)構(gòu)。沖裁向下彎曲的2個(gè)U形廢料后，零件邊緣部分由于應(yīng)力的作用產(chǎn)生變形，經(jīng)修正后，將形成零件尺寸為4.6mm處的平行沖裁線改為如圖5所示的斜線。為應(yīng)對(duì)可能需要增大彎曲凸模或彎曲凹模尺寸的情況，無論向上彎曲還是向下彎曲，在彎曲凸模和彎曲凹模的工作部分都留下了調(diào)整余量，如圖6和圖7所示，避免改變與其配合的凸模固定板、卸料板或凹模固定板孔的尺寸，減少模具更改的工作量，方便操作，節(jié)省模具調(diào)整時(shí)間。向上彎曲的彎曲凸模19裝在卸料板上，便于控制彎曲尺寸和維修更換。彎曲凸模15和19局部設(shè)計(jì)凸起，彎曲結(jié)束后，彎曲凸模的作用力將集中作用在彎曲變形區(qū)，增大彎曲成形的單位壓力，克服零件卸載后的回彈，保證彎曲件的彎曲角度要求，如圖6所示。零件倒角成形采用圖8所示凸模和凹模，需保證模具閉合后，倒角凸模和倒角凹模之間有間隙，而擠壓部分接觸材料進(jìn)行擠壓成形以保證倒角的成形質(zhì)量。條料的送進(jìn)需設(shè)置頂料銷，沖切零件彎曲部分周邊的廢料后，頂料銷的尺寸將會(huì)小于廢料孔的尺寸，頂料銷的浮起將會(huì)對(duì)條料的送進(jìn)產(chǎn)生阻礙，為此采用帶導(dǎo)入角的長(zhǎng)條形頂料塊（見圖4中的件16、17）進(jìn)行頂料，保證條料的頂料和送進(jìn)過程安全可靠、平穩(wěn)順暢。零件與條料分離后，位于模具末端的長(zhǎng)條形頂料塊，除了起頂料作用外還設(shè)計(jì)有氣孔，如圖9所示。通過設(shè)置合適的壓縮空氣氣流，可將零件從模具中吹出，在模具末端實(shí)現(xiàn)零件的收集，而廢料則利用沖床工作臺(tái)中的出料孔下方進(jìn)行收集，使零件與廢料分開。此成形方式存在的問題是2次沖切線不可避免在直線部分存在交叉，因此對(duì)模具的加工精度要求較高，生產(chǎn)過程中必須保證加工精度才能減少毛刺的產(chǎn)生。

4結(jié)束語

通過對(duì)已有單工序模生產(chǎn)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，再設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，降低了設(shè)計(jì)失誤。模具投入生產(chǎn)后進(jìn)行跟蹤，結(jié)果表明零件成形質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率大幅度提高，生產(chǎn)成本顯著降低，同時(shí)減少了人力和設(shè)備的投入，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，最終取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者：何志 鄧汝榮 單位：佛山好運(yùn)電器配件有限公司