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卡簧冲压成形工艺及模具 |
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作者：湖南工业大学 金仁钢 刘拼拼 |
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摘要：根据卡簧零件图，生产规模及其材料特征，选取最佳的制造方案，并确定基本工序的主要工艺参数、确定设备类型及吨位,设计模具结构，解决弹簧钢反弹问题。
1 工艺制定
1.1 工艺分析
零件卡簧是弹簧的一种，也是一种连接件，在日常生活中有广泛的应用。它采用厚为05mm的65Mn弹簧钢带，如图1,卡簧尺寸精度要求高，并具有较好的弹性，中批量生产，其制造质量的好坏直接影响紧固性能和使用效果。其零件图如图1下所示。
图1 卡簧
1.2 工艺方案的确定
考虑到为了提高生产效率采用复合模生产，其工序如图2所示：下料→弯圆弧弯外角→弯R1内角，采用三套模具完成，其优势在于三点：①在预弯工序中的圆弧，为终弯留出了可靠的定位;②易保证预弯的形状，从而保证了零件的精度;③在后道弯曲中采用楔块式弯曲，把校正和弯曲复合在一起，精简了工序;④因为采用了复合模，易保证精度，提高了生产率，对于中批量生产的卡簧生产，此方案集合其他方案的优点，故采用此方案。
图2 零件工序图
2 工序设计与计算
2.1毛坯计算
根据弯曲件应变中性层在弯曲前后长度不变的特点，先确定应变中性层位置，再计算应变中性层长度，最后得出毛坯的长度。在板料塑性弯曲时，应变中性层会内移，在冲压生产中常采用经验公式来确定应变中性层的曲率半径：
式中 r——零件的内弯曲半径;
t——材料的厚度;
k——应变中性层位移系数，查《实用冲压技术手册》表3-2得
卡簧展开图如图3所示。
图3
根据零件的几何尺寸结构和其展开图易得
根据实践经验，按理论应变中性层计算公式，所得结果，其展开料长度往往稍为偏大，
2.2弯曲力的计算
2.2.1自由弯曲力
弯曲力是模具设计和选择压力机的重要依据。在该零件中有两处的弯曲，则弯曲力，由公式
2.2.2校正弯曲力的计算
弯曲件在冲压行程结束时受到模具的校正，则校正力为F校=pA=36.12KN，对于校正弯曲，其弯曲力要比自由弯曲大得多，而且在弯曲过程中，两者不重叠。因此，选择压力机时，以校正弯曲为依据即可：
3 模具设计
由工序分析，本产品需要三套模具才能完成，由于前两套模具比较常见。故不作叙述，仅对第三套有特点的模具进行介绍，根据工艺参数计算，以及考虑到弯曲件精度和减少回弹，故选择公称压力为160KN的开式双柱可倾压力机。模具结构如图4、图5所示。
3.1下模部分结构
在该模具中凸模与凹模均安装在下模上，并通过弹簧的作用弯曲R1出弯角，利用斜面推动成型斜块使R0.3弯曲。其凸模通过销定位，螺钉连接的方式定位。弯曲凸模如图4所示。
图4
3.2 卸料装置
在卡簧弯曲模具中，由于卡簧箍在弯曲凸模上，无法上下卸料，只能从前后卸料。在本设计中，采用四根卸料杆4将成形零件从前方推出。卸料杆的运动形式采用斜块的运动方式实现。
3.3导向装置
模具工作部分的准确导向，可使凸模在工作时对准中心，减少由于偏心负荷时产生的弯曲力矩损坏凸模的危险。并提高弯曲件的精度。
在模架的导向配合关系上，导柱与下模座采用过盈配合，导套与上模座也采用过盈配合，导柱与导套则采用间隙配合。
结合上述设计，可得出整套模具的结构，如图5所示。
1 斜块 2 弹顶板 3 弯曲凸模 4 卸料杆 5 盖板 6 小导柱 7 卸料固定板
8 卸料斜楔 9上模座 10 整形凸模 11 压板 12 定位板 13 压弯斜楔
14 成型滑块 15 镶块 16 成型顶板 17 固定座
图5模具结构
3.4模具的运动方式
本模具具有结构紧凑，凸模、凹模均装在下模。上模传达动力并附有整形凸模10，能提高弯件的质量。本模具有自动卸料装置，操作简便。
本模具上模座的弹压力要大于下模座的弹压力。毛坯件用12定位，上模下行时，件11压住件3向下运动，由件6压件14到下极点时，将毛坯件的R1处弯曲成形，件7由于件1斜面的作用带动件4向后运动，上模继续下行时，件11压缩上模弹簧，两侧件13推动件16向中心运动，将工件R0.3预弯。上模继续下行时，件10冲击件14使工件整形。
上模回升时，件8的斜面，作用于件5、7的斜面，而件7带动件4复位，将工件脱出。
4 小结
生产实践中，采用复合模来生产卡簧，不仅可以提高生产效率，更重要的是保证零件的精度。在本模具中，解决了弹簧钢的反弹问题，使零件的弯曲质量大大提高。并带有自动卸料装置，操作简便。
参考文献
[1] 王孝培.实用冲压技术手册.机械工业出版社，2001.3.
[2] 郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术.机械工业出版社，2005.1.
[3] 王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社，1999.10.(end)
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(7/6/2008) |
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