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侧弯支座多工位级进模设计 |
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作者：上海交通大学 洪慎章 来源：中国机械与金属 |
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家用电器的发展促进家电模具的发展
模具是现代工业生产中不可缺少的重要工艺装备，它在制造业中是降低成本，提高产品质量和适应规模生产的基础和保证。用模具生产的制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高效率及低消耗等优点，是其它加工制造业所无法比的。因此，各行各业的模具产品得到了迅速发展和广泛应用。
近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移，中国正成为世界制造业的重要基地，即“世界工厂”，且中国已加入WTO组织，从而极大地促进了模具工业的发展。中国已成为世界第一制造大国。作为产品制造的重要工艺装备，国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。
模具技术创新是推动产业发展和社会进步的强大动力，人民生活质量显着改善，社会物质文化生活日益丰富多彩，强有力地推动了国家的经济社会发展。
家用电器（电冰箱、空调器、洗衣机、彩色电视机等）在“十二五”期间将有较大的发展，家电业所需模具数量年增长率约为10 %。
各种家用电器都有尺寸不同的侧弯支座零件，其形状见左图所示，材料采用1mm的2A12硬铝合金。为了提高制件质量及节约材料消耗应选用连续弯曲方式，以适应大批量生产的需求。
零件的工艺分析
工件材料为硬铝合金，外形虽简单但成形工艺复杂，包括冲栽和多次弯曲。如采用单工序冲压，至少需要4副模具，不仅使冲压生产率低，而且由於多次定位的累积误差，难以保证产品质量。为了适应大批量生产要求，拟选用连续冲栽弯曲的方式。
连续弯曲的排样图设计
附图采用所示的单排直排方式，原因如下：
（1）零件展开毛坯最大尺寸 60 mm，属中尺寸冲栽零件，基本形状为矩形，多工位冲压时采用单排方式可大大降低模具的制造成本。
（2） 零件在两个垂直方向都有弯曲线，而铝合金材料的性能方向性不明显，采用直排方式不会影响两个不同方向的弯曲质量，还使模具加工难度大大降低。
零件在三个方向均有弯曲变形。为增强载体的刚性和强度，采用单排，单侧载体的排样方案，将工件无弯曲变形的一侧与载体相连，待弯曲成形完成後切断。
零件图
工位设计
零件冲压成形有冲栽，弯曲，切口等工序，送料定距采用凹式侧刃和导正销定位方式，冲压顺序：冲切侧刃搭边 → 切废料 → 弯曲成形 → 切断。分下面8个工位：
（1）工位冲切侧刃搭边和冲导正销孔4 mm；
（2） 工位冲切工件周边余料；
（3）工位冲切工件间搭边；
（4）工位切舌；
（5）工位向下弯曲；
（6）工位向上弯曲；
（7）工位侧向弯曲；
（8）工位切断。
排样图
模具设计
1－上垫板；2－切断凸模；3－上固定板；4，6－弯曲凹模；5－卸料板；7，8，16，27，28－冲栽凸模；9－卸料螺钉；10－矩形弹簧；11－小导柱；12-小导套；13-限位柱； 14，33-螺塞；15-销；17-侧刃；18，32-弹簧；19-导正销；20，26-侧导板；21，24-左/右导料尺；22-凹模板；23-下垫板；25-侧刃挡块；29，30，35-弯曲镶块；31-浮顶器；34-弯曲凸模 36-定位块。
模具结构图
模具结构特点
（1） 模具采用双重导向结构，除上、下模间用四个导拄滑动导向外，上固定板3和卸料板5之间用四个小导拄11导向，保证上模中凸模和凹模镶块的工作稳定性。
（2）安装在固定板中的凸模和凹模镶块用轴销固定。凸模与上固定板孔配合为双面过盈0.020.04mm，凸模与卸料板孔双面间隙为0.060.10 mm。圆凸模为快换结构，与固定板配合H7/h6，可见上图中的A-A剖面。
□ 凹模采用镶块结构，镶块与凹模孔采用配合形式为H7/n6。
□ 在第（1），（3），（5），（7）工位，各设置一个导正销，导正销与固定板，卸料板孔采用H7/h6配合。
□ 卸料板5采用强力弹簧，保证有足够的压料力和卸料力。卸料板依靠小导拄11精确导向，可保护小凸模的工作稳定性。
□ 零件在第（5）工位向下弯曲，第（6）工位向上弯曲， 第 （7）工位侧向弯曲，采用浮顶器31将冲压後的条料顶起。使送了方便。为了使浮顶器工作可靠，应设置在送进方向无阻碍的位置，本工艺中设置在第（6）工位。
冲模工作过程
条料首次送进时，在左/右导料尺21 和24 之间向前至侧刃挡块25 处定位，上模下行时，冲切侧刃搭边和导正销孔4 mm。
第二次及以後送进时，侧刃挡块作粗定位，导正销作精定位。导正销导正条料後，卸料板压紧条料，进行各工位的冲压。
上模上行後，浮顶器31将条料顶起。顶起高度受侧导板26的台阶限位。
模具材料
多工位级进模的模具工作条件与一般冲压模具是不同的，後者因是采用单工位工艺，容易更换模具，调整简便迅速；而前者因受左右工位模具对准中心的精密限制，调整就需要用较长的时间，如十工位的级进模，就要一周左右的调整时间，这样减少了生产时间，所以在选用模具材料上，必须详细考虑。
多工位级进模的模具选用，需要根据模具工作条件、制造条件和模具材料的基本性能等相关因素，来选择经济、先进、适用的模具材料。具体要求如下：
冲模材料的基本性能
从模具工作条件看，通常要求模具材料必须具备三种基本性能，即有无耐磨性、韧性及硬度和强度。
冲模材料的工艺性能
模具材料的工艺性能是影响模具成本的一个重要因素，工艺性能好的模具不仅可以使模具生产工艺简单，易於制造，而且可以有效降低模具制造费用。模具材料的工艺性能主要包括可加工性能，热处理性能，坯料精化，及模具材料的通用性能。
总之，多工位级进模冲栽、弯曲及拉深的凸、凹模选用硬质合金YG15、YG20。
热处理硬度分别是：
冲栽凸、凹模 HRC 66 68
弯曲凸、凹模 HRC 64 66
拉深凸、凹模 HRC58 62
结语
目前，多工位级进模工艺方法已经较成熟，作为一种提升产品质量，节约材料，提高生产率，减少设备数量，降低劳动力及制件成本的合乎时代要求的新技术，是一项跨世纪的先进的高新技术。(end)
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(10/18/2012) |
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