脱扣板级进模具设计分析

李振坤

摘 要：本次设计的零件为板料冲裁弯曲件—脱扣板，脱扣板选用的材料10钢及3 mm厚度保证了制件的强度和刚度。该零件外形简单，利于合理排样、减少废料。此材料具有良好的塑性及较高的弹性，冲裁性较好，可以冲裁加工。文章首先对零件进行了工艺性分析，有冲裁、冲孔、拉凸包、弯曲、落料等一系列工序，各工位有相互的尺寸关系，采用普通的单工序模或复合模都是难以达到要求，故选用多工位级进模具的生产方案，可提高材料的利用率及制件精度。

关键词：级进模；冲裁；弯曲；排样

中图分类号：Z89 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0001-02

1 加工工艺性分析

冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素，根据这一要求对该零件进行工艺分析。冲裁件零件图，如图1所示；冲裁件展开图，如图2所示。

图1 零件图 图2 展开图

本制件为脱扣板，材料为10钢，厚度为3 mm。零件尺寸公差要求较严格，特别要保证折弯部分尺寸。由于该件外形相对简单，形状规则，生产批量大，适于冲裁加工。

工件有两处弯曲，一处起凸包。主要工序有冲孔、冲裁、弯曲、落料。若采用单工序模具，虽然结构简单，容易制造，价格低廉，但加工精度和生产效率低，不适合用于大批量生产的零件。复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，该工件有冲裁、冲孔、弯曲、拉凸包等多道工序，在一套复合模中无法同时完成，同样需要多套模具。虽然级进模结构复杂，价格也较昂贵，但是级进模有自动送料和自动出件等装置，适于制件的大批量生产，生产率高，冲制件质量可靠、稳定，可以完成冲裁、冲孔、弯曲、侧冲、切边等多道工序，生产效率高，模具寿命长，可有效保证工件尺寸精度要求。通过对上述三种方案的比较，最终确定采用级进模成型方案。

2 冲裁设计与工艺计算

2.1 工位布置

对于本制件而言，主要问题在于浮料装置的设计、弯曲方向的选择、弯曲工序的工位设计。通过对零件图的分析，可知：应先冲孔后弯曲，又由于制件厚度大（达3 mm），孔边距较小，需先冲外形后冲孔，以防止孔发生变形，影响加工精度；拉包工位应安排在冲裁工序之前，否则会引起制件变形，产生较大的尺寸误差，若拉凸包方向选为向下，会导致无法设置浮顶器，因此拉凸包方向只能选为向下；在弯曲工位后必须在卸料板和凹模上开让位槽，以保证顺利送料。

综上，具体工位安排顺序为：冲孔——拉凸包——冲裁——冲孔——弯曲——校正弯曲——切边落料。

2.2 排样设计

对于冲裁—弯曲的多工位级进模排样一般都是先冲孔，再切掉弯曲部位周边的废料，然后进行弯曲，接着切去余下的废料并落料，切除废料时，应注意保证条料的刚性和零件在条料上的稳定性。对于靠近弯曲带的孔和侧面有位置精度要求的侧壁孔，则应安排在弯曲后再冲孔。对于复杂的弯曲件，为了保证弯曲角度，可以分成几次进行弯曲，有利于控制回弹。

该冲裁件材料近似方形，若采用横排排样形式，由于制件有双向弯曲，且要拉凸包，会使模具布局复杂化，不能保证顺利送料，所以不予采用；若采用直排排样方式，因为制件双向弯曲，只能采用中间载体拍样形式，该排样形式能够满足制件成形的技术要求。经比较，决定采用直排排样。

排样图共有11个工位，如图3所示。

图3 排样图

第一工位：冲导正销孔；冲Φ6孔。

第二工位：拉凸包。

第三﹑四工位：冲工件外形。

第五工位：冲2×Φ7孔；冲M6螺纹底孔。

第六工位：导正让位。

第七工位：双向弯曲。

第八工位：导正让位

第九工位：校正弯曲。

第十﹑十一工位：中间载体冲裁，废料从孔中漏出，工件脱离载体，从模具右侧滑出。

3 模具结构特点及主要零部件设计

3.1 模具结构特点

模具结构特点有以下三方面：

①采用两侧浮料导料销加中间浮料销设计，既能满足前几工步的导料要求，又能保证切边后条料的浮料高度；

②上下模上设计四个内导柱，可有效保证模具配合间隙，模具不易因间隙偏而损坏刃口，同时保证了加工零件的精度；

③采用两次折弯工艺，能有效保证折弯后工件尺寸精度，防止折弯回弹。

3.2 模具主要零部件设计

3.2.1 模架及导向零件设计

模架及导向零件设计包括：模架是由上模座、下模座、模柄及导向装置组成，对模架的基本要求有以下几方面：

①应有足够的强度与刚度；

②应有足够的精度；

③上下模之间的导向应精确。

模架的导向装置是指在上下模座上安装了主要由导柱﹑导套等零件所组成的导向副，有了它，上下模相对运动时，对应位置始终沿着一个正确的方向运动，从而达到精密冲压的目的。

由于该工件所需冲裁力较大，精度要求高，大批量生产，所以模架选用铸铁四导柱模架，材质HT250；导柱选用大连盘起的级进模用滚动导向组件，可有效保证冲裁精度，延长模具寿命。

3.2.2 模柄设计

模柄设计：模柄即模具安装柄，用于模具在冲床上的装卡。多用于小型模具，由于小型模具的可用于安装卡紧的空间有限而设计的，大型模具由于其自重受力原因无法仅仅靠中部一点卡紧保证精度，需要在周边均布卡点，以均匀受力。

常用的模柄有旋入式﹑压入式﹑带凸缘式和浮动式。经比较，结合本公司实际生产设备特点，决定采用压入式模柄加四角卡扣装夹方式，既能保证模柄垂直度要求，长期使用后模柄稳定可靠，又能保证模具装夹稳定、不会松动，适合应用于级进模中。

3.2.3 卸料弹簧和卸料螺钉

卸料弹簧和卸料螺钉选用：根据模具安装位置和空间结构，选用强力弹簧个数为12个，经校核，选定卸料弹簧规格为“Φ40×80”，与卸料弹簧相配合，选定卸料螺钉规格为“内六角卸料螺钉 M20×120 JB/T 7650.6”。模具主视图，如图4所示；模具俯视图，如图5所示。

参考文献：

[1] 刘心治.冷冲压工艺及模具设计[J].重庆大学出版社，1995，（4）.

[2] 肖祥芷.中国模具工程大典：第四卷[M].北京：电子工业出版社，2007.

[3] 姜奎华.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，1998.

[4] 高军.冲压模具标准件选用与设计指南[M].北京：化学工业出版社， 2007.