自動級進模工藝設計

黃煥炯

摘 要：浙江桐鄉是羊毛衫制造和銷售集散基地。大大小小的羊毛衫加工企業，如雨后春筍般地在這片熱土上崛起。加工羊毛衫的電腦橫機中的羅拉齒輪箱配件支架是一件易損零件。很多時候，只因為這一零件的問題，導致整臺機器不能運行，直接影響生產效益。而且，目前配件市場上這一零件不多，價格較高。因此，只有生產大量的質量上乘、價格低廉的級進模加工產品，才能滿足和保障羊毛衫基地生產的需求。

關鍵詞：工藝 加工 生產 設計 壓力 級進模

引言

如下圖所示為加工零件支架。材料：1Cr18Ni9Ti（不銹鋼），厚度：1.5mm。生產批量大。以前都是一些小作坊，利用余料加工。采用的是：先落料模、拉伸模，然后再鉆孔?，F在把三道工序合在一起，可大大提高工作效率，并減輕工作量，而且加工時勿需將手伸入模具空間，保護了操作者的人身安全。

1.支架模具的工藝分析

從零件材料上來看：1Cr18Ni9Ti（不銹鋼）具有良好的塑性和較高的彈性，沖裁性和拉伸性較好。從結構上來說：該零件較為復雜而且帶翻包，厚度為1.5mm。沖裁件孔與孔之間：孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質量的制約，其值不應過小。

一般要求C≥（1～1.5）t，C′>（1.5～2）t。所以由沖件圖可知：

C1=12-5.2/2-6.5/2=6.15>1×4=4，

C2=88.9-21-29.4-31.5-2-2.5=2.5<1×4=4，

C′=18/2-6=3<1.5×4=6.

由以上可知孔與孔之間距離C1，C2，C′能滿足工藝性要求?？梢詻_裁及拉伸加工。

2.確定工藝方案

該沖裁件包括落料、沖孔、翻包三個基本工序，可采用的沖裁方案有單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁三種.零件屬于大批量生產，因此采用單工序需要模具數量較多，生產率低，所用費用也高，不合理；若采用復合沖，可以得出沖件的精度和平直度較好，生產率較高，但因零件的孔邊距太小，模具強度不能保證；用級進模沖裁時，生產率高，操作安全，使用級進模便于沖壓生產自動化，可以采用高速壓力機生產。通過合理設計可以達到較好的零件質量和避免模具強度不夠的問題，根據以上分析，該零件采用級進沖裁工藝方案。

3.模具總體結構設計

3.1.模具類型

根據零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。

3.2.操作與定位方式

零件大批量生產，安排生產可考慮自動送料方式能夠達到批量生產，從而提高生產效率，故采用自動送料方式。零件尺寸較大，厚度較高，保證孔的精度及較好的定位，宜采用導料板導向，導正塊導正，為了提高材料利用率采用始用擋料塊和固定擋料塊。

3.3.卸料與出件方式

考慮零件尺寸較大，厚度適中，采用固定卸料方式，為了便于操作，提高生產率，沖件和廢料采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。

3.4.模架類型及精度

由于零件材料適中，尺寸較大，沖裁間隙較小，又是級進模因此采用導向平穩的中間導柱模架，考慮零件精度要求不是很高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級模架精度。

4.級進模工藝設計及計算

4.1.排樣設計與材料利用率，該沖裁件材料厚度適中，尺寸較大，排樣如下圖：

經計算機面積查詢可得：

4.1.1.一個步距內零件的實際面積：

4.1.2.一個步距內所需的毛坯面積：

4.1.3.材料利用率：

4.2.設計沖壓力與壓力中心，初選壓力機

4.2.1.沖壓力：根據《冷沖模設計》

4.2.1.1.沖裁力：

已知：

4.2.1.2.卸料力：

已知：

4.2.1.3.沖壓力：

4.2.1.4.壓力機公稱壓力：

因此可選壓力機型號為J21-63。

4.2.2.壓力中心：

4.2.2.1.落料件的壓力中心：

4.2.2.2.沖孔、翻包、落料的壓力中心

5.級進模的總裝配圖

6.凹模、凸模的零件圖設計

6.1.凹模設計

凹模采用矩形板狀結構和直接通過螺釘、圓柱銷與下模座固定的固定方式?？紤]凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用直筒形刃口壁結構.漏料部分刃口輪廓適當擴大0.5～1mm，取1mm。（為便于加工，落料凹模漏料孔可設計成近似于刃口輪廓的簡化形狀）

6.2.凸模設計

落料凸模刃口部分為方形，為便于凸模和固定板的加工， 而沖孔凸模由于相隔很近，不宜全采用階梯結構，可通過環氧樹脂固定。

凸模材料：參照沖壓模具設計與制造選用Cr12。

對凸模設計幾點說明：

6.2.1.裝配的尺寸為H7/n6，可得φ9， φ10的上下偏差；

6.2.2.倒角是參照ISO標準設計；

6.2.3.圓形凸模要有同軸度的要求，參照ISO標準得出；

6.2.4.淬硬58～62HRC是為了提高模具的壽命；

6.2.5.工件表面粗糙度要求較高，取0.8，其余的可取6.3；

6.2.6.保持刃口鋒利，為了減小毛刺，材料為Cr12。

7.壓力機的校核

7.1.公稱壓力

根據公稱壓力的選取壓力機型號為J21-63，它的壓力為630>477.52，所以壓力得以校核。

7.2.滑塊行程

滑塊行程應保證坯料能順利地放入模具和沖壓能順利地從模具中取出。這里只是材料的厚度t=1.5，導料板的厚度H=10及凸模沖入凹模的最大深度12，即S1=1.5+10+12=23.5

7.3.行和次數

行程次數為45/min。因為生產批量為大批量，又是自動送料，不能太快，因此是得以校核。

7.4.工作臺面的尺寸

根據下模座L×B=590×440，且每邊留出60～100，即L1×B1=650×500，而壓力機的工作臺面L2×B2=800×540，沖壓件和廢料從下模漏出， 漏料尺寸<95×50，而壓力機的孔尺寸為360×23，故符合要求，得以校核；

7.5.滑塊模柄孔尺寸

滑塊上模柄孔的直徑為50mm，模柄孔深度為80mm，而所選的模柄夾持部分直徑為50mm，長度為60mm故符合要求，得以校核；

7.6.閉合高度

由壓力機型號知Hmax=380；M=90；H1=100。Hmin=Hmax–M=380-90=290

（M為閉合高度調節量/mm，H1為墊板厚度/mm）

（ Hmax–H1）-5≥H≥（ Hmin–H1）+10，得（380–100）-5≥262≥（290–100）+10即275≥270≥200，所以所選壓力機合適，即壓力機得以校核。

8.結束語

本次設計采用了Auto CAD完成，對模具工作過程進行了動態和靜態的模擬分析。結構緊湊、合理；動作正確；安全可靠；裝、拆、修磨方便。該模具制造、試模順利，已大批量生產零件。實現了級進模的自動沖壓，生產效率比傳統模具提高了三倍以上，取得了一定的經濟效益和社會效益，深受生產人員好評，同時該沖模的工藝排樣和模具結構、計算，可以為類似零件設計提供了一定的借鑒。

參考文獻：

[1].聞邦椿.機械設計手冊.機械工業出版社，2010.01.

[2].彭建聲.模具設計與加工速查手冊.機械工業出版社.2012.9.

[3].張芳.沖壓工藝與模具設計.北京大學出版社.2011.3.