多角度樣板倒裝復合模設計

陳會云

摘 要：根據多角度樣板的工藝特點，分析了兩種工序復合的可能性，提出樣板的沖壓工藝方案，并介紹了模具結構及設計中應注意的問題。

關鍵詞：樣板；工藝特點；倒裝復合模；凹模鑲拼結構

1 引言

多角度樣板為鉗工在加工各種內外角度工件和車工磨削車刀提供了快捷的輔助測量方式，同時為減少量具在測量過程的磨損，提高量具壽命具有一定的意義。近年來隨著職業學院中機械系學生的增多，對量具的需求增大，而購買如此多的量具需要費用較高，為此設計一種多角度樣板具有現實的意義。

2 工藝分析與確定

2.1 工藝分析

圖1 零件圖

根據使用要求設計了多角度樣板零件，如圖1 所示，材料為1Cr18Ni9，厚度為0.8㎜，零件成形后，要求角度正確以及測量面具有較小的表面粗糙度值。

（1）該零件主要由多種內外角度組成，成形后角度的準確性至關重要而且不允許有變形、翹曲、毛刺等表面的缺陷。

（2）沖孔工藝的確定，考慮到Φ8孔是起懸掛作用，因此對孔的精度與位置要求并不高，一般沖孔方案就可以滿足要求。

2.2 工藝方案的確定

通過以上對樣板零件的工藝分析，該零件在加工中涉及到沖孔、落料兩道工序內容。由此可以初步得到該零件的兩種加工工藝方案。

（1）方案1采用級進模，即采用先沖孔后落料的加工工序。由于用級進模沖壓時，沖裁件是依次在幾個不同位置上逐步成形的，對材料的寬度的要求較嚴格而且沖壓件不平整，有時要校平，因此不能滿足零件工藝分析中不變形的要求。故此方案不適合。

（2）方案2采用倒裝復合模，即一次行程中在模具的同一部位可以同時完成幾道工序，減少了工序數量和模具數量，減少操作人員和設備占用量，減低生產成本。該種模具對板料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小，沖出的沖件平整度較高。適用于像多角度樣板這樣形狀復雜的零件而且沖出后的樣板精度和表面質量都能滿足以上工序分析中的要求。經過對該零件的工藝分析以及生產實踐，選擇了方案2。

3 排樣設計

圖2 排樣圖

合理的排樣是提高材料利用率，減低成本，保證沖件質量及模具壽命的有效措施。因為多角度樣板形狀不規則若采用直排則材料的利用率明顯不高，不經濟，故此方案行不通。衡量合理利用率這一經濟指標最終采用斜排，將零件圖逆時針旋轉15°后材料利用率達到55%以上。排樣圖如圖2所示。

4. 沖壓力的計算

在沖裁過程中，沖壓力是沖裁力，卸料力，推件力和頂件力的總稱。沖壓力是選擇壓力機設計沖裁模和校核模具強度的重要依據。據資料【1】中推導公式，樣板的沖壓力計算如下：

沖裁力F沖=K沖Ltτ=1.3×158.3289×0.8×550=90.56KN

卸料力F卸=K卸F=0.05×90.56=4.52KN

推件力F推=K推Fn=0.05×90.5τ6×8=36.22KN

頂件力F頂=K頂F=0.06×90.56=5.43KN

總沖壓力F=F沖+F卸+F推+F頂=90.56+4.52+36.22+5.43=136.75KN

因為136.75KN<160KN，所以選用的壓力機為JS-160型開式可傾曲柄壓力機。

5 模具結構設計與工作過程

5.1 模具結構設計

零件的質量與模具的結構以及工作零件精度有關，合理的模具結構是制造合格零件的關鍵之一。因此，根據具體的零件形狀、尺寸以及材料，必須要合理設計模具結構。根據以上工藝分析，設計了沖孔落料復合模，模具結構如圖3所示。

圖3 模具結構

1-打桿 2-模柄 3-推板 4-帶肩推桿 5-沖孔凸模 6-落料凹模 7-推件塊 8-卸料板 9-卸料螺釘10-凸凹模 11-擋料銷 12-導料銷

如圖所示為一副沖孔落料倒裝復合模結構。沖裁件如圖1所示，其外形為多角度薄片，中間有一個Φ8的孔。裝在上模部分的有落料凹模6與沖孔凸模5，通過沖孔凸模固定板，墊板用螺釘和定位銷與上模座固定在一起。裝在下模部分的凸凹模10通過固定板與下模座固定在一起。

上、下模采用導柱導套導向，導柱布置在模座中間。在沖裁后，為了完成推件與卸料，在上模部分還裝有打桿1與推板3組成的剛性推件系統，而在下模部分則裝有卸料板8、卸料螺釘9與彈簧組成彈性卸料系統。

5.1 模具工作過程

沖裁時，彈性卸料板8先壓住條料起校平作用。繼續下行時，落料凹模6將彈性卸料板壓下，套入落料凸模中，沖孔凸模5也進入沖孔凹模中，于是同時完成沖孔與落料。當上模回程時，彈性卸料板8在彈簧作用下將條料從凸凹模10上卸下，而打桿1受到壓力機橫桿的推動，通過推板3，帶肩推桿4和推件塊3將沖件從落料凹模6中自上而下推出，沖孔廢料則直接由凸凹模孔中落到壓力機臺面下。

沖裁時，條料在模具上定位是采用在左側的兩個活動導料銷12控制送料方向，中間的一個活動擋料銷11控制送料步距，這兩種銷的結構完全相同，它可以不妨礙彈性卸料板的壓平作用。

5.2 工作零件的加工

5.2.1 凹模拼塊

圖4 凹模拼塊

1、2、3-凹模拼塊 4-落料凹模套

對于形狀復雜的沖裁件（例如必須要有多處尖角），如果采用整體式的凹模，則往往由于模具在熱處理時容易開裂而失去尺寸精度以及形狀精度。應力集中的尖角，可通過拼塊分解，防止碎裂，延長壽命而且拼塊磨損后容易調換。這時可將整體式的凹模由幾個拼塊鑲拼而成。拼塊可通過線切割加工而成，成形要確保精度。拼塊加工完后，在落料凹模板上通過過盈配合的方式固定。拼塊2帶有斜角，在裝配時對拼塊1、2有向外擠壓趨勢從而達到固定作用。

參考文獻

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