彈性材料成型模設(shè)計(jì)

王益民 王穎輝 徐斌鋒

【摘 要】文章介紹了一種應(yīng)用成型機(jī)彎曲成型高彈性材料的模具，通過分析成型過程中的模具零件的運(yùn)動(dòng)及讓位，設(shè)計(jì)出合適的結(jié)構(gòu)，使得成型能順利實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)成型中凸輪的設(shè)計(jì)作了說明，凸輪的工作角度直接決定了芯模的運(yùn)動(dòng)，合理的設(shè)計(jì)凸輪的大小及工作角度十分重要。

【關(guān)鍵詞】芯模;凸輪;成型機(jī)

一、引言

高彈性材料成型由于材料的高回彈性，一般難以做到較精確的產(chǎn)品尺寸。通常是采用模具在沖床上完成的，通過模具中多個(gè)成型工位的逐步成型，整形保證尺寸的合格。在有些情況下，受到工廠生產(chǎn)條件的限制，需要采用彎曲成型機(jī)來進(jìn)行彈性材料的成型。

如圖1所示為需要成型的產(chǎn)品，是通過彎曲成型機(jī)來成型的，此類產(chǎn)品多用于家電等3C行業(yè)，其產(chǎn)品彎曲的難點(diǎn)是150°的彎曲角，此位置的曲面是兩個(gè)方向的，考慮到材料回彈，成型模的直徑遠(yuǎn)小于產(chǎn)品的要求尺寸，產(chǎn)品在模具圓芯模上的包角大于180°，其實(shí)際彎曲時(shí)依靠上下模是不能達(dá)到彎曲要求的，彎曲中需要多方向刀具協(xié)作完成成形。產(chǎn)品材料為SUS202不銹鋼，厚度為0.1mm。

二、彎曲成型機(jī)

此產(chǎn)品在彎曲成型機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)，成型機(jī)工作分兩部分，一是安裝沖孔模，沖出產(chǎn)品上的孔，二是安裝成型模具，將產(chǎn)品成型并通過高壓空氣吹出。成型機(jī)上有多個(gè)方向的滑塊，由凸輪驅(qū)動(dòng)，從不同方向?qū)α慵尚汀４水a(chǎn)品成型機(jī)上分布有上、下、左及斜下右方向共四個(gè)滑塊，刀具可以四個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。各個(gè)凸輪軸的轉(zhuǎn)速是一樣的，凸輪的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)的一致。工作中凸輪軸轉(zhuǎn)一圈，各凸輪至少動(dòng)作一次，完成產(chǎn)品的成型。

三、沖模的設(shè)計(jì)

沖模的作用是在產(chǎn)品上沖出要求的孔，由于產(chǎn)品材料厚度小，對(duì)沖模的精度要求較高，沖模的制造較困難。模具設(shè)計(jì)中需要考慮幾點(diǎn)。一是沖模安裝中心到機(jī)床上成形中心的距離，現(xiàn)有機(jī)床兩中心的距離是250mm，這個(gè)直接影響到彎曲時(shí)孔在產(chǎn)品上的位置，即對(duì)模具的長(zhǎng)度和排樣有要求。二是設(shè)計(jì)的模具在固定時(shí)應(yīng)保證沖模中心與機(jī)床的安裝中心一致，防止機(jī)床導(dǎo)軌受力偏向一邊。三是沖模下模部分的高度，需要與成型模中材料切斷刀的刃口高度一致，保證材料從沖模到成型模的送料順利進(jìn)行。

四、成型模的設(shè)計(jì)

成型模要考慮的首先是產(chǎn)品的回彈變形，另外要考慮產(chǎn)品成型中的讓位，避免已成型部分的變形，送料的長(zhǎng)度及與切斷的位置也是考慮的一個(gè)方面。如圖2成型模。

1-面板;2-活動(dòng)芯模;3-彈簧;4-卸料螺絲;5-連接銷;6-上芯模;7-切刀;8-定位塊;9-壓塊;10-上側(cè)切刀;11-下側(cè)切刀;12-右芯模;13-下芯模;14-右芯模支架;15-安裝塊;16-圓芯模支架;17-復(fù)位塊;18-圓芯模;19-芯軸;20-左芯模;21-左芯模支架;22-復(fù)位軸;23-復(fù)位滾輪

成型順序設(shè)計(jì)：

1.成型前經(jīng)沖模沖孔后的材料通過機(jī)床自動(dòng)送料裝置及件10上側(cè)切刀中導(dǎo)料槽進(jìn)入成型模中，到達(dá)設(shè)定位置后停止送料。

2.先成型150°處的曲面，成型過程中由件2活動(dòng)芯模，件17復(fù)位塊，及件20左芯模完成。成型時(shí)下模向上運(yùn)動(dòng)，復(fù)位塊推動(dòng)活動(dòng)芯模緊貼上芯模6，由件18圓芯模與件2完成曲面上下成型，件20左芯模向右運(yùn)動(dòng)，完成曲面的最終成型，然后件20左芯模先退回，件17再退回原位，件2受彈簧的作用頂開，方便零件脫模，增加零件避讓空間，減少隨后成形中零件變形。考慮到材料回彈較大，件18圓芯模等配合成型處尺寸盡量做小，方便模具調(diào)試。

3.成型150°處的曲面后，件6向下運(yùn)動(dòng)與件13下芯模將零件彎曲成160°要求的角度，同時(shí)件7切刀切斷材料，件6與件13下芯模預(yù)成形100°的角度，再由件12右芯模與件13配合完成彎曲100°的角度。

4.成形完成后上芯模向上運(yùn)動(dòng)，在件1面板上開有吹氣孔，將零件吹出模具完成一個(gè)成型過程。

五、凸輪的設(shè)計(jì)

凸輪與滑塊相接觸，推動(dòng)滑塊的向前運(yùn)動(dòng)，芯模安裝在滑塊上一起運(yùn)動(dòng)，滑塊上的拉簧使芯模退回復(fù)位。凸輪的設(shè)計(jì)要求直徑能滿足芯模相互配合的要求。同時(shí)凸輪工作時(shí)圓弧所對(duì)應(yīng)的中心角度是成型模運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的重要因素。根據(jù)成型模的運(yùn)動(dòng)順序，設(shè)計(jì)出各個(gè)凸輪工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

根據(jù)芯模動(dòng)作的順序分析，為了能順利完成整個(gè)成型過程，必須有下面的凸輪工作角度關(guān)系，還應(yīng)當(dāng)考慮凸輪的介入及退出。

下凸輪角度>左凸輪角度;上凸輪角度>右下凸輪角度

下凸輪角度+左凸輪角度+上凸輪角度+右下凸輪角度+送料角度≤360°

在具體設(shè)計(jì)時(shí)，可以在一個(gè)凸輪運(yùn)動(dòng)開始后，安排另一個(gè)凸輪介入，不必等一個(gè)凸輪運(yùn)動(dòng)結(jié)束，另一個(gè)凸輪才介入，這樣可以提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率及安排更多凸輪工作。圖3是生產(chǎn)中具體的凸輪進(jìn)入及退出角度的設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)決定各個(gè)凸輪的介入時(shí)間及順序。

六、成型模零件設(shè)計(jì)

件17復(fù)位塊是一個(gè)推動(dòng)件2活動(dòng)芯模的零件，活動(dòng)芯模如圖4所示，其側(cè)面有斜面，可以由滾輪推動(dòng)貼上件6上芯模，從而處于垂直位置，便于成形。成形結(jié)束后內(nèi)孔中有彈簧推開。長(zhǎng)孔內(nèi)有限位螺絲限制推開的角度。件17復(fù)位塊作用是推動(dòng)件2的轉(zhuǎn)動(dòng)。其側(cè)面的孔中安裝有短軸，軸上有滾輪可以在件2斜面上滾動(dòng)，方便推動(dòng)件2。件16圓芯模支架用來安裝件19芯軸，芯軸上裝有件18圓芯模，用來成形產(chǎn)品，件16上端內(nèi)部挖去，避讓左芯模的運(yùn)動(dòng)，使各個(gè)芯模不想干涉。

七、結(jié)束語

經(jīng)過多次調(diào)試，模具達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，能夠滿足使用。投入少，生產(chǎn)效率高。通過現(xiàn)有的成型機(jī)，不改變機(jī)床的情況下，利用成形模具能較好的完成高彈性材料產(chǎn)品的彎曲成型。