一種火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件用的復合模具設計

文／張立軍，馬紹明，王震，楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

本文介紹了應用于某一種輕合金火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件全自動生產線上的一種多件切邊、壓字、沖孔復合模具結構及使用的難點和解決方法。其獨特的坯料切邊、壓字、沖孔復合模具結構，有效地將多件毛坯一次切邊、壓字、沖孔復合完成，省去后序機床加工環節，有效提高了生產效率，節約了成本。

通常采用的生產工藝技術，火箭焰料噴嘴帽蓋鍛造毛坯的飛邊和孔都是通過機床加工完成，制造廠家的公司標識文字通過刻字完成，這樣就需要多道工序才能完成，費時費力且占用設備成本高；或者在輕合金火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件生產中，切邊、沖孔時常需要粗加工完成，費時費力費設備，成為生產線提升效率的瓶頸。本文旨在克服現有模具技術缺陷，根據實際情況設計了適合工廠現有壓力機的一種新型輕合金火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件用的多件切邊、壓字、沖孔復合模具，還設計了機器人抓取工藝爪塊來保證機器人一次抓取多件，特點是能同時一次完成多件切邊、沖孔、壓字連續工作，提高了生產效率，保證生產的穩定性。

毛坯工藝性分析

圖1 為某火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件毛坯。材料為輕合金，具有良好的可成形性、機加工性，廣泛應用于要求有一定強度和抗蝕性高的各種結構件，如制造車輛、建筑、船舶、鐵道車輛等。

圖1 火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件示意圖

模具設計

結構組成

本文旨在提供一種克服現有技術缺陷的新型火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件切邊、壓字、沖孔復合模具。模具結構設計見圖2，模具結構按功能區分：

圖2 火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件切邊、壓字、沖孔復合模具示意圖(上下模合模狀態)

⑴導向機構：導柱22、導套23；

⑵工作機構：沖頭10、刃口8、壓字頭9；

⑶卸料機構：上卸料板7、卸料彈簧5；

⑷定位機構：下模13。

結構關系

該種火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件切邊、壓字沖孔復合模具特征包括以下結構關系。

上大板1 與固定墊板6 通過螺栓2、3 連接，刃口8 通過固定螺栓2 連接于上大板1 與固定墊板6；上卸料板7 通過導向螺栓4 和卸料彈簧5 連接于上大板1 與固定墊板6；銷11 置于上大板1 與固定墊板6中起到定位作用；壓字頭9、沖頭10 固定于上大板1與固定墊板6 中；下模13 和下模支撐座16 通過固定螺栓連接，下模支撐座16 通過固定螺栓連接于下大板20上；連接立板21和大托板17之間通過螺栓連接，連接立板21 上端連接于飛邊卸料托板24；配重板15通過螺栓連接于大托板17 上起到配重作用；4 個導柱22 通過螺栓置于下大板20 上，4 個導套23 通過螺栓置于上大板1；小連接板19 置于大托板17 下部，并穿過其中；大托板17 置于下模支撐座16 下，并通過小連接板19 頂舉作用下在下模支撐座16 下空槽空間中上下滑動。

工藝塊

根據實際情況設計了適合自身壓力機的一種多件火箭焰料噴嘴帽蓋切邊、沖孔、壓字連續模具，并設計了機器人抓取用的工藝塊，可以保證機器人一次抓取多件，這樣保證生產的穩定性，提高了生產效率，其特點是：

⑴借助機器人能實現自動連續工作，在一個工序中機器人利用工藝爪塊26，同時抓取2 個鍛件毛坯12 完成切邊，2 個鍛件毛坯12 完成沖孔和公司標識文字壓印壓字。

⑵由于火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯的外部為異形形狀，這就造成一個機器人抓取多個火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯出現困難。為了在有效的空間內抓取多個火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯，特地在火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯上設計了一個機器人抓取工藝爪塊26，實現一個機器人抓取多個火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯的目的。

⑶一模多件的同時，一次切除鍛造飛邊、沖孔、壓字，省時省力省設備，降低成本和提高了效率。

⑷上卸料板7 下型面和下模13 上型面必須與火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯12 接觸面一起仿形數控加工，刃口8 和飛邊卸料托板24 必須與火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯12 接觸面一起仿形數控加工，保證沖切件質量無壓傷。

⑸可以根據壓字內容需要更換不同字的壓字頭9，完成不同的壓印壓字工作。

模具特點和優勢

上下模打開狀態見圖3，卸料托板24 托起飛邊狀態見圖4，下模布局分布示意圖見圖5。本模具的結構特點和優勢主要體現在以下幾點。

圖3 上下模打開狀態

圖4 卸料托板24 托起飛邊狀態

圖5 下模布局分布示意圖

⑴坯料支撐和定位裝置。

由于使用機械手放置和移走坯料，并且要求坯料沖裁位置準確，毛坯沖孔和切邊后無變形。因此，模具上需設定毛坯導向和定位裝置，上、下模設置定壓料和導向凸臺來定位坯料；模具的上卸料板7、下模13與火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件接觸面的形狀必須吻合，也就是需要進行仿形數控加工，這樣才能使上模壓下位置準確固定，保證坯料掏料和沖裁后尺寸穩定。

⑵沖孔、切邊和脫模裝置。

坯料沖孔、切邊時，上卸料板7 上的卸料彈簧5被壓縮，上卸料板7 向下移動，而下模位置固定，因此坯料被壓實，沖孔、切邊、壓字、沖孔后將毛坯12 帶起，上卸料板7 上的卸料彈簧恢復形狀，毛坯12 被頂起后脫離沖頭，被機械手取出轉移至下道工序。加工時可以在沖頭表面噴涂石墨潤滑劑，減少毛坯和沖頭之間的摩擦力。

⑶多件毛坯一次沖切邊、壓字、沖孔復合工作。

傳統的工藝技術是切邊、壓字、沖孔分別由三道工序來完成，這樣費時費力又占用設備，成為生產線提升效率的瓶頸。為此，我們根據實際情況設計了適合自身壓力機的新型多件火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件切邊、壓字、沖孔模具。保證生產的穩定性，特點是同時能完成2件或4件火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件復合工作，不僅省時省力省設備，還提高了效率。

具體工藝步驟

工步一：壓力機滑塊帶動上大板1、上卸料板7、刃口8 等組成的整個上模處于上位狀態時，機器人借助抓取工藝爪塊26 順利抓取4 個火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯12，其中左邊2 個火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯12 實現鍛件切邊，右邊2 個火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯12 實現鍛件沖孔和壓字(公司標識)。機械手將火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯放在下模13 上后離開，壓力機滑塊帶動上大板1 下行，同時帶動壓字頭9、沖頭10、上卸料板7 和刃口8 下行，上卸料板7 壓實火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯，上大板1 帶動沖頭10 繼續下行，同時卸料彈簧5 被壓縮。這樣刃口8 切除輕合金火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯飛邊，同時沖頭10 沖孔、壓字頭9 完成在火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯上部面壓字，直至到限位停止工作，沖下廢料18 從下模13 上掉落下來。

工步二：完成上述工作后，上大板1 帶動沖頭10、壓字頭9 和上卸料板7 上行，沖好的火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯在與上卸料板7 連接的卸料彈簧5 壓縮力作用下從沖頭10、壓字頭9 中頂出。機械手將輕合金火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯取走后離開，同時火箭焰料噴嘴帽蓋毛坯12 的飛邊被刃口8 切下。在壓力機下頂料器作用下，被小連接板19、大托板17、飛邊卸料托板24 通過螺栓連接，共同作用下將毛坯飛邊25從下模13 頂出完成，毛坯飛邊25 被清理工具取走。在一次行程中，同時進行左邊2 個火箭焰料噴嘴帽蓋12 切邊，右邊2 個火箭焰料噴嘴帽蓋12 沖孔和公司標識壓印壓字。完成一個工作循環后，接著下一組火箭焰料噴嘴帽蓋12 放過來將進行下一個工作循環，重復完成上述工作。

結論

為了克服現有模具技術缺陷，根據實際情況設計了適合自身壓力機的一種鍛造輕合金火箭焰料噴嘴帽蓋鍛件全自動生產線上的一種多件切邊、壓字、沖孔復合模具。模具特點是結構緊湊、穩定實用，同時能完成多件切邊、壓字、沖孔工作。省時省力省設備，提高了效率。