线类零件多工位级进模设计

作者：信息来源:模具 2008-6-13

字体大小:小 中 大网友评论条 进入论坛

[摘要]一般较简单的线类制品，可在专用机床上自动化生产，但对于成形力较大且工艺复杂的线类工件，通常是在冲床上单工序多次完成。通过实例对这一新课题进行了研究分析，成功地引出了线类零件多工位级进模自动立体成形的理念，实现了大批量的生产。关键词线类多工位级...

[摘要]一般较简单的线类制品，可在专用机床上自动化生产，但对于成形力较大且工艺复杂的线类工件，通常在冲床上单工序多次完成。通过实例对一新课题进行了研究分析，成功地引出了线类零件多工位级进模自动立体成形的理念，实现了大批量的生产。
关键词线类多工位级进模立体成形

Technology of Stamping and Punching Dies Design of the Multi-Position Progressive Die for Linear Parts

Tang Xinrong et al

Abstract:Generally, the relatively simple linear parts could be manufactured automatically on special machine tools. But for the linear parts needing relatively larger forming force and with complicated processes, they are usually anufactured separately by several single processing procedures on stamping machines. This new project was studied and analyzed through an example. And a new concept of solid forming of linear parts automatically with multi-position progressive dies was induced. Mass production of linear parts realized.
Key words linear parts, multi-position, progressive die, solid forming

1 工艺分析

　　一般断面形状不改变的线类成形零件，通常是在自动线类成形机(俗称勾机、打扣机、弹簧机等)上生产的。其原理是以电机为动力源，通过机械传动和杠杆原理传递力矩(或转矩)到滑块(或转轴)上，使滑块(或转轴)产生往复(或旋转)运动，再通过安装于滑块上(或转轴)上的模具完成线类零件的平面或立体成形工艺(弯曲、扭曲、绕制等)。这种纯机械式的成形机稳定可靠，简单可调，但公称压力一般都不大，难以适应具有打扁(镦粗)、挤压等工艺且断面形状改变的零件生产的要求。
　　图1所示零件是用φ3.9mm的线材压力加工而成，材质为20钢，年产量2 000万只以上，属大批量生产。

图1 零件图

　　该零件在试制时采用单工序生产，具体工艺为：①矫直切断机下料；②600kN冲床预弯曲成形(含一端打扁)；③450kN冲床上弯曲成形；④600kN冲床上打扁；⑤160kN冲床上冲裁。工序图如图2所示。

图2 原工序图

　　实际大批量生产采用试制时的单工序形式显然是行不通的，而仅考虑工序②、④的打扁(自由镦粗)力约600kN就可判断用一般的线类成形机不能满足受力要求。
　　但如果能在一台公称压力足够的压力机上完成该零件的上述所有工序且能实现自动化生产(即自动级进模生产)，则是该零件实现大批量生产的最合理方式。图1零件是采用该构思的实例，其工艺和模具经2年多的生产实践证明，是成功的。

2 工艺设计计算

2.1 下料尺寸
　　下料尺寸为φ3.9mm×127mm，其中127mm为综合理论计算和实际生产整理得出的数据，该尺寸也就是横向送料器送线的度。
2.2 设备选择
　　经计算，零件成形的剪切力、弯曲成形力、打扁镦粗力、冲裁力等合力为935kN，拟定在1 000kN以上公称压力的冲床上成形该零件。
2.3 排样设计
　　原工序排样图见图2，具体工序为：①下料；②弯曲打扁；③弯曲；④打扁；⑤冲孔修边。
　　(1)工序数。考虑到工序数量越少越好和模具结构的简化，拟将原工序①的矫直切断机下料改在冲床上进行且与工序②组合，即工序数由原来的5道减少为4道，即落料预弯成形、弯曲成形、打扁、冲孔修边。
　　(2)步距。步距设计必须考虑到模具结构和零件尺寸，步距太大会使模具结构庞大，而且气缸行程加大会影响送料速度，步距太小会引起工序间工件在传递过程中互相干涉，根据试验，步距取40.0mm较合理。

3 模具设计及工作过程

　　简化了的模具结构见图3。模具工作过程为：接通电源和气源，并将横向进线器的送线长度调整为127mm。启动横向进线器，送线到位；单次启动冲床，冲床滑块下行，完成截线和预弯曲成形工序；冲床上升到上死点，上下模脱离，行程开关控制纵向步进送料器开始工序间工件的传递周期工作(见图4)，此时，刚完成的预弯成形半成品被传递到第2道工序；冲床单动4次后，生产出第一件成品。成品在第4道工序上完成，由纵向步进送料器推出模外，检查制品合格后，将冲床单次行程改为连续行程，开始自动化生产，即自动完成以上工作循环，冲床运行1次，就完成不同工位上的零件的不同工序——预弯成形、弯曲成形、打扁、冲孔修边，并推出1件成品。

图3 模具结构
1.冲孔凸模 2.打扁凸模 3.模柄 4.上模板 5.凸模因定板 6.压料板 7.纵向步进
送料器 8.预弯模(左) 9.卸料板 10.打扁凹模 11.冲孔凹模 12.冲孔凹模固定板
13. 左挡块 14.预成形凸模 15.送料杆 16.压料板底板 17.切断凸模 18.右挡块
19.切断凹模 20.镶件 21.预弯模(右) 22.隔块 23.下模板

4 模具结构特点

　　此线类级进模与片料级进模不同之处就是各工序相对独立，没有维系的搭边，也没有侧刃定距，这也是线类级进模的特点。
4.1 送料方式及结构
　　该模具采用的是夹持式全自动立体送料，动作有横向、纵向、上、下等方向。
　　横向送料是坯料进给送料，送料长度127mm，行程可调，采用的是通用的气动送线装置，动作由冲床滑块行程开关控制。
　　纵向送料是半成品工件的工序间定距传递，步距40.0mm，该送料装置由送料杆、气缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及滑块组成，动作轨迹见图4。其中气缸Ⅰ是纵向推进气缸，控制行程40mm；气缸Ⅱ起上下抬料作用，控制行程4mm；气缸Ⅲ是平衡气缸，控制行程4mm，它与气缸Ⅱ共同托起送料杆，改善了送料杆的悬臂结构。具体结构见图4。

图4 纵向步进送料器轨迹及结构

　　各气缸动作过程是：首先气缸Ⅱ接通气源，同步气缸Ⅲ亦接通气源，气缸缸体上升，带动固定在缸体上的送料杆上升4mm，与安装于下模的弹压式压料板配合共同夹持工序件；气缸Ⅰ接通气源，气缸活塞伸出，推动送料杆前行40mm，即一个步距；气缸Ⅱ、Ⅲ换向下行，送料杆随之落下；气缸Ⅰ换向，送料杆退回到原始位置，开始下一个周期。
4.2 导正方式和结构
　　由于线类零件各工序相互独立，不像片料零件在级进传递过程中可以用搭边维系和侧刃定距，所以在结构上保证工序位置的准确，亦即导正方式是保证零件形位尺寸的关键。
　　模具设计时，纵向各工序位置可以通过在下模模面上及送料杆上各开设4道间距为40.0mm的半径为R2mm的弧槽加以保证，而从零件图1和图5可以看出，该零件中段有50mm长的一段是直线段，没有变形，恰好可以用来纵向限位以及作为工件翻转的中心轴。

图5 导正图

　　而横向的控制则要根据4道工序的半成品特点来分别进行。第1道落料预弯成形工序可以通过调整刃口位置来控制；第2道弯曲工序则可利用前一工序预成形形状自动加以导正，本文不作详细说明；关键是第3道打扁工序和第4道冲孔修边工序的横向控制。打扁工序由于在打扁过程中会导致零件的轴向延伸，所以不能采用刚性导正，而采用图5的气缸来控制，其动作是在纵向步进送料器送料到位后进行的，而且在冲床滑块下行时必须完成并退回。而最后的冲孔修边工序由于冲孔位置要求准确，所以应考虑利用局部打扁外形定位(只要控制工序尺寸和打扁厚度则打扁外形相对稳定)。在模具结构上利用半圆弧切口凸模兼作导正凸模，既增加了凸模强度，又起到了局部导正的作用，具体结构如图6所示。