三向接触簧片冲压多工位级进模（二）

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四、模具结构及特点
    相应的多工位连续模如图4所示。下面介绍模具结构的要点。

图　4
1.上模垫板　2.小导柱　3.上模固定板　4.卸料板　5.导尺　9.侧刃　10.凹模　11.切断凸模　12.弯曲凹　13.弯曲、整形凸模　14.拉簧销　15.拉簧　16.杠杆座　17.拉簧钉20.杠杆　21.下模座　22.胀形凸模　24.承料板　26.芯轴　31.胀形凹模　33.冲形凸模1　35.导正钉　36.冲形凸模2　37.顶杆　38.螺塞　39.　垫柱　40.弯脚凸模　43.弯脚凸模　44.整形凹模　45.上模座49.固定螺钉54.顶杆压板57.限位柱58.顶杆固定板59.压簧62.内六角螺钉

    1.总体结构
    针对薄料，小间隙，高精度的工艺特点，模具结构总体上采用了对角滚珠导柱导套的模架，结合上模板和卸料板之间的4个小导柱，使得卸料板同时对细小的凸模具有导向的作用。
    由于厂方现有的100kN J 23型冲床导向部分的精度较低，为避免模具滚珠导向和冲床导向之间的干涉，采用了浮动式模柄。另外因侧刃冲切和第7工位都是单边剪切工序，冲裁时有侧向力作用于剪工凸模，从而存在使用冲裁间隙变大的趋势。这种趋势会影响到薄料小间隙冲裁时工艺的稳定性。而卸料板兼作的导板可以起到承受侧向力的作用，对提高工艺的稳定性有明显的作用。
    2.簧片弯曲工序
    由于工件结构的限制必须采用向下的U形弯曲形式，因此第4个工位簧片的30°弯曲应该向上。这里采用了杠杆结构的弯曲形式。图5 表示该结构的回复状态的细节。杠杆20在芯轴26和杠杆座16之间，由于上顶杆37的作用它可以绕基点旋转，使簧片向上弯曲，3个零件以及安放芯轴的弯脚凸模座43上的所有同心圆弧面均由数控线切割加工得到。装配时芯轴由左右两个导尺5压在件4上，并由螺钉62压紧。芯轴26回程时，件20在拉簧15的作用下回复，件20的垂直面和件26的垂直面相吻合时回复到位。 2 T0 A; X* J" W% k$ L

图　5

    为了调整和控制弯曲的变形程序，设计上顶杆37为可调形式。调整螺塞52就可以改变顶杆37的有效长度从而控制杠杆的旋转角度。
    对于材料的不同批量，材质存在差异时可以通过调整过度弯曲的理来控制弯曲的精度。两个紧定螺钉49用于防止上顶杆可能发生的上下串动。从图4的俯视图中可以看出，由于中间有两个簧片，上顶杆37只能在簧片间距较大的两个位置上对称地设置。
    3.U 形弯曲的结构和脱模方式
    第6工位采用两直角部分向下弯曲的形式。这部分的结构如图6所示。弯曲凸模在下，且下部内凹，和第7工位的整形凸模联成一体。弯曲成形后的工件在此凸模上可以做纵向滑移进给。如图7所示，在不脱离凸模的情况下进入整形工位，然后，在中间载体的带动上纵向脱离凸模进入切断工位。切断分离后从凹模板10和下模板21的孔里自然漏料。

图　6

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图　7

    U形弯曲在回程时由于簧片的回弹，使得U形的开口部分尺寸大于凹模，其摩擦力可能会使工件随凹模上移，从而使得工件和载体的搭接处发生变形。解决的方法有几个，比如可以在弯曲凹模上增设弹性压料等。但从简化模具的结构的角度考虑，采用了底部圆弧过度弯曲的方法，既可校正弯曲回弹，又可避免工件和凹模间过大的摩擦力。
    如图8所示，底部圆弧使得U形的底角可以小于90°。圆弧半径设计得小时，底角也较小。而且改变凸、凹模之间闭合的程度也可以使得工件的弯曲底角改变。在底部圆弧半径不变的情况下调整图6中的螺塞就可以调整实际的弯曲底角，从而满足控制弯曲精度和防止工件上移的需要。

图　8

    但是，由于U形的底部连接了两个簧片，整个底部都参与圆弧形弯曲校正的话，将使得这两个簧片也随之发生圆弧状变形，这是不希望发生的。所以实际的弯曲凹模底部的中间是平直的，圆弧校正只在两个底角附近进行。
    第7工位的整形是备用的，在第6工位调整到极限仍不能达到要求时可以适当修改第7工位整形凸、凹模的形状和尺寸，甚至于可以把整形凹模改成高度可调的形式。来满足弯曲精度的要求。第6工位如能满足要求时，可以把第7工位的整形凹模拆除，视作空工位。
    4.闭合高度的调整
    因为这是一副包含了冲裁、胀形、弯曲、整形多种工序的冲压模具。对模具闭合高度的精度要求比较高。为了防止模具细小工作部分零件的损坏，简化闭合高度的调整过程，在用计算机绘图软件确定了精确数据的前提下，采用了限位柱调整闭合高度的方法。新模具的闭合高度调整到两对限位柱吻合为止。
    5.凹模结构
    一般来说，此类多工位级进模的凹模结构采用整体镶嵌式或分段拼合式较为合理。除了弯曲部分和胀形凸模部分必须镶嵌外，冲导正钉孔的凹模刃口、冲切簧片外形和冲切两端外形的凹模刃口，以及两侧刀刃凹模刃口都应采用分段拼合嵌入的方式。有利于易损件的更换和刃磨。但是，考虑该工件的生产批量较小，易损件更换和刃磨的矛盾不突出，而且在目前我国模具生产的现状和厂方现有的加工设备的条件下为了降低加工的难度和缩短制造周期，这副模具的所有冲裁刃口还是采取了整体的形式。当然，在必要时仍可以把凹模的冲裁刃口改成分段拼合的形式。冲裁凹模刃口由线切割直接割出10′斜度。
    6.重要的配合关系
    上模部分的工作零件包括冲裁凸模，弯曲、整形的凹模和导正钉，上顶杆均用慢走丝数控线切割机加工。第1工位的胀形凹模、第5工位的弯曲上模、第7工位的整形上模和固定板之间采用IT 6级过盈配合，和卸料板之间采用0.02mm 的间隙配合。因为这些工位对上下模的配合精度要求不高。高度可调的上顶杆37及U形弯曲上模12和固定板、卸料板之间均为0.02mm 的间隙配合。而上模固定板、卸料板上的各个冲裁凸模孔、8个导正钉孔包括4个小导柱孔，均用慢走丝线切割同时割出。二板和凸模之间的配合间隙为0.005mm ，和导正钉之间的配合间隙为0.01mm。小导柱的固定部分采用基孔制IT 5级过渡配合，导向部分和卸料板孔的配合间隙为0.005mm。各冲裁凸模尾部用电火花机床穿出小孔，并在上模固定板孔的口部开出凹模，凸模装入上模固定板后在小孔中穿进横销然后嵌入固定板的凹槽中，以防止凸模上下串动。各冲裁凸的高度应留有磨削余量，装配后需和固定板一起磨平，并把各刃口的高度磨到设计要求的尺寸。各导正钉的尾部作回火处理，固定板上相应的孔口倒出0.5mm的倒角，装配后将导正钉尾部铆开后磨平。U形弯曲的凸、凹模单边间隙为0.26mm。胀形凸模和凹模板之间采取IT 7 级偏紧的过渡配合。冲裁凸模进入凹模的深度为0.02mm。
五、结束语
    这副模具的生产批量不是很大，因结构的限制不得不采用多工侠级进模形式。因此要求尽可能地简化模具结构，降低制造成本，并充分利用厂方现有的机床，还要求能够为将来的大批量生产留有余地。本设计相对于这些条件来说是合理的。模具制造和生产的实践也证实了这种合理性。由于采用了计算机技术和数控技术使得设计和制造的难度有所降低，图纸、文件的整理和提炼也相应快了许多。实践证明，用计算机辅助进行多工位级进模的设计和制造，有很高的实用价值。另外，我们在研究和实践中感觉到，在简化多工位级进模的设计和加工，有利于易损件更换和刃磨，降低设计和制造成本方面，美国DA YTON 公司的V SD级进模通用设计系统，代表了一种先进的设计和制造的观念。如果我国的模具行业也能建立类似的适合于我国国情的设计系统，并形成相应的标准件和经营体系，加工计算机手段的辅助，必定能对我国的工业发展产生重大的影响。