定位桥精密多工位级进模设计

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1 引言  
( s4 x. {! U8 C& x  U1 V图1 所示的定位桥作为某型低电器中的重要桥接零件, 除在装配关系上对其它结构件起定位作用外, 还具有产品电性能转换功能, 且其头部露在产品外,因此表面质量要求也较高。由于产品批量大,在流水线上自动装配, 故对其一致性要求也高。因此为满足生产批量和质量要求, 在多工位级进模设计时, 结合工厂工艺水平, 合理拟定成形方案及优化模具结构, 在实现高效连续生产的同时, 确保了各项质量特性及其一致性。
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5 C/ q8 U8 ^7 ~- z* j3 k2 零件成形工艺分析  
由图1 知, 零件外形尺寸不大, 总体呈Z 形, 并附有多处垂直弯曲,成形时易相互干涉,零件不仅尺寸精度要求高,其中18. 9 ±0. 04mm 和10. 8mm 尺寸须经两次弯曲后获得,故其精度较难保证,而且形位公差要求也高, 各个弯曲形状的角度公差小于±0. 5°。同时,零件有3 处弯曲属细长臂或偏置(弯曲处轮廓形状不对称) 弯曲,由于成形摩擦及材料流动不均等因素的作用, 将可能在弯曲时发生扭曲现象而影响成形质量。如对零件尾部1～4mm 形状的成形,由于其呈细长形且不对称,折弯段又短,因此,在成形方案拟定和模具结构设计时, 需更多地考虑确保各弯曲处成形质量及稳定性。  
! h2 T8 R, y4 P' [( J* `. u另外, 图中还要求沿15. 4mm 尺寸将其头部冲裁后,即获得该产品系列的另一种零件,故应考虑在同副模具上完成两种不同零件的生产。图2 为零件展开图, 由于其头部有一45°压斜, 故该尺寸在计算展开长度时应适当减少。
图1 零件属小型精密冲压件,从结构形状上看,成形工艺性较差, 但由于材料为厚 t  = 0. 8mm 的T2 镀锡铜带, 冲压性能和成形稳定性好, 因此, 经合理安排成形顺序和稳定的载体设置并结合可*的模具结构, 可确保成形质量, 从而可采用多工位级进模成形。

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8 d4 |& ?# G* p$ _2 b% [3 零件成形方案拟定   
由以上分析知, 由于零件弯曲成形处多, 因此,合理安排各形状成形顺序,避免成形时相互干涉和优化载体设置是零件顺序成形的关键。由于零件成形工艺方案拟定过程也是模具结构设计优化过程,故排样设计时应结合零件结构, 特别是模具将生产两种零件而使载体合理设置受到限制等具体情况和工厂工艺水平等因素综合考虑, 因此, 在其轮廓形状的分解时, 应注意先冲裁带料中间形状, 以获得带料在模内较多的导向长度和稳定的载体。成形工位的安排应尽量集中, 从而减少模板上让位孔的设置, 以利于提高模具强度。总体上还应尽量做到冲裁部分与成形部分的相对分离, 便于模具结构设计。
介于以上考虑, 拟定了图3 所示的成形排样方案。由图3 知,该成形方案共由17 个工位完成零件的成形;其中在第1 工位,冲裁导正孔的同时还安排了零件各小孔的冲裁, 并利用侧刃冲裁获得了零件相应轮廓。在第2 至第7 工位安排了成形轮廓冲裁,在各冲裁形孔的分解时,尽量考虑先冲中央轮廓,增加带料在模内的导向长度和载体刚性, 并便于镶件设计,优化模具结构。第8 工位为零件头部的45°冷镦压斜成形, 第9 工位设置沿15. 4mm 尺寸冲裁的凸模,通过该凸模,实现对两种不同零件的产。第10 工位安排了两处弯曲成形, 获得零件图中8.8mm 尺寸, 并作10. 8 ±0. 04mm 尺寸的预成形, 第11 工步空位。第12 工位通过向下弯曲对9. 2mm 尺寸作预成形,第13 工位为空位。第14 工位向上弯曲获得零件的10. 8 ±0. 04mm 和9. 2mm 等尺寸。第15 工位作零件尾部细长臂下弯曲成形。至此完成零件各弯曲成形,在第16 与第17 工位间分离载体后,以上出件方式获得零件。
该方案中,除需成形轮廓部分先冲裁外,零件其余轮廓均在成形后冲裁,故排样载体刚性好,且带料在模内导向距离长,各工位间送进平稳、可*。
5 Y: t6 |! F4 J& {' {/ `# W由于排样方案考虑生产两种零件, 故在生产另一沿15. 4mm 尺寸冲裁头部的零件时, 会使材料利用率降低, 但在结合制模成本与生产批量等方面因素综合考核后, 认为该方案仍为比较合理的设计。


4 模具结构设计   
( i; i, I0 V& ?% B! W! q  I4. 1 模具总体结构设计  

' k) v. Z7 H- {* _; o7 ^4 _图4 为模具结构, 模具总体上采用三板式结构, 导向系统由装配在卸料板2 上的4 根导柱与装配在上下模座的一字轴承组成。卸料板通过弹压系统3 与上模座部分柔性联接, 实现冲压工作时对材料的先压紧后冲裁成形及回程时卸料。为便于制造时的调整和维修, 模具不仅在凹模刃口上采用镶件形式, 而且相应形孔的卸料板和固定板亦采用镶件形式,如图4 中件11 所示。
由于零件结构及在模内的让位要求, 材料浮动送进的浮动量较大, 故模具采用送进摩擦较小的浮动销完成材料的浮动送进。同时, 模具还设置了材料送进的光电式安全检测装置6。另外零件分离废料后采用上出件形式出模, 故模具设置了压缩空气通道系统9 ,在零件与载体分离后,由压缩空气将其吹出模外。
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4. 2 换模机构介绍  
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. x. Q6 H3 C% h+ y由于模具将生产同一系列的两种零件, 故模具设计了凸模切换装置。根据生产需要,通过调节图4中双螺塞7 和压紧销8 的位置, 可控制凸模的工作情况。即需生产沿15. 4mm 尺寸冲裁的零件时, 可通过螺塞和压紧销压紧凸模, 使其将零件头部冲切掉。需生产带头零件时,则松开螺塞一定行程,使凸模不参加冲裁,从而实现两种零件的生产。  
  b, B' X7 w+ o; m. [; P该机构简单可*, 且不占模具空间, 操作方便,实际应用证明是切实可行的。  
$ Z( E5 T3 O/ x6 Q# ]. k4. 3 成形镶件的设计说明  
  f8 H1 [0 O2 }# @由于零件结构限制不便于在模内设置整形工位,为控制各弯曲成形角度误差,各成形镶件在折弯线上均设置了成形凸筋, 通过增加弯曲线上材料的塑性变形程度来控制回弹, 并在适当处开设成形后角,从而确保角度公差要求。  
% v9 p/ R' }& V$ m% {由于零件尾部为细长臂且偏置(不对称) 处弯曲成形将产生扭曲(成形后1. 5mm 尺寸向下垂) ,故在其成形的凹模镶件上设置了限位块, 以控制其成形方向,获得规整的形状。  
8 ]9 V% l8 V& K" k1 |另外, 考虑到第l0 工位成形时, 由于带料为单侧载体且连接处材料细长, 易引起载体刚性差以及成形处与之偏置, 同时由于变形摩擦不均等将造成零件头部歪斜, 故在其卸料推块上设置了辅助定位结构, 如图5 所示。通过推块上的定位凸台限制材料因受拉而引起的偏斜, 保证了零件的形状公差要求。  


5 结束语  
由于模具设计在U GI I上完成, 利用U GI I 强大的复合建模技术, 对模具进行设计, 且可通过其装配功能进行干涉和间隙检查, 可及时发现设计中的不足并通过参数进行修正, 不仅提高了设计质量,而且通过网络传送线切割程序,避免了人为出错。

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