边料载体排样中隐桥模具设计论文

时间:2022-10-27 11:23:23

边料载体排样中隐桥模具设计论文

1边料载体与隐桥

载体是指成形制件的排样中用来运载制件向前送进的那一部分工艺材料,边料载体是利用带料搭边而形成的一种载体,实际是将边缘废料当作载体,是制件排样的4种基本类型中既省料又简单的一种载体形式。载体与制件之间的连接段称为桥或搭桥,桥的明显特征是在载体和工序件之间需要切掉部分材料。在大部分预弯、成形的多工位级进模的应用中,为便于将制件向前送进完成各工位的成形,桥在其中起着非常重要的作用。但是,桥的存在会降低材料利用率,尤其是在铜等贵重金属冲压生产中对成本影响更明显。隐桥是指在载体与制件之间不需要切掉任何材料便可完成送料工作,实现了零尺寸的连接,明显提高了制件排样的材料利用率。隐桥可通过在落料凹模镶件上加工出B×C槽实现,形状类似于拉深级进模的搭口。经过实践应用表明隐桥的使用效果良好,经济效益明显。件落料后又被压回到带料内的携带方法组合使用。在料厚为0.5~1mm的多工位级进模排样中应用方便。

1.1隐桥的特点

隐桥的特点在于“隐”,通过把桥隐藏在边料载体中以实现省料目的,“似断非断”是隐桥的另一特点,在冲制高硬度低延伸率材料时这一特点是对隐桥连接方式的进一步发挥。为保证载体能可靠地将制件向前送进直到最后工位被切断,隐桥要有足够的连接强度,而在切断工序中,上、下模的切刀一般兼有其他功能,为提高切刀使用寿命,降低成本,往往希望隐桥内含有暗伤,能一碰就断。如此矛盾的工艺要求使得隐桥承担了特殊的使命——似断非断。根据冲压理论方面的解释,制件周边隐桥处的材料有一个由弹性变形向塑性变形的临界状态,利用这一状态可以很好地完成隐桥的特殊使命,要实现这种状态首先必须在一定冲裁深度的前提下合理确定B和C的尺寸。

1.2隐桥尺寸的确定

(1)尺寸C和载体宽度的确定。尺寸C越大,载体宽度越大,材料利用率越低,因此要求尺寸C偏小为好。尺寸C与材料抗剪强度τ成正比,与尺寸B成反比。在实践中,当制件料厚H=0.6mm的锡青铜时,尺寸C取(1.6~2)H,载体的宽度通常取C+(1~1.2)mm。

(2)变形系数K的确定。变形系数是表示冲裁过程中材料由弹性变形向塑性变形过渡的程度,经验数值取0.9~1。单个隐桥时取大值,2个隐桥时取小值;先成形后切断时取大值,成形与切断同步进行时取小值;材料厚度尺寸偏大时取大值,厚度尺寸偏小时取小值。

(3)尺寸B的计算。隐桥宽度尺寸B可通过式直接算出,正常情况下计算所得结果可直接使用,在试模阶段,因尺寸B取偏大较好,修正时可略偏小些。实际生产时的隐桥尺寸B的取值要达到“似断非断”的效果,还要利于最后切断。对其他能实现专用切断刀完成切断工作的结构,B值可适当大于计算值。

2排样中隐桥应用实例

2.1排样基本思路

零件展开后呈“山”字形状,采用双排交错布局较为省料,如图5所示。为保证较高的材料利用率,使用隐桥连接,因在制件与坯料周边、制件与载体连接的有效尺寸不足5mm,只能设置单个隐桥。

2.2排样设计

2.2.1载体的设计

采用双排交错布局后面临2种选择,即制件周边是否切废料。切废料后是双侧载体类型;不切废料则是一个明显的边料载体类型。后者能节省20%左右的材料,且模具结构简单。分析载体各部分实际作用后确定在制件两侧和中间采用不同宽度的载体,导正孔借用制件上的孔导正。

2.2.2隐桥尺寸的计算

已确定的制件排样参数有:料厚H=0.6mm,抗剪强度τ=480MPa,取隐桥长度(C=1.6H)为1mm,确定两侧载体宽度为2.1mm,取变形系数K为1,根据式(1)算出B=2.88mm,考虑到排样中预弯、成形、整形工序较多,修正B取整数3mm。

2.2.3设置整形工序

由于制件材料弹性较大,为保持材料良好的弹性,在制件的垂直弯曲处增加了整形工序,避免制件弯曲过程中过度弯曲,同时方便调整制件的整形角度。

(1)基准面的确定。制件的特点是90°弯曲多,分别有U形弯曲和C形弯曲,将基准面放在U形弯曲和C形弯曲的共用面最合适,但U形弯曲开口向上还是C形弯曲开口向上将涉及模具结构的复杂程度和工作的稳定性。制件C形弯曲过程中,滑块需水平移动和上下浮动;整形过程中,需预压紧基准面可在下模分步实现,结构较简单,同时还可使制件冲裁截面塌角在U形弯曲的外侧。经分析确定:制件U形弯曲开口向上,C形弯曲开口向下。

(2)关键工序的模具结构。在制件排样时,初步确定关键工序的模具局部结构并核算步距内位置是否足够。成形制件C形弯曲处的模具局部结构,整形工序的局部结构,切断工序的局部结构。

(3)工步顺序的确定。E极簧片的成形工步为:①冲孔;②导正;③冲制件外形废料;④空工位;⑤空工位;⑥外形落料;⑦压回带料;⑧冲凸点与预弯;⑨向下弯曲;⑩向上U形弯;C形弯曲;整C形弯;整U形弯;切断。工步的顺序以制件C形弯曲处为中心,由于C形弯曲后,带料的立体宽度会超过原始宽度,通用的圆柱形抬料销已无法使用,需采用避空式专用抬料柱代替,将制件C形弯曲放在U形弯曲之后有利于简化模具结构。

3模具设计

以上制件排样设计和关键工序的模具结构确定后,模具的整体结构也基本确定。

3.1抬料销设计

抬料高度确定为10mm,大于制件向下最大弯曲高度9.5mm,以圆柱形抬料销为主,圆柱形抬料销的定位直径设计有2种尺寸,相差0.2mm,对制件压回带料后料带变宽进行补偿。在制件C形弯曲之后,采用专门设计的方形抬料柱14,在不同工位的抬料柱兼有整形(见图6(b))和切断(见图6(c))功能,抬料柱均为组合件,便于模具装配。

3.2凹模设计

凹模设计时,首先要合理安排抬料销、杆的位置;其次确定各工序镶件的结构尺寸,合理设置空工位,避免镶件干涉,保证凹模的整体强度;再在制件外形落料之后的工序预留足够的平面,将制件压回带料。

3.3浮动滑块组件设计

制件C形向下弯曲分3步完成,当第2步完成后,必须将整个滑块组件上浮,才能使带料与制件顺利抬起10mm,如图6(a)所示,滑块组件由10个零件组成,装配时要求滑块可以无间隙滑动。

3.4上模部分设计

制件成形过程中需要压回带料,在卸料板上增加了12个弹簧9,在增大压料力的同时保证了制件向上U形弯曲的力,但又不是将制件100%压回带料,因此在所有弯曲工位都增加了顶(压料)杆36,确保制件弯曲变形前被顶(压料)杆压紧。此外,增设压杆18和顶杆27,避免上、下拉料。

4结束语

此副模具已使用3年多,累计生产约600万个制件,材料利用率达71%,在同类模具中水平较高。安装在630kN的冲床上生产,正常冲速为100次/min。模具调整方便,维修率较低,边料载体和隐桥技术的优点得到了充分的体现。

作者:李振岭单位:广州三雄极光电工有限公司

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