鎖片零件多工位級進模設計

郭光宜，周

（南通職業大學 機械工程學院，江蘇 南通 226008）

1 產品的工藝性分析

圖1所示為鎖片沖裁件圖，材料Q235，厚度2mm，具有較好的可沖壓性能，大批量生產，年產200萬件。零件在折彎轉角有自然R角過渡，比較適合沖裁。工藝方案及模具結構類型：零件包括落料、沖孔兩個基本沖裁工序，可以采用以下三種方案：①先落料，再沖孔，采用單工序模生產。②落料-沖孔復合沖壓，采用復合模生產。③沖孔-落料連續沖壓，采用級進模生產。

圖1 產品圖

方案①模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率低，難以滿足零件大批量生產的需求。由于零件結構簡單，為提高生產效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。方案②相對方案①效率有所提高，但遠遠低于級進模，同時對加工及裝配的要求較高，在實際的生產過程中，只有產品的外形與內孔的同心度或同軸度要求高的情況下，才予以考慮，所以最后確定用級進模方式進行生產。級進模的特點是生產效率高，生產周期短，占用的操作人員少，非常適合大批量生產。

2 產品的排樣設計

設計排樣圖的過程，就是確定模具結構的過程，如果排樣圖確定了，那么模具的基本結構也就確定下來了。所以,在進行排樣設計時,要從全局進行詳盡的考慮,不能受限于局部結構,而且還要多注意細節。

級進模的最后工位也是很重要的工位，因為它涉及到產品如何從模具中取出。一般的出件方式主要包括吹出和落下，有的特殊產品也需要機械手取件。不論哪種方式，都需要進行切斷，切斷處的大小尺寸和位置要經過仔細考慮，因其不但影響到模具的出件，還影響到條料能否穩定、順利地送進。設計排樣時，在保證條料能順利送進和穩定生產的前提下,應盡量減小料寬和步距,以降低鈑金零件的成本。綜上，針對該零件得出了以下四種可行的方案。

圖2 排樣方案一

2.1 產品并排

材料利用率n是指實際面積與所用材料的百分比：

式中：A——一個步距內沖裁的實際有效面積（因是進行有相對性的擇優比較，小圓孔、腰圓孔的面積可不考慮）；

B——條料的寬度；

C——產品步距。

2.2 產品縱排

圖3 排樣方案二

2.3 產品斜排

圖4 排樣方案三

2.4 產品對排

圖5 排樣方案四

對并排、縱排、斜排和對排四種方案進行比較，方案四的生產效率是其他三種的2倍，同時其材料利用率最高，所以選取方案四作為本設計的排樣。

根據方案四的排樣，把4個圓孔、4個腰圓孔、2個側刃及切邊、折彎、整形和切斷等工位進行合理的安排，尤其充分利用產品的外形來設計成形側刃，以節約材料。詳見圖6的排樣圖設計。

3 模具結構特點及主要零件設計

鎖片的多工位級進模模具結構如圖7所示。主要特點如下：

（1）模具利用6個定距套可一起加工高度尺寸，并且能獲得較高的精度（精度可達±0.005mm），使卸料板下平面對凹模上平面的平行度較好，保證了各凸模與卸料板型孔和護套的配合間隙為雙邊0.03mm時，仍然能靈活運動。

圖6 產品排樣圖

（2）帶料經整平后可由沖床的自動送料機構送進，步距精度由側刃和導正釘控制，側刃確定步距的粗定位，導正釘確保步距的精定位，側刃可采用成形側刃的形式（如圖6所示）。這種形式的好處在于可直接參與產品外邊的倒角成形節約材料，而且可以確保步距的準確送進。根據產品的特點，可以直接借用零件上?4.0的圓孔作為導正釘孔。

（3）在沖壓過程中，為了保證彎曲成形部分連同帶料的正常送進，必須將帶料抬起高出懸浮于凹模表面，本模具采用了13個?6的彈釘（見圖7中的26）和兩個彎曲成形的凹模彈塊。彈釘力求分布對稱性，力爭彈力的均衡化。

圖7 裝配圖

（4）凹模板的設計，模具的關鍵工位：切邊和彎曲成形的凸、凹模設計成鑲塊結構，當沖裁刃口磨損或因調整尺寸需要更換時，只需拆下鑲塊便于模具的調整與維護，提高了生產效率。另外在上模的固定板與卸料板上同樣設計了相應的沖裁凸模護套，這樣不但能保證沖裁凸模與固定板0.02mm、與卸料板0.03mm的配合間隙，且護套外形簡單可簡化固定卸料兩板的加工，對保證兩板上各型孔間的相對位置尺寸非常有利。凹模板上的切邊鑲塊型孔的四周盡量以圓角R過度，避免應力集中增強凹模強度，彎曲成形的力相對切邊而言要小得多，從簡化加工角度考慮可以直邊連接。凹模板是模具的核心所在，凹模板的設計依據主要取決于排樣圖，在排樣圖的基礎上，充分考慮鑲塊的工藝性，模板的強度，彈塊位置排布等綜合設計而成，其上有4個用于精密導向的導柱孔、2個銷釘孔、6個固定用螺紋孔、13個浮料釘孔、17個工作型孔、外形尺寸為460×200×30.0mm，在最后切斷凹模旁設計一斜10度的斜坡，便于產品的落下，凹模板的設計見圖8。

（5）切邊的設計。在設計切邊時，要超出產品的邊線1mm，并以R0.5過渡，如圖9中的排樣局部放大圖，目的是為了讓最后落料產品時，盡可能不留或少留少接刀的痕跡，起到美觀的效果，這也是設計的一個注重點。

（6）落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。即以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。本設計中，沖切掉的均是廢料,產品是留在帶料上的,故都屬于沖孔類尺寸，以凸模為基準進行設計，相應型孔的加工以文字說明的形式寫在圖紙的相應處，值得一提的是在實際設計中，常不對每個尺寸進行計算，而是標注基準件的尺寸，收放沖裁間隙的形式來進行凸、凹模的設計。

圖8 凹模板

4 結束語

通過鎖片零件的沖壓設計，針對產品的具體特點，采用級進模進行大批量生產，可以減少設備和模具數量，確保產品的質量，有效提高零件精度和生產效率。模具投入生產實踐證明：設計合理可靠，可滿足大批量自動化加工的需求。

圖9 切邊的設計

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