進油管打扁模具設計

中國南方航空工業 (集團)有限公司 (湖南株洲 412002) 付志英

圖1所示油管與左右管接頭以及支架焊接而成。油管彎曲后長度約240 mm，形狀不規則。油管直徑13 mm，與右邊管接頭相聯的一端在本工序需打扁成7 mm厚的矩形，寬度方向尺寸沒有要求為自然成形。矩形方位與右邊的管接頭端部的平面平行，且關于右邊的管接頭中心軸對稱。

圖1 零件示意圖

1.方案1頂桿結構

(1)方案1 頂桿結構如圖2所示。

圖2 方案1頂桿結構

(2)方案1的模具工作過程 零件由定位塊7的槽定位，并支靠在支靠板6上，上沖頭11隨著機床滑塊下行，成形零件上表面，當限位塊9上端面碰到上模板10下端面時，零件上表面成形完畢。此時啟動機床緩沖器，帶動下沖頭13、頂桿14往上運動，成形零件下表面，當頂桿14下平面與下模板4下平面平齊時，零件下表面成形完畢。

2.方案2杠桿結構

(1)方案2 杠桿結構如圖3所示。

圖3 方案2杠桿結構

(2)方案2模具工作原理 零件由定位塊10的槽定位，并支靠在支靠板9上，上模下行，當上沖頭13下表面接觸到被沖零件上表面時，下沖頭8上平面也剛好接觸到被沖零件的下表面。上模繼續下行，壓力機產生的力，通過上沖頭13作用于零件上表面，通過桿15和連桿16傳遞給下沖頭8并作用于零件下表面，這樣在上沖頭13和下沖頭8的作用下，零件上下表面同時產生變形。當限位塊12上表面接觸上模板14下表面時，被加工零件的上下表面打扁成形完畢，并保證了所需尺寸。

3.方案3斜楔結構

(1)方案3 斜楔結構如圖4所示。

圖4 方案3斜楔結構

(2)方案3模具工作原理 被加工零件放在卡塊7上定位，同時由擋塊2輔助定位，并由螺釘6壓緊。斜楔9隨上模下行，當斜楔9的斜面接觸滑塊13的斜面時，上模再下行，則滑塊13產生水平方向的位移，零件產生打扁變形。當斜楔9下行到一定距離，斜楔9的豎直面接觸滑塊13的豎直面時，滑塊13不再發生水平方向的位移，零件成形完畢。當斜楔9下平面接觸限位銷10上平面時，上模不再往下運動。上模上行，彈簧14推動滑塊13復位，可將成形后的零件取出。為了使斜楔9的斜面能接觸到滑塊13的斜面，且能使零件滿足尺寸要求，并防止斜楔與零件發生干涉，要對模具的工作行程進行計算，并設置限位裝置。

4.成形方案比較及方案確定

(1)采用方案1成形缺點 如圖2所示在成形零件上表面時，滑塊13下平面與螺釘6下平面齊平，零件有一部分材料會被帶入到滑塊13上表面與螺釘6所形成的腔體中，當滑塊13再往上運動時，會產生2次成形，零件容易產生表面缺陷。

(2)采用方案2缺點 零件尺寸較長，致使模具結構較高，成本增加。

(3)方案3的優點 采用斜楔結構可使零件兩表面同時受力變形，成形可靠。考慮到零件尺寸較長，將零件由豎直擺放改成水平放置，使模具能很好地讓開零件，縮小了模具尺寸，降低了模具成本。在工藝方面，方案1和方案2進油管為先打扁后焊接左右管接頭及支架，模具上設計一個斜面與進油管接觸，但定位并不精確。方案3改進了工藝，先將進油管與左右管接頭及支架焊接后再打扁，利用右管接頭上與打扁方向平行的兩個平行面定位，進油管上的斜面輔助定位，使被加工零件定位更準確。

經過比較，采用方案3的斜楔結構構對零件進行成形。

5.斜楔結構模具工作部件設計

(1)工作行程 被加工的管子，成形前直徑為13 mm，對稱的兩個表面打扁后寬度為7 mm。管子水平方向成形行程為 (13-7)/2=3 mm。為了方便管子放入和拿出模具，在成形初始時，使對稱的兩個滑塊水平方向距離為19 mm，成形結束時水平方向距離為7 mm，則對稱的兩個滑塊水平方向工作行程是(19-7)/2=6 mm(見圖5)。

圖5 斜楔結構工作部件設計

(2)滑塊斜楔的設計 預設滑塊斜面的角度為20°，由上述分析滑塊可知，水平方向的工作行程是6 mm。則斜楔水平方向倒角取6 mm(見圖5)。從斜楔斜面開始接觸滑塊斜面，到斜楔豎直面與滑塊豎直面貼合，完成水平方向的行程。這時斜楔再往下運動，不再對滑塊產生水平方向的作用力。

(3)限位銷的設計 為了使斜楔斜面能與滑塊的斜面接觸，且保證水平方向的行程要求。對滑塊的初始位置必須進行限制，為此設計了限位銷。限位銷水平方向的位置應保證:滑塊水平初始位置與限位銷相切時，斜楔6 mm的倒角起始線應與滑塊、限位銷相切線共線，且此時兩個滑塊之間的水平距離為19 mm。同時，為了防止斜楔下行到最終位置時不壓到零件不加工表面，限位銷的上部高出底板20 mm(見圖5)。

(4)彈簧的設計 零件成形后，上模上行，滑塊在彈簧作用下進行復位，復位行程是6 mm，彈簧需要有一定的預壓量來克服滑塊的摩擦力。

滑塊質量為0.77 kg。

選用1 mm×14 mm的彈簧，確定其自由長度。

查彈簧標準GB 2089—1980:當彈簧工作極限負荷為26.1 kN時，彈簧每一圈的變形量是7.16 mm，則要產生7.7 kN的力，彈簧的變形為7.16×0.77/2.61=2.1 mm，這個為彈簧的預壓變形。則彈簧的總變形為2.1+6+3(修模)=11.1 mm，設置彈簧的壓縮量為總長的25%，則彈簧的總長為11/0.25=44.4 mm，取45 mm。

(5)底板滑塊的配合設計 滑塊在底板中滑動，為了使滑塊受力時不會傾倒，在底板上開T形槽，滑塊的底部也加工出T形，并采用間隙配合。

圖6 底板和滑塊的配合設計

6.結語

本文中的零件屬于對稱成形，同時尺寸較長，形狀復雜。模具設計注意零件擺放、定位和成形方式，使其對稱的兩邊同時參與成形，以防止產生成形缺陷，并減小零件成形部位以外的外形對模具結構的影響，降低模具成本。