皮帶卡子沖模機構簡易改進設計

張躍鋒 張英俊

（山西焦煤汾西礦業集團公司洗煤廠 山西介休）

皮帶卡子是各型皮帶簡易方便修理對接和開裂修復所用的工器具配件，交接方便快捷。主要剪沖板料，主沖頭行程≥45 mm，年前車間自行設計了1套剪沖皮帶卡子的沖模和操作機構，包括下料和彎邊沖孔2件套上下模共4件模具。皮帶卡子大致為90×20×1.2 mm兩頭圓、兩邊帶卡爪的鋼板片件，分2道工序完成剪沖工藝，沖孔的薄弱環節在于沖錐與沖模一體，極易被磨禿，致使模具壽命較短，配套設備能源浪費嚴重且影響工作。

一、簡化改造沖模方式

有7個要點，①變2套模具為1套，即變2道工序為1道。②沖錐及沖?？兹Χ几淖優榭蓳Q式，用側頂絲定位，提高復用次數 ，并在關鍵部位采用高強高硬材料，又經過調質熱處理提質，提高了機械和使用性能，降低了沖模造價，一次使用至少可加工1000件卡子。③上沖模下料面由平面改為微拱面，拱高5 mm或者再大，減小下料沖擊，設備壽命提高，4尖角沖爪槽下向外開通30°坡道孔以清空鐵銹及廢渣。④下料模板與底模用2定位銷定位連接，保證位置精度，下料模板可正反使用，壽命又增1倍。⑤上下沖模組件形式見圖1、圖2。⑥改進原來剪沖機的繁雜機構和不間斷的電機操作及待機方式，改為純手工操作。主體機構見圖3。上沖模運動滑道由8號槽鋼與10 mm厚耐磨鋼板以6對螺栓螺母連接或焊接，最好間距可在1 mm范圍調整，以適應滑塞運動松緊配合。⑦滾輪軸與滑塞側孔小間隙配合，適時加潤滑油脂。下料機底板設2道平行空溝14 mm寬，140 mm長，中線距離40 mm，用螺栓來固定下沖模。滾輪端軸銷直徑為20 mm，另一端用8 mm粗開口銷限位，兩邊各內襯1個墊圈，與內滑塞邊套接，用45#鋼制作并常加潤滑脂。

由于上沖模是下料口為坡形圓頭，下料力量可大大減少，大約上沖頭單面接觸長度10 mm，A3鋼板料厚1.2 mm，屈服剪切應力 τ=60 MN/mm2，則剪切力 F=Aτ=2×10×1.2×60=144 kg，由于力臂長為滑塞滾輪到轉軸中心距離的13倍，則手壓制最大力量為11 kg。切口切開后，剪切力減小，手柄下壓力也隨之減小直至下料沖孔彎邊結束。制作時，上沖頭接觸到板料時，加壓臂保持在水平位置或有10°升角為好。加力行程應控制準確，不可過量，否則要損壞沖?；驔_件成型不全。滑塞滑道配合面間隙為小間隙配合，運動間隙＜0.05 mm。

經改進設計成為兩部件式上下沖模一次成形，工藝大大簡化，原沖頭角模部分為后斜坡式，工件一次成形不徹底，還需再修邊搗角處理，工作程序仍有一定復雜性，定位銷功能只用于下料模板與底座的定位，再行改進后，定位銷改為出頭式，就增加了下料限位功能，沖頭角沖爪改為突出尖角式，使一次成形性能更徹底，提高了工作效率和效果。同時對上沖頭的材料及熱處理要求也相對提高。

二、改進設計方法及優越性

改造沖模方式。有4點改進，①若上沖頭沖接面改為大處20 mm厚，用2沉頭螺釘與上部鑲接，上沖模只此與沖孔圈用優質材料則更省成本。②下料模板與底模用2定位銷定位連接，保證位置精度，下料模板可正反使用，本件壽命又可增1倍。③工作時，板料與定位銷頭正確對準限位可靠性提高，可節省產品材料25%。④不用電力。

圖1 上沖模組件

圖2 底模組件

三、制作使用注意事項

（1）上模的前沖模與座體位置精度要保證誤差＜0.02 mm，熱處理工件要經鉗工修磨打光后再安裝上機，手動調整上下沖模到穩定位置，達到不發生干涉為止，不可以同時加工2件，在安裝工藝上，上下模大面極限位置要保證距離＞10 mm，側隙設計在0.1～0.3 mm，不可加工超過1.8 mm厚板件，否則將會使整體設備發生破壞性損傷。

（2）定位銷頭部要在上一加工件后的恰當位置實現板料定位，靠緊銷頭使材料利用率達到最高。有2個定位作用，上板與基座的定位銷作用和限板位作用。

（3）調質熱處理工件包括上沖模、沖孔圈、沖錐和下模上層板，材料均為CrWMn合金工具鋼，淬火溫度820～840 ℃，保溫 30 min，空冷，140～180 ℃低溫回火，提高硬度、耐磨性和機械性能。底座為45號鋼沖錐槽部位表面淬火，淬火溫度800～820℃,空冷，140～180℃回火，空冷，提高表面硬度和耐磨性。

（4）被沖料加工前要清理表面銹蝕物，材料用A3鋼為好，每加工200件從斜坡孔清通1次沖爪槽內雜物，使其清潔，不影響卡爪彎曲加工作用。

（5）工作程序要嚴謹準確，板料加工前正反面涂潤滑油，掌握準確度，2人合作，1人上料1人撬取穹窿中的成品件并給壓把加力，全部加工完畢，再行簡單修平，即用即取。

（6）模具各零件盡可能使用成型模鍛加工制作，再行精細加工調整，可以大大減少高價材料費用。

（7）沖屑物從上?？字许敵?，不暢時，宜加油用細鋼絲捅出。

圖3 總裝圖

在圖3中滑塞由6號槽鋼與10 mm厚45#鋼板對接焊接，調整與滑塞松緊，配合滑動滾輪滑道，適時加潤滑脂。滾輪穿20 mm粗中心軸銷，與滑道滑塞同做調質處理。上沖模柄與滑塞內孔焊接或銑限位臺階，用2沉頭螺釘頂緊定位。梯形面基板與前板和前立桿槽鋼垂直焊接準確牢固。

四、結束語

經過改進的沖模1次動作即可成型并只加工1件，用扁頭改錐和人字形錐將成型工件從中穹窿中撬出，撬動時工件會產生一定量塑性變形會更易取出，再經稍加平整即可使用。工作效率高，成功率100%，省去了舊沖模更換模體和調整時間，也節省工件材料，大大降低對工人的技術要求。模具零部件制作選材及熱處理，應嚴格按照圖紙技術要求施行，關鍵部位模具零件的制造可用成型鍛造法完成，也是節省材料的措施且工藝簡單并可批量加工。零件具有互換性，運行性能可靠，節能節材，裝備操作水平使用效果和壽命均大大提高。低耗低碳、制造使用簡單方便、可行性強。