窗簾支架扣件多工位級進模設計

楊榮祥 金龍建

(①上海第二工業大學高職學院機械系，上海 201209；②松渤電器(上海)有限公司，上海 201323)

窗簾支架扣件多工位級進模設計

楊榮祥①金龍建②

(①上海第二工業大學高職學院機械系，上海 201209；②松渤電器(上海)有限公司，上海 201323)

分析了窗簾支架扣件的沖壓工藝，進行了排樣圖設計和多工位級進模的結構設計，重點論述了工位設計、排樣圖設計、模具結構設計、模具零部件加工要求以及沖壓工作過程的關鍵技術要點。為提高材料的利用率，確保送料的穩定性，在制件之間的廢料處設置有切舌工藝，代替邊緣的側刃工藝；最后一個工位切斷與彎曲成形的復合工藝等方面進行了詳細的解說。實踐表明，窗簾支架扣件采用的多工位級進模具與單工序模具相比，不僅提高了制件的質量，減小了工人的勞動強度，提高了生產效率，配合自動送料機構進行沖壓生產，實現了自動化生產的需求。

窗簾支架扣件；沖壓工藝；排樣設計；級進模；模具結構

1 工藝分析

如圖1所示為窗簾支架扣件，制件最大外形長為27 mm，寬為15.7 mm，高為31.2 mm，整體形狀復雜。屬多向彎曲成形件，若采用單工序模具來沖壓，因半成品需經過多副模具的多次定位，導致制件尺寸精度差，生產效率低，制件廢品率高，故期望采用一副多工位級進模具來進行沖壓生產。從制件沖壓工藝分析，制件須向下彎曲成形較為合理。完成制件的沖壓工藝包括凸包成形，沖裁，彎曲等工序[2]。

為提高材料利用率，板料規格選用卷料來生產。 初步方案：把壓凸包放置在中部切除廢料后成形較為合理。但這個方案會導致制件外形尺寸、彎曲高度及邊緣的平整度難以控制，造成制件的質量不穩定。那么從凸包的整體工藝來分析，本制件凸包的高度較低，可以放置在工位①先成形，再切除中部廢料，同時能很好的控制了彎曲高度及邊緣的平整度。 計算出制件展開總長度為61.4 mm，寬為19.9 mm(制件展開見圖2所示)[3]。

該制件最后一個工位90°彎曲部位是成形的關鍵。在多工位級進模設計時，按傳統的設計，是先彎曲成形后，再進行切斷，分兩個工位進行[4]。但該制件最終彎曲成形時，前端已完成頭部高7 mm的彎邊，隨著壓力機下行進入彎曲凹模內，當模具回程帶料開始送料時，引起制件卡在凹模內，導致制件無法卸料的難題。若彎曲凹模采用浮動機構，也就是彎曲凹模鑲件與制件一起上升到一定的程度，由于制件前端彎邊已成形，制件無法頂出，導致送料失敗。經過仔細的分析：將該制件把切斷與彎曲成形兩個工位合并為一個工位的復合成形工藝，就能很好地解決彎曲成形時，使制件在上升過程中無法卸料導致送料失敗的難題。

2 排樣設計

排樣圖設計是多工位級進模設計的關鍵環節，它直接影響到了模具的結構、模具的使用壽命及制件的質量等方面。根據工廠現有壓力機的噸位及降低模具制造成本的考慮，該制件采用單排排列。該排列方式有兩種方案，具體如下：

方案1：采用縱排，則減小了帶料寬度，增大了步距，降低了帶料的剛性和穩定性，使模具外形變大，模具造價高。

方案2：采用橫排排列，模具長度比方案1的小，彎曲成形工位布置方便，送料穩定性好。

分析以上兩個排列方案，選用方案2較為合理。對于此制件的載體連接形式，因為有橫向彎曲限制以及從增強載體剛性和穩定性的考慮，帶料的前半部分采用了雙側載體排樣，后半部分進行彎曲成形時，把干涉的廢料應先沖切，而后半部采用單側載體的排樣方案(排樣如圖3所示)[5]。

為使帶料能更好的定位：采用工藝切舌為粗定位和設置在載體上的導正銷孔為精定位。為了彎曲不發生干涉及簡化模具結構的考慮，具體工位排列工位①：沖導正銷孔，壓凸包及工藝切舌；工位②：沖孔；工位③：沖切廢料，沖孔；工位④：空工位；工位⑤：45°彎曲；工位⑥：空工位；工位⑦：U形彎曲；工位⑧：空工位；工位⑨：沖切廢料；工位⑩：空工位；工位：90°頭部彎曲；工位：45°中部彎曲；工位：空工位；工位：切斷、90°彎曲復合工藝。

Numerical study on the influence of rain and graupel size distribution shape on heavy rainfall in the

3 模具結構設計

如圖4所示為窗簾支架扣件的多工位級進模具結構圖，該模具外形尺寸：長為460 mm，寬為350 mm，閉合高度為300 mm。根據沖壓窗簾支架扣件所需的沖壓力及模具外形的尺寸，選用JZ21-80(800kN) 開式壓力機設備。其結構特點如下[6]：

(1)以確保上、下模導向精度及模具沖壓的穩定性，該模具在模架上設4套φ32 mm的精密滾珠鋼球外導柱、外導套配合導向；同時保證卸料板與各凸模之間的間隙，在卸料板及凹模固定板上各設計了4組φ20 mm的小導柱、小導套作為輔助導向[7]。

(2)在該模具上配有卷料、整平及滾動式自動送料機構，用來傳送各工位的沖裁及彎曲成形等工作，并用導向頂桿導料、頂桿抬料，從而實現了自動化的沖壓。

(3)為了提高材料利用率，在設計模具排樣時，在工序與工序間的廢料處設置了切舌工藝，用來對帶料作粗定位，從而代替了邊緣的側刃工藝。

(4)U形彎曲的結構與動作[8]：工位⑦為U形彎曲(見圖4A部放大圖)，因為制件的板料厚為1.2 mm，受到制件結構的限制，在U形彎曲凹模23上不能設置頂桿，U形彎曲件在彎曲后卡在U形彎曲凹模23上不能出件。因此，在U形彎曲凹模23的兩側設置了頂塊24將彎曲后的工序件頂出。 其動作是：當上模下行時，U形彎曲凸模-1(件號：9)及U形彎曲凸模-2(件號：10)也隨之下行，其頭部首先將頂塊24下壓，制件彎曲時不干涉頂塊。當壓力機繼續下行，使U形彎曲凸模-1(件號：9)及U形彎曲凸模-2(件號：10)進入U形彎曲凹模23，對帶料上的工序件進行彎曲，從而確保了U形彎曲的角度。彎曲結束，壓力機上行，上模也隨之上行，頂塊24將U形彎曲件從彎曲凹模23中頂出。

(5)切斷、90°彎曲復合工藝結構與動作[8]：工位(最后一工位)為切斷、90°彎曲復合工藝(見圖4A-A)，它是利用先彎曲再沖切載體廢料同時進行的復合結構。也就是說，在同一工位上制件先彎曲成形后，隨著壓力機繼續下行，再進行切斷工作，待彎曲及切斷全部結束，壓力機回程的同時，吹氣孔的壓縮空氣將制件從開模后留出空位的腔中吹出，解決了彎曲成形后模具回程時帶料上的制件卡在凹模內，導致制件無法卸料的難題。其動作是：當上模下行時，首先90°彎曲凸模2(件號：38)對帶料上的工序件先進行彎曲，當彎曲快結束時，上模繼續下行，這時沖切載體凸模37進行切斷。模具回程時，使分離后的制件通過90°彎曲凹模39吹氣孔內的壓縮空氣將制件從90°彎曲凹模39的讓位腔中吹出。

4 模具零部件加工要求

4.1 各模板材料的選用

該制件年生產批量較大，為確保模具的使用壽命，對各模板的材料選用、線切割加工工藝及熱處理硬度的要求尤為重要，具體如表1所列[9]。

表1 各模板材料的選用及熱處理硬度

零件名稱材料名稱線切割加工工藝熱處理硬度/HRC凸模固定板墊板Cr12快走絲加工53～55凸模固定板Cr12MoV慢走絲割一修一加工55～58卸料板墊板Cr12快走絲加工53～55卸料板Cr12MoV慢走絲割一修二加工55～58凹模固定板Cr12MoV慢走絲割一修二加工55～58凹模墊板Cr12快走絲加工53～55

4.2 關鍵模板及零部件間隙的配合

凸模與凸模固定板的配合間隙單面為0.015 mm；凸模與卸料板之間的配合間隙單面為0.01 mm；凸模與凹模之間的配合間隙單面為0.06 mm；導正銷與卸料板的配合間隙單面為0.005 mm；凹模鑲件與凹模固定板的配合間隙單面為0.005 mm；導向頂桿與凹模板之間的配合間隙單面為0.015 mm[10]。

5 沖壓工作過程

將原材料寬72 mm、料厚1.2 mm的卷料吊裝在卷料架上，通過校平機將帶料校平后再進入滾動式自動送料機構內(在此之前將滾動式自動送料機構的步距調至24.05 mm)，開始將滾動式自動送料機構調至放松狀態，采用手工將帶料送至模具的導料板內，直到帶料的頭部覆蓋切舌凹模。這時，進入第一次沖切導正銷孔，凸包及工藝切舌；依次進入第二次沖孔(在第二次沖孔之前，將第一次切舌的右側面擋住帶料擋塊32)；進入第三次為沖切廢料，沖孔；第四次為空工位，進入第五次為45°彎曲；第六次為空工位；進入第七次為U形彎曲；第八次為空工位；進入第九次為沖切廢料；第十次為空工位；進入第十一次為頭部90°彎曲；進入第十二次為中部45°彎曲；第十三次為空工位；最后(第十四次)為切斷、90°彎曲復合工藝。此時將自動送料器調至自動的狀態，就可以進行連續沖壓[8]，實現沖壓自動化生產。

6 結語

通過對窗簾支架扣件的沖壓工藝進行了分析，合理地設計了制件的排樣圖及模具結構圖，其要點作一歸納如下：

(1)本模具在排樣設計時，在工序與工序間的廢料上設置了切舌工藝代替了邊緣的側刃工藝，大大提高了材料的利用率。

(2)在模具的外側配有卷料、整平及滾動式自動送料機構，從而真正實現了沖壓自動化生產。

(3)本模具在U形彎曲的兩側設置了頂塊。彎曲時，在凸模頭部的控制下，頂塊首先被往下壓縮，然后制件再進行U形彎曲，這樣能很好地避免工序件在彎曲時與頂塊干涉的問題。

(4)本模具最后一工位的切斷、90°彎曲復合工藝：彎曲、沖切載體廢料同時進行的復合結構。解決了彎曲成形后，模具回程時帶料上的制件卡在凹模內，導致制件無法卸料的難題。

(5)與原工藝單工序模具沖壓生產相比，經過1年來生產驗證，生產效率提高了8倍左右，減小了工人的勞動強度，保障了制件的質量。

[1]袁泉,劉光超.開關簧片沖壓工藝分析及模具設計[J]制造技術與機床, 2014(10):150-152.

[2]陳炎嗣.多工位級進模設計與制造[M]. 北京：機械工業出版社，2014.

[3]金龍建.多工位級進模實例圖解[M]. 北京：機械工業出版社，2013.

[4]郭鳴驥，夏琴香，王霆，等.某汽車車門玻璃導軌結構件多工位級進模設計[J].鍛壓技術，2014，39(2)：97 -101 .

[5]關意鵬.后門限位扣多工位級進模設計[J].鍛壓技術，2015，40(2):123-126.

[6]閆華軍，王麗娟.叉形導電件的多工位級進模設計[J].鍛壓技術，2015，40(4):106-109,115.

[7]仲偉萍，李雪艷，張西強，等.支架零件沖壓模具設計及工藝計[J].熱加工工藝，2014,43(5)：39-40.

[8]金龍建.多工位級進模設計實用手冊[M].北京：機械工業出版社，2015:746-752,801.

[9]郭鳴驥，夏琴香，王霆，等.某汽車車門玻璃導軌結構件多工位級進模設計[J].鍛壓技術，2014，39(2)：97 -101 .

[10]上官雄輝，王霆，夏琴香，等.某爐具燃燒器零件多工位級進模設計[J].鍛壓技術，2014，39(4)：93-96 .

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Design of multi position progressive die for curtain bracket fastener

YANG Rongxiang①, JIN Longjian②

(①Department of Mechanical Engineering, Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, CHN; ②Loose Bohai Electrical(Shanghai) Ltd., Shanghai 201323, CHN)

Analysis of the stamping process of the curtain bracket fastening, have carried on the row layout and multi position into the structure of the mold design, and focuses on the station design, row layout, die structure design, the mold parts processing requirements and the key technology points of the stamping process. In order to improve the utilization ratio of material to ensure feeding stability, between the parts of waste is provided with a cutting tongue process, instead of the edge of the side edge of the process; the last station cutting and bending of composite technology for the detailed explanation. The practice shows that the curtain bracket fastening uses multi position into the mold and the single operation die compared, not only improve the quality of parts, reduces the labor intensity of workers, improves the production efficiency, with automatic feed mechanism for stamping production, realize the production automation.

curtain bracket fastener; stamping process; layout design; progressive die; die structure

TG386

B

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.09.030

楊榮祥，男，1966年生，模具專業教師/高級工程師/高級技師，主要研究方向為模具設計與制造教學工作。

?茂) (

2016-05-24)

160935