操縱桿沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)

張 智

連云港杰瑞電子有限公司

操縱桿沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)

張 智

連云港杰瑞電子有限公司

操縱桿一端與油門(mén)踏板連接，另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)中化油器的節(jié)氣門(mén)連接，其作用是供駕駛員為適應(yīng)汽車運(yùn)行條件，控制化油器節(jié)氣門(mén)的開(kāi)啟程度，以調(diào)節(jié)可燃混合氣流量大小，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或負(fù)載。油門(mén)操縱桿的生產(chǎn)工序?yàn)椋郝淞稀筋^→清洗→沖壓彎曲成型。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，模具設(shè)計(jì)滿足成形要求，對(duì)類似零件的模具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。下面文章將會(huì)根據(jù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行闡述和分析，以供參考。

操縱桿；沖壓工藝；模具設(shè)計(jì)

操縱桿是將純粹的物理動(dòng)作( 手部的運(yùn)動(dòng)) 完整地轉(zhuǎn)換成機(jī)械語(yǔ)言的有效裝置，已在各種機(jī)械設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，包括挖掘機(jī)、電動(dòng)車以及輪椅等。圖 1所示為一類手動(dòng)挖掘機(jī)操縱桿的三維效果圖及零件展開(kāi)圖，該操縱桿與連桿固定后可實(shí)現(xiàn)低速往復(fù)與斷續(xù)運(yùn)動(dòng)，故磨損較嚴(yán)重，需求量大。

1 沖壓工藝分析

操縱桿成形共包括沖孔、落料、沖凸和彎曲共4個(gè)工序，其中孔有兩組，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工藝要求，沖壓工藝方案共有以下幾種：方案一，5副單工序模具包括沖孔模2副，落料模、沖凸模和彎曲模各一副；方案二，3副模具包括多工位的沖孔落料級(jí)進(jìn)模、沖凸模和彎曲模；方案三，3副模具包括沖孔落料復(fù)合模、沖凸模和彎曲模。比較以上3種方案可以發(fā)現(xiàn)，方案一中的模具設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)計(jì)算量小，但生產(chǎn)效率低，人力與資源消耗較大；方案二中的模具設(shè)計(jì)制造相比方案一要復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算量稍大，但產(chǎn)品精度以及生產(chǎn)效率相對(duì)更高，總體而言優(yōu)于方案一；方案三的設(shè)計(jì)思路與方案二相近，區(qū)別在于將第一副級(jí)進(jìn)模改為復(fù)合模，設(shè)計(jì)計(jì)算量減少，但生產(chǎn)效率降低。考慮到操縱桿零件為大批量生產(chǎn)，方案二的設(shè)計(jì)思路更為合理，即采用1副沖孔落料級(jí)進(jìn)模、1副沖凸模和1副彎曲模完成零件成形。

2 模具結(jié)構(gòu)

2.1 結(jié)構(gòu)

整副模具的沖壓力是由沖床在垂直方向的沖壓力，通過(guò)上模V型沖壓斜楔塊12和下模V型沖壓斜楔塊13轉(zhuǎn)化為水平?jīng)_壓力，對(duì)工件管子進(jìn)行沖壓加工。沖裁二頭半圓形長(zhǎng)孔的凸模和沖裁梯形缺口的凸模，以及沖壓小凸起的沖頭(2個(gè)沖長(zhǎng)孔凸模，2個(gè)沖缺口凸模和2個(gè)沖小凸起沖頭因體積小在模具結(jié)構(gòu)圖中未標(biāo)出，在部件裝配圖中標(biāo)出，在此用文字說(shuō)明)全部水平方向固定在下模V型沖壓斜楔塊13上。隨著下模V型沖壓斜楔塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在水平方向上由外向中間對(duì)工件進(jìn)行沖壓，一次沖壓完成全部沖壓工作。起凹模作用的模具芯軸3，由模具芯軸液壓缸8夾緊并伸出穿過(guò)工件管子被鎖緊液壓缸1鎖緊，保證其在沖壓過(guò)程中不能移動(dòng)。模具芯軸內(nèi)的沖裁廢料的取出也是一件比較困難的工作，采用了廢料氣缸4，通過(guò)廢料氣缸打桿將模具芯軸內(nèi)的沖長(zhǎng)孔和沖梯形孔的廢料一并打出，且應(yīng)用空氣清洗噴嘴14將工件管子表面及模具型腔內(nèi)的鐵屑和雜物全部吹干凈，以備下次的沖壓工作。整副模具采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套精密模架。

2.2 沖壓工藝

操作人員用加料桿將毛坯管子放入模具中的半圓形托架上，然后按下啟動(dòng)按鈕，這時(shí)作為沖壓凹模的模具芯軸在芯軸液壓缸的作用下伸出穿過(guò)管子內(nèi)孔。在伸出到位后，芯軸液壓缸前端接近控制鎖緊液壓缸的感應(yīng)開(kāi)關(guān)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使管子鎖緊液壓缸動(dòng)作，頂緊毛坯管子，保證其在沖壓過(guò)程中不能移動(dòng)。鎖緊液壓缸頂緊到位后，鎖緊液壓缸接近控制沖床動(dòng)作的感應(yīng)開(kāi)關(guān)，感應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使沖床滑塊下降產(chǎn)生垂直沖壓力。下降時(shí)產(chǎn)生的垂直沖壓力通過(guò)模具分成先后兩個(gè)階段：在先前第一階段的行程中，它通過(guò)上模 V 型夾緊斜楔塊將垂直沖壓力轉(zhuǎn)化為側(cè)向夾緊力，將兩片半圓形的下模V型夾緊斜楔塊合上把管子表面抱緊，為稍后的沖壓工作做準(zhǔn)備；在后面的第二階段的行程中，它通過(guò)上模V型沖壓斜楔塊和下模 V 型沖壓斜楔塊將垂直沖壓力轉(zhuǎn)化為側(cè)向沖壓力，將2 個(gè)二頭半圓的長(zhǎng)孔，2 個(gè)梯形缺口和 2 個(gè)半圓形的小凸起一次沖壓成形。這時(shí)沖壓機(jī)床完成沖壓過(guò)程，滑塊上升回到起始位置。

2.3 沖凸模設(shè)計(jì)

沖凸模設(shè)計(jì)與沖孔模設(shè)計(jì)基本相符，可采用后側(cè)導(dǎo)柱模架(上模座尺寸為136mm×116mm×25mm，GB/T2855.5；下模座尺寸為136mm×116mm×30mm，GB/T2855.6；導(dǎo)柱尺寸為18mm×130mm，GB/T2861.1；導(dǎo)套尺寸為23mm×65mm，GB/T2861.7)。沖凸模與沖孔模的不同點(diǎn)是沖凸模的沖凸部位下模也是一個(gè)凸模，稱之為下凸模，沖凸臺(tái)發(fā)生在塑性變形階段，由于兩個(gè)凸模制件存在間隙，板料在承受凸模作用力的同時(shí)，也受到彎矩作用，結(jié)果工件材料被上凸模擠入間隙，并在遇到下凸模時(shí)停止變形，完成工件平面凸臺(tái)的成形。沖凸模由于成形比較簡(jiǎn)單，故無(wú)需卸料裝置，制件不會(huì)粘在凸模上。

2.4 彎曲模的設(shè)計(jì)

采用標(biāo)準(zhǔn)后側(cè)導(dǎo)柱模架(上模座尺寸為136mm×116mm ×25mm，GB/T2855.5；下模座尺寸為136mm×116mm×30mm，GB/ T2855.6；操縱桿的彎曲為典型U形彎曲，由于該彎曲件較為簡(jiǎn)單，只需一次壓彎成形，且U形件兩側(cè)高度均大于底部寬度，回彈較小，無(wú)需后續(xù)修整。工件材料沿凹模3圓角滑入凸、凹模的間隙并彎曲成形，彎曲凸模12回升時(shí)，頂件塊14將工件頂出，由于工件材料的彈性，工件一般不會(huì)包在凸模上。

綜上所述，根據(jù)對(duì)操縱桿的沖壓成形工藝分析，制定了適合該零件生產(chǎn)要求的沖壓工藝方案，分別采用沖孔落料級(jí)進(jìn)模、沖凸模與彎曲模完成零件成形，經(jīng)過(guò)調(diào)試已試制出合格制件，產(chǎn)品合格率為97%，生產(chǎn)量余萬(wàn)件，模具在批量生產(chǎn)中工作穩(wěn)定，可靠耐用，滿足了企業(yè)需要，對(duì)類似零件的模具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

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