滑塊式沖模設計與分析

鄧禮兵，杜祥哲，孟燕菲，尹東海，孫克華

（1.常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州 213025；2.南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102）

滑塊式沖模設計與分析

鄧禮兵1，杜祥哲1，孟燕菲1，尹東海2，孫克華1

（1.常州博瑞電力自動化設備有限公司，江蘇 常州 213025；2.南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102）

通過對連接塊零件中圓孔的加工分析，設計一種深孔沖模，改鉆孔為沖孔工藝，并對連接件進行仿真分析，最后進行沖模試驗驗證，結果表明，零件質量完全滿足要求。

模具；沖裁；仿真；試驗

如圖3所示連接塊的加工工藝中，一般采用激光切割的方式，對零件進行加工，根據實際需要，即所需零件要加工出兩個工藝孔以滿足裝配的要求，但是由于所加工孔孔徑不同，以致在加工過程中需要兩次的夾裝，不僅工序增多，效率低下，還對加工精度產生影響，因此設計一種塊式防脹邊深孔沖模，改變孔的加工工藝，以鉆孔代替沖孔。

1 模具結構設計

滑塊式防脹邊深孔沖模主要包括上摸與下模，并利用對稱性的4跟導柱對上模、下模及卸料板進行定位導向，其結構如圖1所示。

1.1 凹模定位及防脹圈

由于沖壓孔孔邊距過小，沖裁后容易發生脹出，因此設計防脹圈結構與滑塊以燕尾結構分體連接，在防脹圈的設計中，以固定限位釘，設置于被加工件兩側并以間隙配合的方式進行定位[1]。避免沖壓完畢后零件由于被卡隨滑塊移動，凹模定位及防脹圈結構如圖2所示，零件尺寸如圖3所示。

圖2 凹模定位及防脹圈結構

圖3 零件結構尺寸圖

1.2 斜楔與滑塊

斜楔與滑塊的設計，被加工件在沖壓過后，緊縛與膨脹圈內，同時滑塊的回退需一定力，滑塊在回退的同時必須保證滑塊的復位精度，通過彈簧的拉緊作用，避免因沖床的震動發生位移現象，斜楔則推動滑塊的前行與回退[2]，其結構如圖4所示。

圖4 斜楔與滑塊結構

1.3 上模的結構設計

在上模的設計中，由于是針對孔的沖裁，設計為直通式的結構，為了減少由于凸模自由度過長帶來的折斷發生的現象，通過卸料板的作用對凸模進行導向，不僅解決凸模剛度的隱患，還不對卸料產生影響。其結構如圖5所示。

圖5 上模結構

1.4 模具工作原理

1.4.1 沖壓過程

（1）將零件通過限位釘進行固定，凸模向下運動，滑塊受到來自斜楔的力而運動，防脹圈移向被加工件。

（2）斜楔到達一定距離后，即相對于滑塊的接觸為垂直的時候，在這時，滑塊停止運動，被加工件被防脹圈包圍。

（3）凸模向下移動，卸料板接受來自卸料彈簧與卸料套的力壓緊被加工件，凸模沖裁孔。

（4）沖孔完畢，滑塊回程，凸模向上回行，卸料板不在壓向被加工件，斜楔脫離滑塊，保持在初始位置。

1.4.2 模具設計特點

在模具的設計中，是依據實際需要對進行針對性的設計，加工件結構簡單對稱，但由于孔邊距小且深度較大，因此模具設計中，應保證凸模剛度以避免向下運行中不發生折斷現象，同時在沖裁過程中，零件受壓變形，發生擴張，因此應保證零件定性不因沖壓而發生擴張[3]。

（1）卸料板導向設計：利用卸料板導向減少沖模自由長度。

（2）同時以滑塊式的結構與防脹圈設計：確保在沖壓的過程中，零件外形被固定在里面，不發生變形。由于防脹圈限制了零件的脹邊部位，使其不能向外脹出。

（3）固定限位釘：沖裁完畢，凸模回行后，由于固定限位釘的阻擋，被加工件脫離防脹圈。

2 仿真分析與樣件制造

2.1 仿真分析

沖孔零件的孔分為φ2.5 mm和φ3.2 mm，凸模采取φ2.6 mm與φ2.6 mm（去除沖壓尺寸回縮與磨損，同時考慮孔壁要求）。經計算，零件沖裁力為9 307 N，對沖壓零件進行受力分析。模擬加工件受力變形特點，驗證模具設計合理性，結果如圖6、7所示。

圖6 總變形圖

圖7 方向變形

零件在加工過程中，會發生受力變形，最大變形發生在沖孔周邊，這就需要采取合適的模具間隙，在零件四周也會發生相應的變形，因此采用滑塊式的結構與防脹圈設計，并保證滑塊與斜鍥順利工作。

2.2 樣件制造

利用設計的模具對樣件進行加工制造，制造如圖8所示。

圖8 樣件圖

通過對樣件的試驗驗證，設計的模具達到要求，實現了：

（1）零件變形較小，未發生就較大的受力脹擴。

（2）零件沖裁孔光潔度滿足要求，模具間隙設計合理。

（3）零件質量達到要求無需后續工序進行修正，效率的得到提高。

3 結論

經過對加工件的分析，并因此對模具的設計，設計一副結構合理，性能較好的模具，經過實驗驗證，樣品滿足要求，同時大大提高了生產效率，它不僅解決了零件鉆孔工藝出現的問題，可為同類零件的沖孔工藝提供參考。

沖裁加工作為一個常用的加工手段，在成形過程中容易產生的許多缺陷，壓力過大引起的變形，中心距與平面度達不到定制要求等，這對后續對產品的裝配影響較大，為了滿足產品功能需求，在產品結構基本定型的前提下，選取合適的加工方法，制定出最優化的方案。

[1]沖模設計手冊編寫組.沖模設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1988：114-119.

[2]金國松.鋼絲夾級進模設計[J].模具工業，2007，33（4）：38-41.

[3]董冠文.沖裁凸模抗壓彎能力校核的探討[J].模具工業，2010，36（7）：31-34.

Design and Analysis of Sliding Deep Hole Die

DENG Li-bing1，DU Xiang-zhe1，MENG Yan-fei1，Yin Dong－hai2，Sun Ke－hua1
（1.NR Electric Power Electronics Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213025，China；2.Nanjing NARI-Relays Electric Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 211102，China；）

Through the analysis of the circular hole in the connection block parts，then designa deep hole die，which changethe drilling process to the punching process，in that thing simulating and testingthe connection parts.The results show that the parts quality is meet therequirements.

mold；blanking；simulation；test

TG76

A

1672-545X（2017）08-0095-02