導向固定卸料式落料模的設計

文/任利軍·河北宣化工程機械股份有限公司

導向固定卸料式落料模的設計

文/任利軍·河北宣化工程機械股份有限公司

筋板是我公司推土機油門操縱系統上的一個零件，材料為Q235C，料厚為5mm，零件外形尺寸不大，使用數控精細等離子切割機切割時，生產效率低，零件成本增加，故設計一套模具來滿足大批量生產的需求。根據零件的形狀、材質、板厚，采用沖壓分離類別中的沖裁落料工序（用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件，其余部分為廢料）。落料模是沖壓生產中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結構是實現工藝方案的可靠保證，筋板落料模的設計從沖裁件的工藝性、沖裁件的排樣、沖模的壓力中心和模具設計4個方面考慮。

沖裁件的工藝性

沖裁的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，包括6點主要內容。⑴沖裁件的形狀和尺寸，沖裁件的形狀盡可能設計成簡單、對稱，使排樣時廢料最少。⑵沖裁件的外形或內孔應避免尖銳的清角，在各直線或曲線的連接處，除屬于無廢料沖裁或采用鑲拼模結構外，應該有適當的圓角。⑶從圖1中可知，該筋板形狀比較簡單，且較規則，故在排樣的過程中廢料最小。⑷零件外形轉角處應避免尖角，若沒有特殊要求，一般選用R≥0.30T的圓角過渡，此處R=2，均滿足R≥0.30T=1.5，該工件的凹槽的寬度是b=43＞2T=10，故可以沖壓。⑸沖裁的精度和表面粗糙度，沖裁件內外形的經濟精度不高于GB/T 1800.3-1998中IT11級，一般要求落料件精度最好低于IT10級。⑹綜上所述，該工件在結構上和尺寸精度上可以采用落料模。

圖1 筋板實物圖及有搭邊的排料

沖裁件的排樣

排樣是指工件在條料、帶料或板料上布置的方法。工件的合理布置(即材料的經濟合理)與零件的形狀有密切關系，圖2列出了常見零件的外形分類，筋板屬于三角形這一類。

圖2 零件外形分類

零件不同的幾何形狀可得出與其相適合的排樣類型，而根據排樣類型又可分為有搭邊與無搭邊兩種，具體情況如圖3所示，以及材料厚度和手工送料的零件外形，采用條料進行單行直排排料，并確定條料寬b=43mm，搭邊值a=6mm，a1=5mm。沖壓工藝設計為，利用剪板機或數控精細等離子切割機下成寬為43mm的條料，再利用沖床和落料模進行筋板落料。

圖3 常用的排樣類型

沖模的壓力中心

沖模的壓力中心計算形狀簡單而對稱的工件，如圓形、正多邊形、矩形，其沖裁時的壓力中心與工件的幾何中心重合。形狀復雜的工件、多凸模沖孔模及連續模的壓力中心則用解析法或作圖法來確定。

此套落料模使用設備為80t開式雙柱可傾壓力機，為了保證壓力機和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線相重合。否則在沖壓時會使沖模與壓力機滑塊歪斜，引起凹、凸模間隙不均和導向零件的加速磨損，造成刃口和其他零件的損壞，甚至還會引起壓力機導軌磨損，影響壓力機精度。工件沖裁時壓力中心的確定如圖4所示。

圖4 工件沖裁時壓力中心的確定

模具設計

模具結構如圖5所示，采用正裝導向固定卸料式，主要包括沖頭、上模板、模柄、凹模、下模板、卸料板、導柱、導套等零件。

⑴沖頭通過螺栓和圓柱銷與上模板連接，材質為T8A，δ值為30mm，技術要求為熱處理硬度58～62HRC，刃口部分與凹模配做，保證單邊距離0.35～0.40mm。

⑵上模板連接模柄和沖頭，左右各裝有一個導套，材質為Q235C即可。

⑶模柄為設備通用標準件，與80t曲軸壓力機相連接。

⑷凹模材質為T8A，熱處理硬度為60～64HRC。

⑸下模板的下表面與設備連接，上表面通過圓柱銷和螺栓與凹模連接，左右各裝有一個導柱。

圖5 模具結構設計

⑹卸料板。設計選擇固定式卸料板，固定卸料板剛性安裝在凹模上，與凹模之間的間隙固定不變，單純起卸料作用。

⑺導柱、導套。導柱、導套是組成模具的導向裝置，來保證動模與定模的對合問題，材質選擇為20號鋼，技術要求為導柱允許兩端鉆中心孔；導柱、導套滲碳深度0.8～1.2mm；導柱、導套淬火硬度為58～62HRC。模具實物圖如圖6所示。

模具工作過程

將模柄固定在沖床的滑塊上，下模板固定在沖床工作臺面上進行沖裁落料。將寬度為45mm的條料送入卸料板空槽中，導套沿導柱方向下移，沖頭隨壓力機滑塊下移，穿過卸料板，將條料沖裁落料，滑塊上移，卸料板將落料后的產品從沖頭上退下來，落入凹模內，從壓力機出料口進入料箱。在此套模具中卸料板只是單純的用于卸料，其與沖頭的配合間隙可以取的值大一些。

結束語

圖6 模具實物圖

使用該落料模后，利用車間現有設備，提高了生產效率，縮短了生產周期，降低了生產成本，并且沖裁質量穩定，沖裁效率高，達到增加經濟效益的目的。

⑴直接經濟效益。切割與落料前后費用對比表見表1。

表1 切割與落料前后費用對比表

⑵間接經濟效益。利用落料模進行下料后，達到了降本增效，節能減排的目的，節約生產成本，為公司節省資金；本次工藝優化得到了公司各部門（技術部、質保部、下料分廠）的大力支持，充分體現了公司各部門為攻關質量問題同心同力，團結協作的精神。

⑶質量效益。利用數控精細等離子切割機進行筋板下料后，筋板周邊有毛刺，需要增加去刺工序；而利用80t沖床與落料模進行筋板下料后，筋板周邊光滑，無需增加去刺工序。筋板質量和外觀得到明顯改善。

任利軍，工程師，主要從事液壓設計工作，擁有6項實用新型專利。