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介紹了程控交換機用插頭簧片精密多工位級進模的結構及制造工藝,該模具包括沖裁、彎曲、整形、打凸、壓印等多種工序,可供類似零件的成形提供參考。
1 簧片零件結構工藝分析
圖1 所示簧片零件是屬于包容型零件, 空間立體成形, 多處彎曲, 包容部分尺寸精度高, 彈性好。材料選用QSn6. 5- 0. 1Y , 該材料具有良好的彈性和抗疲勞性。通過對簧片零件的工藝分析和計算, 決定設計制造150 沖次/ min 、尺寸精度為0. 01mm、步距精度為0. 006mm 的高精度多工位級進模。
2 繪制簧片零件的展開圖和排樣圖
展開尺寸以產品圖為根據, 運用彎曲時中性層不變原理和幾何學原理計算各部分尺寸。展開尺寸要求非常準確, 它要保證材料在多次彎曲后達到產品圖紙要求的尺寸。條料送進方向最寬輪廓尺寸加上適當的工藝搭邊確定了模具的步距, 零件展開后沿送料方向上的最寬輪廓尺寸為5. 75mm , 工藝搭邊為2. 25mm , 確定步距為8mm。步距和展開圖共同決定各沖廢料凸模尺寸。
圖2 為模具的排樣圖, 它對模具設計起著至關重要的作用,是整副模具成功的關鍵。由圖2 可知,模具的空工位為16 個, 有效工位22 個, 總工位為38 個。有效工位如下: ①沖側刃沖定位孔。在同一個工位中沖, 保證定位精度, 沖側刃為粗定位, 沖定位孔為精定位; ②導正; ③沖廢料A ; ④導正; ⑤沖廢料B ; ⑥沖廢料C ; ⑦沖廢料D 及導正; ⑧壓頭部喇叭口、壓倒刺; ⑨頭道彎及導正; ⑩彎倒刺及導正; 11二道彎及導正; 12三道彎及導正; 13頭部整形及導正;14壓凸; 15沖廢料E ; 16四道彎及導正; 17五道彎及導正; 18五道彎整形及導正; 19六道彎及導正; 20七道彎及導正; 21尾部整形及導正; 22尾部壓印及導正。
3 模具主要零件設計
(1) 模架采用四導柱滾珠模架, 上、下模板采用45 鋼,調質硬度26～30HRC。模架的加工精度采用Ⅰ級精度, 上模板厚度為40mm , 下模板厚度為45mm。
(2) 所有模板的平行度控制在300 : 0. 02 以內,垂直度在0. 015mm 以內, 表面粗糙度為Ra =0. 4μm。
(3) 凸模設計。大凸模采用直通式,小凸模采用鑲套固定保護, 以增加其強度和剛度, 材料選用Cr12 鋼,淬火硬度55～58HRC ,凸模采用小壓板固定。
(4) 凹模采用分塊鑲入凹模板中, 其優點是: ①易保證各工位型孔坐標尺寸高精度的要求; ②解決了熱處理變形問題; ③各型孔鑲件單獨加工,便于制造、調整和維修,不致于因某一型孔損壞而使整塊凹模板報廢; ④提高整副模具使用壽命; ⑤分成小塊鑲件,便于用精密小型機床、專用機床加工。
凹模鑲件與凹模板配合公差取±0. 01mm。裝入、取出方便, 保證精度, 各型孔凹模鑲塊由導板壓住。
沖切型孔凹模鑲件采用優質合金鋼6CrNiMnSiMoV , 簡稱GD 鋼, 熱處理硬度58～63HRC。
(5) 卸料板采用彈壓卸料板。其優點為: ①彈壓卸料板不但起卸料作用,沖裁時還可以將條料壓住,防止條料在沖壓過程中產生翻轉和扭曲; ②由于高速、精密沖裁,彈壓卸料板采用CrWMn 鋼,淬火硬度50～55HRC , 為了增加卸料板的穩定性, 采用4 個小導柱導向,小導柱與導套間隙為0. 005～0. 01mm ; ③卸料彈簧采用耐疲勞的強力矩形彈簧, 確保卸料板的卸料力大而且運動平穩; ④沖廢料凸模用卸料板鑲套保護, 其間隙為0. 005～0. 01mm ,小于凸模和凹模的沖裁間隙, 可以大大提高模具壽命。卸料板鑲套用螺釘吊在墊板31 上,防止鑲套的竄動。
卸料板在彎曲成形部分的上面銑空讓位, 確保條料在送進過程中暢通。
(6) 彎曲成形部分的設計。彎曲成形時三道彎和整形凸模、五道彎整形凸模、尾部整形凸模裝在凸模固定板上, 其余彎曲成形凸模全部裝在卸料板上, 用螺釘吊在墊板31 上, 彎曲成形凹模內加彈頂裝置,防止簧片卡在凹模內。
(7) 模具保護系統的設計: ①如果帶料發生誤送等異常現象, 安全銷不能正常導正, 通過行程開關, 緊急停機, 從而保護模具; ②由于多工位級進模凸模較多, 形狀各異, 長短不一, 為防止模具損壞,在上、下模板之間以及上模固定板和墊板31 之間設置限位柱和限位套。試模時,以上、下限位柱剛好接觸為準,此時為模具的閉合高度及模具的下死點,模具可以正常工作。在模具不工作時, 在上下限位柱中間加一墊塊,保證凸、凹模脫開,避免刃口損壞。圖3 為模具結構圖。
模具在350kN 、ATDA 沖床上工作, 其閉合高度為150～200mm ,模具閉合高度為185mm。
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