張雯娟，楊達(dá)貴

（1.三明學(xué)院 機電工程學(xué)院,福建 三明365004；2.三明機械CAD工程研究中心，福建 三明365000）

電視機限位塊級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計

張雯娟1，2，楊達(dá)貴1

（1.三明學(xué)院 機電工程學(xué)院,福建 三明365004；2.三明機械CAD工程研究中心，福建 三明365000）

設(shè)計了電視機限位塊多工位級進模，依據(jù)限位塊零件尺寸，研究分析零件沖壓成型工藝，確定限位塊展開尺寸，從而確定下料尺寸。根據(jù)零件特點，確定條料排樣設(shè)計為八工位進模。確保級進模能夠順利加工出限位塊，對零件彎曲部分、脹形部分進行分析，并設(shè)計凸模長度以及模具的導(dǎo)料的頂出裝置，最終設(shè)計出電視機限位塊八工位級禁魔整體結(jié)構(gòu)。

限位塊；級進模；結(jié)構(gòu)設(shè)計

在沖壓模具種類中，級進模主要加工中小型零件，對工位之間定位精度要求較高。電視機限位塊零件，采用沖壓成型工藝，設(shè)計多工位級進模，保證零件加工過程，并達(dá)到所要求的精度等級和尺寸。

1 制件工藝分析

加工電視機限位塊零件，如圖1所示。

結(jié)合制件成形特點，加工出符合使用要求的制件,選用Q235—A鋼作為沖壓材料，板厚為1.5 mm，公差等級為IT13。

1.1 工件展開長度計算

對于普通模具彎曲，根據(jù)彎曲中性長度不變的原則，計算彎曲前坯料尺寸。該制件為非對稱件，一邊為類雙直角彎曲件邊，另一邊為卷邊成型的半圓和單直角彎曲件。類雙直角彎曲件展開后基本尺寸如圖2所示。

彎曲件展開后基本尺寸L1的計算公式如式（1）：

式中t為工件材料厚度1.5 mm，x為中性層的位移系數(shù)，查表2-12[1]，取X1=0.41。

彎曲件按最大尺寸計算，其中a=7.5，b=57，d=7.5，R=1.5，π=3.14，代入式（1）中，計算得：L=78.64mm。

卷邊成型的半圓和單直角彎曲件，展開后基本尺寸如圖3所示。

圖1 制件圖

圖2 展開尺寸一

圖3 展開尺寸二

其彎曲件展開長度L的計算公式為：

式中t為工件材料厚度1.5 mm，x為中性層的位移系數(shù)，查表2-14[1]由于r/t=1，故X2=0.7。

彎曲件按最大尺寸計算，其中a=7.5，b=60，R=1.5，π=3.14，δ=90°，λ=180°代入式（2）中，計算得：L2= 78.83 mm。

由計算可知L1和L2幾乎尺寸相等，且零件的精度等級為IT13，半圓無明顯精度要求，精度等級取為IT14，彎曲件展開后的尺寸L=78.64 mm滿足加工需求。

1.2 排樣設(shè)計

根據(jù)加工零件特點，需要兩邊90°的單角彎曲，和一處巻邊成形半圓，排樣圖應(yīng)留有一定的搭邊。查表3-10[2]得：工件間尺寸a=1.5 mm；工件側(cè)尺寸a1=1.8 mm。制件的排樣設(shè)計如圖4。

圖4 排樣設(shè)計

2 模具主體結(jié)構(gòu)設(shè)計及裝配圖設(shè)計

2.1 彎曲模工作部分的尺寸

零件彎曲部分為“U”形不對稱形件，在彎曲過程中,會產(chǎn)生一定滑移,孔至邊的距離、彎曲角度等難以保證。采用適當(dāng)增大壓料力和用導(dǎo)正銷定位的方法,阻止工件滑移。彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計為倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，即凹模裝在上模，凸模在下，當(dāng)上模向下運行壓住坯料時，活動凸模繼續(xù)下行，使坯料彎曲，具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2.2 預(yù)彎

卷圓成形工序中,最初克服材料的屈服極限，需要較大的力，成形加工較難進行，在完成卷圓工序之前，由于卷圓剛開始前端不易變形,所以卷圓成形前都會有一個預(yù)彎工序。卷圓成形件所需要的結(jié)構(gòu)要求預(yù)彎成形可能是一處，也可能是兩處。根據(jù)本制件卷圓成形的圓弧的結(jié)構(gòu)特點只需一處預(yù)彎成形,其預(yù)彎動作采用豎直方向沖壓，預(yù)彎角度75°，如圖6所示。預(yù)彎的加工工作部分就為圓弧半徑為3 mm的矩形。

圖5 彎曲結(jié)構(gòu)圖

圖6 預(yù)彎圖

2.3 卷邊成形半圓

對于鉸鏈卷圓成形零件，其卷圓成形工藝按卷圓過程中是否采用芯棒，可分為有芯棒卷圓和無芯棒卷圓兩種。有芯棒卷圓適用于r/t≥4或?qū)韴A有較嚴(yán)格要求的場合,其卷圓質(zhì)量好,但操作麻煩；按卷圓過程中卷圓凹模動作的方向不同可分為豎推卷圓成形和橫推卷圓成形[3]。

該零件卷圓尺寸為R=3mm,無精度等級要求,因此公差選用IT14級，采用無芯棒卷圓的方法。考慮到零件送料順利、制件的平整性和后續(xù)工位的加工，采用橫推卷圓成形的方法。應(yīng)用斜楔和成形滑塊組合，選用斜楔的角度為45°滑塊的水平行程s和斜楔隨上模下行接觸的行程s1均取為10 mm，斜楔滑塊的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7斜楔滑塊

2.4 脹形加工

壓凸包成形：條料在平板毛坯上的局部壓凸包。壓包方向與沖裁方向相同，模具中采用正向壓凸包結(jié)構(gòu)，即凸模在凹模固定板上，凹模在下，通過浮頂送料的托料桿將條料頂起，從而保證更有效地脫模，不讓壓凸包整形成形后的零件粘在壓凸包整形凹模上[4]。模具的結(jié)構(gòu)尺寸如圖8所示。

2.5 凸模長度確定

確定凸模工作部分的長度時，應(yīng)充分考慮模具整體設(shè)計方案，一般長度要選擇合理，太長凸模工作時會變形、不穩(wěn)定，無法保證制件的沖壓質(zhì)量，容易發(fā)生事故導(dǎo)致凸模損壞、折斷。

制件有沖裁凸模和彎曲成形的凸模，還有一定數(shù)量的導(dǎo)正銷和斜楔，其工作時間不同，凸模長度不能設(shè)計成同一個長度。一般凸模的長度盡量取整數(shù)，結(jié)合模具的使用壽命預(yù)留足夠的刃磨長度，若刃磨多次，凸模的長度太短則無法使用。

凸模的長度計算公式為：

式中L為凸模的長度 （mm）；H1為凸模固定板厚 （mm）,H1=22 mm；H2為凸模進入凹模的深度；（對于沖裁凸模取5 mm，對于壓彎凸模根據(jù)零件彎曲高度取 11.5 mm）；H3為卸料板的厚度（mm），取H3=20 mm；t為工件材料厚度（mm），t=1.5 mm；Y為凸模固定板和卸料板之間的長度，通常選在15～20 mm之間，此處確定15 mm；

圖8脹形

以最短的預(yù)彎凸模為基準(zhǔn)，其他凸模根據(jù)各自的實際需求長度適當(dāng)增加的調(diào)整。

將各數(shù)據(jù)代入式中得：

預(yù)彎凸長度：L=22+15+20=57 mm；

沖裁凸模長度：L=22+15+20+1.5+5=63.5 mm；

側(cè)刃的長度：L=22+15+20+1.5+7=65.5 mm；

壓凸凸模長度：L=22+15+20+1=58 mm；

彎曲凸模長度：L=22+15+20+1.5+11.5=70 mm。

2.6 模具導(dǎo)料及頂出裝置

多工位級進模中，不僅有沖孔、沖槽、預(yù)彎、彎曲、卷圓成形、壓凸、分離等多個工序，該級進模具有較多工位，在模具送料過程中使用導(dǎo)料裝置和側(cè)壓裝置，以此保證坯料不會偏離其送料進給方向，使沖壓能準(zhǔn)確無誤的順利進行。結(jié)合沖壓加工的具體情況使用導(dǎo)料板導(dǎo)向。由于電視機限位塊零件有預(yù)彎成形，為保證送料順利進行，須使用浮頂桿。浮頂桿利用彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)換，隨著沖模凸模下行向下運動時條料緊貼凹模，完成沖裁變形工序；當(dāng)凸模上行時，彈簧將浮頂桿和條料頂起送料。浮頂桿一般為階梯狀也有導(dǎo)料的功能，如圖9所示。

圖9 下模俯視圖

2.7 模具裝配圖

依據(jù)前述模具各個主要零部件設(shè)計，繪制出模具裝配圖，如圖10所示。

開模時，上模部分隨著模柄向上運動，彈性卸料組件中橡膠向下彈壓卸料背板，卸料板將卡在凸模上的條料卸下。閉模時，上模部分向下運動，導(dǎo)正銷進入導(dǎo)正孔起到精確定位的作用，上模部分繼續(xù)下壓，卸料板壓住坯料，上模部分繼續(xù)下壓，橡膠壓縮，并逐步?jīng)_制出電視機限位塊零件。

圖10 模具總裝配圖

3 討論

電視機限位塊零件由于卷圓和彎曲方向不同，在設(shè)計級進模時要分別考慮各個方向成型以及彎曲合理性，故設(shè)計出符合該零件的各個預(yù)彎及卷邊的工序，布置在不同工位。在級進模工位中，保證條料送進步距精確度，模具設(shè)置側(cè)刃和導(dǎo)正銷。該模具設(shè)計以期能夠沖壓出合格的電視機限位塊零件。

［1］鐘翔山．沖壓模設(shè)計實例精選［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012．

［2］丁松聚．冷沖模設(shè)計［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2001．

［3］陳為國．鉸鏈卷圓成形工藝及模具設(shè)計［J］．模具工業(yè)，1998（7）：16-18．

［4］吳興華．端蓋板高速連續(xù)級進模設(shè)計［J］．電加工與模具，2006（5）：45-46．

［5］翁其金．冷沖壓技術(shù)［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2011．

［6］成虹．沖壓工藝與模具設(shè)計［M］．北京：高等教育出版社，2006．

［7］江淮健，林玉瓊，許華昌．冷沖壓模具設(shè)計［M］．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005．

（責(zé)任編輯：朱聯(lián)九）

The Design of TV Limit Block Multi-position Progressive Mold

ZHANG Wen-juan1,2，YANG Da-gui1

(1.School of Mechanical and Electronic Engineering,Sanming University,Sanming 365004,China; 2.Sanming Engineering Research Center of Mechanical CAD,Sanming 365000,China)

The TV limit block of multi-position progressive mold was designed in this paper.On the basis of the limit block size of parts,the part stamping process was researched and the limit block development size was determined so as to determine the material size.According to the components characteristics,it was determined that the strip layout design was the eight position progressive mold.To ensure the progressive mold can be smoothly processed the limit block,the part of bending and the bulging part were analyzed,and the punch length and the ejection device of the mold material guiding were designed,then the overall structure of TV set limit block eight position progressive mold was finally designed.

limit block;progressive mold;mold structure design

TG382

A

1673-4343（2014）04-0065-05

10．14098／j．cn35－1288／z．2014．04．012

2014-05-16

福建省教育廳科技項目（JA12298）；高等教育教學(xué)改革項目（J1404）；福建省機械工程重點學(xué)科建設(shè)項目

張雯娟，女，甘肅蘭州人，講師。研究方向：模具CAD／CAE／CAM，板料模擬仿真研究。