劉晶晶

（山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司工模具分公司， 山西 太原 030024）

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切追求，模具設(shè)計(jì)人員必須具備以提高生產(chǎn)力為主的觀念，綜合需要考慮的各種不同因素，應(yīng)對(duì)當(dāng)今市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。年初，公司接到某大型企業(yè)派來的一項(xiàng)任務(wù)，即有兩項(xiàng)零件，形狀相同，部分尺寸一致?？蛻粢笤O(shè)計(jì)一套能夠同時(shí)滿足兩項(xiàng)零件生產(chǎn)的模具，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本、人工成本及庫(kù)存成本的目的。本套模具的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于，一項(xiàng)零件的完成在模具中就需要沖孔、落料、折彎三道工序，這本就相對(duì)有些難度，現(xiàn)客戶要求兩項(xiàng)零件均可在該套模具中完成沖孔、落料、折彎三道工序，這就給模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。對(duì)此，本人作為分公司技術(shù)人員全程設(shè)計(jì)并參與了該套模具的制造過程，經(jīng)過一系列的裝配、調(diào)試，最終該套模具獲得了客戶的認(rèn)可。

1 設(shè)計(jì)背景

目前同系列零件模具制造通常是分別按零件設(shè)計(jì)模具、各零件相互獨(dú)立制造模具。同系列零件是指零件上的某些特征如沖孔的大小、位置相同，只有一兩個(gè)尺寸不同的零件?，F(xiàn)有技術(shù)一個(gè)零件一套模具，開模費(fèi)用高，制造周期長(zhǎng)，產(chǎn)品的成本花費(fèi)在模具上的比例高。若設(shè)計(jì)相似零件共用一套模具，通過模具內(nèi)結(jié)構(gòu)切換實(shí)現(xiàn)相似零件的生產(chǎn)，將大大降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)背景

該系列一項(xiàng)零件的成型就需要落料沖孔及折彎三道工序，若使用單工序模，即在一次沖壓行程中只能完成一個(gè)沖壓工序，還需要人工或者機(jī)械手把產(chǎn)品從模具中取出，放到下一道工序的模具中完成另一個(gè)工序，直到最后一個(gè)工序完成，產(chǎn)品才能完成，這樣生產(chǎn)起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要花費(fèi)較多的人工和時(shí)間成本，產(chǎn)品報(bào)廢率高。若要為同系列兩項(xiàng)零件設(shè)計(jì)模具，只能針對(duì)單項(xiàng)或者某個(gè)角度進(jìn)行加工。普通模具完成該系列產(chǎn)品則至少需要兩套落料沖孔折彎復(fù)合模具，制造成本高，加工周期長(zhǎng)?，F(xiàn)計(jì)劃設(shè)計(jì)一級(jí)進(jìn)模，即在沖壓的一次行程中，在不同的工位上可以同時(shí)完成兩道或者兩道以上的沖壓工序。該模具結(jié)構(gòu)可在同一沖壓凸?；虬寄Ｉ霞庸こ鰞煞N相似形狀不同尺寸的零件，生產(chǎn)效率高，可節(jié)省時(shí)間和人工成本，產(chǎn)品報(bào)廢率低。可適應(yīng)和滿足客戶多品種、小批量生產(chǎn)及產(chǎn)品開發(fā)的需要，節(jié)約模具材料，便于模具的保管，降低客戶生產(chǎn)成本及產(chǎn)品開發(fā)支出，提高客戶滿意度。

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程

通過對(duì)同系列兩種零件的對(duì)比分析，受力狀態(tài)的工藝計(jì)算并繪制零件尺寸展開圖，設(shè)計(jì)條料排樣圖及工位設(shè)計(jì)，最終確定模具結(jié)構(gòu)，即利用一套模架內(nèi)凸模與凹模讓位的形式實(shí)現(xiàn)兩種零件的成型，提出一套復(fù)合沖孔折彎的模具設(shè)計(jì)方案。

2.2.1 產(chǎn)品零件分析

首先對(duì)兩項(xiàng)零件的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行分析，折彎件1 折彎前外形尺寸為135 mm×126 mm，折彎件2折彎前外形尺寸為185 mm×126 mm，兩項(xiàng)零件的寬度均為126 mm，厚度t 均為2.5 mm。折彎件1 與折彎件2 中均有6 個(gè)孔需加工，且兩項(xiàng)零件的6 孔尺寸均為Φ8 mm。另外折彎件1 與折彎件2 的折彎方向與折彎角度均一致。通過這些數(shù)據(jù)對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模中的受力狀態(tài)進(jìn)行工藝計(jì)算。繪制出零件展開圖，零件圖如下頁(yè)圖1。

圖1 零件圖（單位：mm）

2.2.2 條料排樣設(shè)計(jì)及工位設(shè)計(jì)

在多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，排樣圖的正確與否，直接影響到制件精度與能否順利進(jìn)行沖壓生產(chǎn)，并關(guān)系到材料的利用率，條料排樣圖是設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模的重要依據(jù)，可以確定零件各部分的加工順序、模具工位數(shù)及作業(yè)內(nèi)容、模具步距等，也基本上可確定模具結(jié)構(gòu)。可根據(jù)工件的加工精度確定條料的定位精度，條料的定位精度是確定凹模、固定板、卸料板等零件型孔位置精度的依據(jù)，故在第一工位沖導(dǎo)正工藝孔，在第二工位設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，用該導(dǎo)正銷矯正自動(dòng)送料的步距誤差。參照零件圖樣尺寸，計(jì)算展開尺寸進(jìn)行排樣。又因該級(jí)進(jìn)模為沖裁彎曲級(jí)進(jìn)模，先沖切孔和彎曲部分的外形余料，再?gòu)澢?，最后分離沖下零件。

排樣圖的具體設(shè)計(jì)方案如圖2 所示。

圖2 條料排樣及工位設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

2.2.3 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及凸凹模選擇

多工位級(jí)進(jìn)模可以完成多道沖壓工序，局部分離與聯(lián)合成形相結(jié)合，并且具有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確的定距，可配備自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、安全檢測(cè)等裝置。因此考慮采用多工位級(jí)進(jìn)模，配合沖床實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)率的提高，降低成本。

由于級(jí)進(jìn)模的高精度、高效率、高壽命的使用要求，對(duì)凹模的材料選擇、熱處理要求、制造、裝配有更高的要求。故凹模材料選擇更加耐磨、強(qiáng)度更高的材料。級(jí)進(jìn)模內(nèi)有多種沖壓成形性質(zhì)的凹模，為便于模具的加工和維護(hù)，也為了提高各工位的位置精度，常采用分段拼合凹模結(jié)構(gòu)。按照不同的成形工藝性質(zhì)將凹模分成幾段，在將各段凹模的結(jié)合面研合后，組合在一起并固定[1-3]。

該級(jí)進(jìn)模的彎曲凸模采用翻轉(zhuǎn)凸模，與上模部分的翻轉(zhuǎn)壓頭共同完成零件的彎曲部分，并依靠橡膠進(jìn)行回彈。該翻轉(zhuǎn)凸模及其固定部分可移動(dòng)，故均可滿足上述兩項(xiàng)零件的彎曲要求。

模具結(jié)構(gòu)的部分裝配圖如圖3 所示。

圖3 部分裝配圖

3 結(jié)構(gòu)應(yīng)用前景

該級(jí)進(jìn)模由多個(gè)工位組成，在一副模具內(nèi)可以完成沖裁、彎曲成型等多種多道工序，生產(chǎn)率高，操作安全，還可以減少?zèng)_床及場(chǎng)地面積，減少半成品運(yùn)輸和倉(cāng)庫(kù)占用，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)力，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為公司創(chuàng)造更大的價(jià)值，為相似結(jié)構(gòu)零件的成型提供新的思路和方向。