文/任利軍·河北宣化工程機(jī)械股份有限公司

導(dǎo)向固定卸料式落料模的設(shè)計(jì)

文/任利軍·河北宣化工程機(jī)械股份有限公司

筋板是我公司推土機(jī)油門操縱系統(tǒng)上的一個(gè)零件，材料為Q235C，料厚為5mm，零件外形尺寸不大，使用數(shù)控精細(xì)等離子切割機(jī)切割時(shí)，生產(chǎn)效率低，零件成本增加，故設(shè)計(jì)一套模具來滿足大批量生產(chǎn)的需求。根據(jù)零件的形狀、材質(zhì)、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(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝方案的可靠保證，筋板落料模的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)4個(gè)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(yīng)性，包括6點(diǎn)主要內(nèi)容。⑴沖裁件的形狀和尺寸，沖裁件的形狀盡可能設(shè)計(jì)成簡單、對稱，使排樣時(shí)廢料最少。⑵沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)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(jié)構(gòu)外，應(yīng)該有適當(dāng)?shù)膱A角。⑶從圖1中可知，該筋板形狀比較簡單，且較規(guī)則，故在排樣的過程中廢料最小。⑷零件外形轉(zhuǎn)角處應(yīng)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(nèi)外形的經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)上和尺寸精度上可以采用落料模。

圖1 筋板實(shí)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(jīng)濟(jì)合理)與零件的形狀有密切關(guān)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(jù)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(jìn)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(shè)計(jì)為，利用剪板機(jī)或數(shù)控精細(xì)等離子切割機(jī)下成寬為43mm的條料，再利用沖床和落料模進(jìn)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(jì)算形狀簡單而對稱的工件，如圓形、正多邊形、矩形，其沖裁時(shí)的壓力中心與工件的幾何中心重合。形狀復(fù)雜的工件、多凸模沖孔模及連續(xù)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(shè)備為80t開式雙柱可傾壓力機(jī)，為了保證壓力機(jī)和模具正常地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合。否則在沖壓時(shí)會使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凹、凸模間隙不均和導(dǎo)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(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。工件沖裁時(shí)壓力中心的確定如圖4所示。

圖4 工件沖裁時(shí)壓力中心的確定

模具設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示，采用正裝導(dǎo)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(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件。

⑴沖頭通過螺栓和圓柱銷與上模板連接，材質(zhì)為T8A，δ值為30mm，技術(shù)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(gè)導(dǎo)套，材質(zhì)為Q235C即可。

⑶模柄為設(shè)備通用標(biāo)準(zhǔn)件，與80t曲軸壓力機(jī)相連接。

⑷凹模材質(zhì)為T8A，熱處理硬度為60～64HRC。

⑸下模板的下表面與設(shè)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(gè)導(dǎo)柱。

圖5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

⑹卸料板。設(shè)計(jì)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(dǎo)柱、導(dǎo)套。導(dǎo)柱、導(dǎo)套是組成模具的導(dǎo)向裝置，來保證動模與定模的對合問題，材質(zhì)選擇為20號鋼，技術(shù)要求為導(dǎo)柱允許兩端鉆中心孔；導(dǎo)柱、導(dǎo)套滲碳深度0.8～1.2mm；導(dǎo)柱、導(dǎo)套淬火硬度為58～62HRC。模具實(shí)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(jìn)行沖裁落料。將寬度為45mm的條料送入卸料板空槽中，導(dǎo)套沿導(dǎo)柱方向下移，沖頭隨壓力機(jī)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(chǎn)品從沖頭上退下來，落入凹模內(nèi)，從壓力機(jī)出料口進(jìn)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(jié)束語

圖6 模具實(shí)物圖

使用該落料模后，利用車間現(xiàn)有設(shè)備，提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，并且沖裁質(zhì)量穩(wěn)定，沖裁效率高，達(dá)到增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

⑴直接經(jīng)濟(jì)效益。切割與落料前后費(fèi)用對比表見表1。

表1 切割與落料前后費(fèi)用對比表

⑵間接經(jīng)濟(jì)效益。利用落料模進(jìn)行下料后，達(dá)到了降本增效，節(jié)能減排的目的，節(jié)約生產(chǎn)成本，為公司節(jié)省資金；本次工藝優(yōu)化得到了公司各部門（技術(shù)部、質(zhì)保部、下料分廠）的大力支持，充分體現(xiàn)了公司各部門為攻關(guān)質(zhì)量問題同心同力，團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

⑶質(zhì)量效益。利用數(shù)控精細(xì)等離子切割機(jī)進(jìn)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(jìn)行筋板下料后，筋板周邊光滑，無需增加去刺工序。筋板質(zhì)量和外觀得到明顯改善。

任利軍，工程師，主要從事液壓設(shè)計(jì)工作，擁有6項(xiàng)實(shí)用新型專利。