1引言
圖1所示的定位橋作為某型低電器中的重要橋接零件,除在裝配關(guān)系上對其它結(jié)構(gòu)件起定位作用外,還具有產(chǎn)品電性能轉(zhuǎn)換功能,且其頭部露在產(chǎn)品外,因此表面質(zhì)量要求也較高。由于產(chǎn)品批量大,在流水線上自動(dòng)裝配,故對其一致性要求也高。因此為滿足生產(chǎn)批量和質(zhì)量要求,在多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)合工廠工藝水平,合理擬定成形方案及優(yōu)化模具結(jié)構(gòu),在實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的同時(shí),確保了各項(xiàng)質(zhì)量特性及其一致性。
2零件成形工藝分析
由圖1知,零件外形尺寸不大,總體呈z形,并附有多處垂直彎曲,成形時(shí)易相互干涉,零件不僅尺寸精度要求高,其中18.9±0.04mm和10.8mm尺寸須經(jīng)兩次彎曲后獲得,故其精度較難保證,而且形位公差要求也高,各個(gè)彎曲形狀的角度公差小于±0.5°。同時(shí),零件有3處彎曲屬細(xì)長臂或偏置（彎曲處輪廓形狀不對稱）彎曲,由于成形摩擦及材料流動(dòng)不均等因素的作用,將可能在彎曲時(shí)發(fā)生扭曲現(xiàn)象而影響成形質(zhì)量。如對零件尾部1～4mm形狀的成形,由于其呈細(xì)長形且不對稱,折彎段又短,因此,在成形方案擬定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需更多地考慮確保各彎曲處成形質(zhì)量及穩(wěn)定性。
另外,圖中還要求沿15.4mm尺寸將其頭部沖裁后,即獲得該產(chǎn)品系列的另一種零件,故應(yīng)考慮在同副模具上完成兩種不同零件的生產(chǎn)。圖2為零件展開圖,由于其頭部有一45°壓斜,故該尺寸在計(jì)算展開長度時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少。
圖1零件屬小型精密沖壓件,從結(jié)構(gòu)形狀上看,成形工藝性較差,但由于材料為厚 t =0.8mm的t2鍍錫銅帶,沖壓性能和成形穩(wěn)定性好,因此,經(jīng)合理安排成形順序和穩(wěn)定的載體設(shè)置并結(jié)合可*的模具結(jié)構(gòu),可確保成形質(zhì)量,從而可采用多工位級(jí)進(jìn)模成形。
3零件成形方案擬定
由以上分析知,由于零件彎曲成形處多,因此,合理安排各形狀成形順序,避免成形時(shí)相互干涉和優(yōu)化載體設(shè)置是零件順序成形的關(guān)鍵。由于零件成形工藝方案擬定過程也是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過程,故排樣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合零件結(jié)構(gòu),特別是模具將生產(chǎn)兩種零件而使載體合理設(shè)置受到限制等具體情況和工廠工藝水平等因素綜合考慮,因此,在其輪廓形狀的分解時(shí),應(yīng)注意先沖裁帶料中間形狀,以獲得帶料在模內(nèi)較多的導(dǎo)向長度和穩(wěn)定的載體。成形工位的安排應(yīng)盡量集中,從而減少模板上讓位孔的設(shè)置,以利于提高模具強(qiáng)度?？傮w上還應(yīng)盡量做到?jīng)_裁部分與成形部分的相對分離,便于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
介于以上考慮,擬定了圖3所示的成形排樣方案。由圖3知,該成形方案共由17個(gè)工位完成零件的成形;其中在第1工位,沖裁導(dǎo)正孔的同時(shí)還安排了零件各小孔的沖裁,并利用側(cè)刃沖裁獲得了零件相應(yīng)輪廓。在第2至第7工位安排了成形輪廓沖裁,在各沖裁形孔的分解時(shí),盡量考慮先沖中央輪廓,增加帶料在模內(nèi)的導(dǎo)向長度和載體剛性,并便于鑲件設(shè)計(jì),優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。第8工位為零件頭部的45°冷鐓壓斜成形,第9工位設(shè)置沿15.4mm尺寸沖裁的凸模,通過該凸模,實(shí)現(xiàn)對兩種不同零件的產(chǎn)。第10工位安排了兩處彎曲成形,獲得零件圖中8.8mm尺寸,并作10.8±0.04mm尺寸的預(yù)成形,第11工步空位。第12工位通過向下彎曲對9.2mm尺寸作預(yù)成形,第13工位為空位。第14工位向上彎曲獲得零件的10.8±0.04mm和9.2mm等尺寸。第15工位作零件尾部細(xì)長臂下彎曲成形。至此完成零件各彎曲成形,在第16與第17工位間分離載體后,以上出件方式獲得零件。
該方案中,除需成形輪廓部分先沖裁外,零件其余輪廓均在成形后沖裁,故排樣載體剛性好,且?guī)Я显谀?nèi)導(dǎo)向距離長,各工位間送進(jìn)平穩(wěn)、可*。
由于排樣方案考慮生產(chǎn)兩種零件,故在生產(chǎn)另一沿15.4mm尺寸沖裁頭部的零件時(shí),會(huì)使材料利用率降低,但在結(jié)合制模成本與生產(chǎn)批量等方面因素綜合考核后,認(rèn)為該方案仍為比較合理的設(shè)計(jì)。
4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4為模具結(jié)構(gòu),模具總體上采用三板式結(jié)構(gòu),導(dǎo)向系統(tǒng)由裝配在卸料板2上的4根導(dǎo)柱與裝配在上下模座的一字軸承組成。卸料板通過彈壓系統(tǒng)3與上模座部分柔性聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)沖壓工作時(shí)對材料的先壓緊后沖裁成形及回程時(shí)卸料。為便于制造時(shí)的調(diào)整和維修,模具不僅在凹模刃口上采用鑲件形式,而且相應(yīng)形孔的卸料板和固定板亦采用鑲件形式,如圖4中件11所示。
由于零件結(jié)構(gòu)及在模內(nèi)的讓位要求,材料浮動(dòng)送進(jìn)的浮動(dòng)量較大,故模具采用送進(jìn)摩擦較小的浮動(dòng)銷完成材料的浮動(dòng)送進(jìn)。同時(shí),模具還設(shè)置了材料送進(jìn)的光電式安全檢測裝置6。另外零件分離廢料后采用上出件形式出模,故模具設(shè)置了壓縮空氣通道系統(tǒng)9,在零件與載體分離后,由壓縮空氣將其吹出模外。
4.2換模機(jī)構(gòu)介紹
由于模具將生產(chǎn)同一系列的兩種零件,故模具設(shè)計(jì)了凸模切換裝置。根據(jù)生產(chǎn)需要,通過調(diào)節(jié)圖4中雙螺塞7和壓緊銷8的位置,可控制凸模的工作情況。即需生產(chǎn)沿15.4mm尺寸沖裁的零件時(shí),可通過螺塞和壓緊銷壓緊凸模,使其將零件頭部沖切掉。需生產(chǎn)帶頭零件時(shí),則松開螺塞一定行程,使凸模不參加沖裁,從而實(shí)現(xiàn)兩種零件的生產(chǎn)。
該機(jī)構(gòu)簡單可*,且不占模具空間,操作方便,實(shí)際應(yīng)用證明是切實(shí)可行的。
4.3成形鑲件的設(shè)計(jì)說明
由于零件結(jié)構(gòu)限制不便于在模內(nèi)設(shè)置整形工位,為控制各彎曲成形角度誤差,各成形鑲件在折彎線上均設(shè)置了成形凸筋,通過增加彎曲線上材料的塑性變形程度來控制回彈,并在適當(dāng)處開設(shè)成形后角,從而確保角度公差要求。
由于零件尾部為細(xì)長臂且偏置（不對稱）處彎曲成形將產(chǎn)生扭曲（成形后1.5mm尺寸向下垂）,故在其成形的凹模鑲件上設(shè)置了限位塊,以控制其成形方向,獲得規(guī)整的形狀。
另外,考慮到第l0工位成形時(shí),由于帶料為單側(cè)載體且連接處材料細(xì)長,易引起載體剛性差以及成形處與之偏置,同時(shí)由于變形摩擦不均等將造成零件頭部歪斜,故在其卸料推塊上設(shè)置了輔助定位結(jié)構(gòu),如圖5所示。通過推塊上的定位凸臺(tái)限制材料因受拉而引起的偏斜,保證了零件的形狀公差要求。
5結(jié)束語
由于模具設(shè)計(jì)在ugii上完成,利用ugii強(qiáng)大的復(fù)合建模技術(shù),對模具進(jìn)行設(shè)計(jì),且可通過其裝配功能進(jìn)行干涉和間隙檢查,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不足并通過參數(shù)進(jìn)行修正,不僅提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量,而且通過網(wǎng)絡(luò)傳送線切割程序,避免了人為出錯(cuò)。