2.2 U形支架多工位級進(jìn)模

1.工藝分析

圖2-4所示為U形支架彎曲件，材料為10F鋼，料厚3.0mm，生產(chǎn)批量為50多萬件/年。原沖壓工藝采用3副單工序模，具體沖壓工序如下：工序1為沖圓孔及沖切R12.5mm缺口等；工序2為45°彎曲；工序3為90°彎曲。采用單工序模生產(chǎn)所需模具較多，設(shè)備利用率低，且手工放置半成品有誤差，導(dǎo)致R12.5mm缺口處的彎曲不穩(wěn)定，達(dá)不到90°而影響制件質(zhì)量。經(jīng)分析，決定采用一副多工位級進(jìn)模沖壓。

由圖2-4可見，制件需向下彎曲成形。制件展開圖見圖2-5，其展開長度為300mm，寬為89mm。為了提高材料利用率，板料規(guī)格選用卷料。該制件成形難點(diǎn)為料較厚，彎曲90°±0.5°要求較高；R12.5mm缺口容易受后序彎曲成形的影響而產(chǎn)生變形。因此制定如下解決方案：

圖2-4 U形支架彎曲件

1）按常規(guī)設(shè)計(jì)，U形件的90°彎曲可一次性完成。由于該制件板料較厚，首先進(jìn)行45°預(yù)彎，再進(jìn)行90°彎曲，彎曲工序圖見圖2-6。

2）制件R12.5mm缺口的圓弧頂點(diǎn)離彎曲線較近（該處按合理工藝，缺口離邊距應(yīng)≥1.5t+R），因此在45°預(yù)彎曲之前，設(shè)置一道壓筋工序，使制件彎曲成形時，彎曲線剛好在壓筋位置，并使其順利完成制件彎曲，從而避免了R12.5mm缺口的變形。

圖2-5 制件展開圖

圖2-6 彎曲工序圖

2.排樣設(shè)計(jì)

該制件對邊緣的高度要求不高。為了提高材料利用率，在排樣設(shè)計(jì)時，不考慮沖切邊緣的廢料，這樣該排樣可以采用中間載體連接各工位的沖裁、彎曲及切斷等工序。制件排樣圖見圖2-7，具體工位安排如下：

工位①：壓筋。

工位②：沖圓孔及沖切R12.5mm缺口等。

工位③：45°彎曲。

工位④：90°彎曲。

工位⑤：切斷（制件與載體分離）。

圖2-7 排樣圖

圖2-8 U形支架級進(jìn)模結(jié)構(gòu)

圖2-8 U形支架級進(jìn)模結(jié)構(gòu)（續(xù)）

1—上托板 2—上墊腳 13—卸料板 14—凸模固定板墊板 5—彈簧柱銷1 6—上模座 7—墊圈 8—異形凸模 9—圓形凸模1 1O—凸模固定塊1 11—凸模固定板1 12—卸料板墊板1 13—圓形凸模2 14—凸模固定塊2 15—定位銷 16—卸料板鑲件2 17—小導(dǎo)柱 18—長圓形凸模 19—上墊腳2 2O—彈簧柱銷2 21—十字導(dǎo)柱 22—小導(dǎo)套1 23—卸料螺釘 24—彈簧 25—彈簧頂桿 26—導(dǎo)正銷1 27—凸模固定板3 28—切斷凸模 29—螺釘1 3O—切斷凹模擋塊 31—內(nèi)導(dǎo)料板3 32—切斷凹模 33—下墊腳3 34—螺釘2 35—下托板 36—等高套筒1 37—導(dǎo)正銷2 38—下墊腳2 39—內(nèi)導(dǎo)料板1 4O—凹模墊板 41—小導(dǎo)套2 42—凹模板 43—內(nèi)限位柱 44—下墊腳1 45—卸料板鑲件1 46—等高套筒2 47—導(dǎo)向頂桿 48—壓筋凹模 49—承料板墊板 5O—承料板 51—外導(dǎo)料板1 52—外導(dǎo)料板2 53—R12.5弧形凸模 54—內(nèi)導(dǎo)料板2 55—內(nèi)導(dǎo)料板4 56—模具存放保護(hù)塊 57—下模擋塊1 58—卸料板2 59—上限位柱 6O—45°彎曲凸模1 61—上模擋塊1 62—凸模固定板2 63—上墊腳3 64—卸料板墊板2 65—上模擋塊2 66—45°彎曲凸模2 67—下模擋塊2 68—下限位柱 69—45°彎曲凹模 7O—下模座 71—制件頂板1 72—導(dǎo)柱 73—下模擋塊3 74—9O°彎曲凸模1 75—上模擋塊3 76—彈簧頂板 77—卸料板墊板3 78—上模擋塊4 79—導(dǎo)套 8O—9O°彎曲凸模2 81—卸料板3 82—下模擋塊4 83—制件頂板2 84—9O°彎曲凹模 85—彈簧墊圈

3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2-8示出U形支架級進(jìn)模結(jié)構(gòu)。該模具特點(diǎn)如下：

1）步距較大，因此采用伺服自動送料機(jī)構(gòu)傳送各工位間的沖裁與彎曲等工作，并用浮動導(dǎo)料銷導(dǎo)料。

2）采用切斷凸模將已彎曲好的制件從帶料上切斷，使分離后的制件沿切斷凹模擋塊的斜坡滑出。

3）采用彈壓卸料裝置，并用彈簧組件結(jié)構(gòu)將彈簧頂桿頂在卸料板上，使卸料板在沖裁前將帶料壓平，防止沖裁及彎曲時制件產(chǎn)生翹曲。

4）快卸圓形凸模設(shè)計(jì)。為了方便圓形凸模的更換或維修，沖φ10.7mm及φ8.55mm圓孔時，采用如圖2-9所示快卸式圓形凸模結(jié)構(gòu)。其裝卸特點(diǎn)為當(dāng)安裝圓形凸模10時，先把圓形凸模10固定在快卸凸模固定塊3上，再把快卸凸模固定塊3固定在凸模固定板9上，并用定位銷2及快卸凸模固定塊3的外形對圓形凸模10進(jìn)行雙重定位，再擰緊螺釘8即可；當(dāng)更換或修模圓形凸模10時，先依次卸下螺釘7、定位銷5及快卸卸料板鑲件6，再卸下螺釘8及定位銷2，最后取出凸模組件即可。在生產(chǎn)中無需把整副模具從壓力機(jī)上卸下，可在15min內(nèi)卸下圓形凸模，可大大縮短其維修時間。

圖2-9 快卸式圓形凸模結(jié)構(gòu)

1—凸模固定板墊板 2—定位銷 3—快卸凸模固定塊 4—卸料板墊板 5—定位銷 6—快卸卸料板鑲件 7、8—螺釘 9—凸模固定板 10—圓形凸模

5）彎曲凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了方便彎曲凸模的更換或維修，在彎曲凸模后面設(shè)置螺釘固定結(jié)構(gòu)（見圖2-8A—A及B—B），即在上模座的對應(yīng)位置分別鉆螺釘過孔及螺釘頭部沉頭孔，螺釘從上模座穿過與凸模連接。當(dāng)更換或維修彎曲凸模時，把凸模固定螺釘拆掉，并用定位銷將凸模頂出即可。其更換或維修速度快，且不影響上模板的裝配精度，能保證模具重復(fù)裝配精度，延長模具使用壽命。

4.沖壓動作原理

將原材料寬89mm，料厚3.0mm的卷料吊裝在料架上，通過整平機(jī)將送進(jìn)的帶料整平后，再進(jìn)入伺服自動送料機(jī)構(gòu)內(nèi)（在此之前將伺服自動送料機(jī)構(gòu)的步距調(diào)至305.1mm）。開始用手工將帶料穿過模具的導(dǎo)料板，送至工位①第一次壓筋；依次進(jìn)入第二次為沖圓孔及沖切R12.5mm缺口等；進(jìn)入第三次為45°彎曲；進(jìn)入第四次為90°彎曲；最后（第五次）為切斷，將制件與載體分離，使分離后的制件從右側(cè)滑出。此時將送料器調(diào)至自動的狀況可進(jìn)入連續(xù)沖壓。