2.9 65Mn鋼窗簾支架彈片多工位級進模

1.工藝分析

彈片是窗簾支架的主要零件之一。圖2-31所示為窗簾支架彈片。其制件中6.88mm×2mm的方孔，與R14mm的邊緣最近距離為2.5mm，符合沖裁要求；制件中有三處圓角半徑分別為R1.5mm、R1.8mm和R2.3mm，均大于彎曲件的最小彎曲半徑；彎曲部分的邊長度均符合要求。此材料回彈較大，角度回彈經驗值為2°～3°。

圖2-31 窗簾支架彈片

此制件對帶料的纖維方向要求特別嚴格。因為此制件在沖壓加工完畢之后，再進行熱處理，如果纖維方向同彎曲線平行，在生產中引起彎曲之后制件開裂、斷裂現象，導致在使用中對彈片的彈性質量有較大的影響。完成此制件需要經過沖孔、落料、彎曲等工序，若采用單工序模，生產效率低，制件精度無法保證，滿足不了生產的需求。故選用級進模生產，這樣可以降低加工成本，提高生產效率，使制件質量更穩定。

2.排樣設計

根據圖2-31所示，該制件有毛刺方向的要求，需向下彎曲成形。計算出毛坯總長度L=60mm（見圖2-32）。為了提高材料利用率，板料規格選用卷料來沖壓。裁料方式為直裁，這樣使得彎曲線與板材纖維方向垂直，能很好地發揮彈片的彈性作用。排樣圖見圖2-33，該排樣在工位①設置有切舌結構。它是在帶料送料過多時起擋料作用，這樣可以代替邊緣的側刃，從而提高了材料利用率，在生產中使送料如同有側刃一樣穩定。具體工位如下：

工位①：沖導正銷孔，沖長圓孔及切舌（工藝上考慮而設）。

工位②：沖孔，沖切廢料。

工位③：沖切廢料。

工位④：彎曲（100°彎曲）。

工位⑤：空工位。

工位⑥：“U”形彎曲。

工位⑦：負角度彎曲。

工位⑧：空工位。

圖2-32 制件展開圖

工位⑨：彎曲。

工位⑩：沖切載體與制件的連接廢料（制件與載體分離）。

3.模具結構設計

圖2-34所示為65Mn鋼窗簾支架彈片多工位級進模結構。該模具結構特點如下：

圖2-33 排樣圖

圖2-34 65Mn鋼窗簾支架彈片級進模結構

1—卸料板墊板1 2—小導套1 3—小導柱 4—導正銷孔凸模 5—方形凸模 6—凸模固定板墊板1 7—圓形導正銷 8—卸料板頂桿1 9—凸模固定板1 10—卸料板1 11—彎曲凸模6 12—卸料板頂桿2 13—卸料螺釘 14—凸模固定板墊板2 15—凸模固定板2 16—彎曲凸模1 17—卸料板墊板2 18—彎曲凸模2 19—彎曲凸模3 20—卸料板2 21—彎曲凸模4 22—彎曲凸模5 23—長圓形導正銷 24—上模座 25—凹模墊板2 26—切斷凹模 27—制件頂出器 28—下模頂桿4 29—導柱 30—彎曲凹模5 31—下模座 32—彎曲凹模4 33—下模頂桿1 34—彎曲頂塊1 35—彎曲凹模3 36—彎曲凹模2 37—螺塞 38—下模頂桿3 39—凹模固定板2 40—彎曲凹模1 41—下模頂桿2 42—彎曲頂塊2 43—凹模墊板1 44—異形凸模4 45—異形凹模3 46—凹模固定板1 47—螺釘 48—擋料頂塊 49—彈簧墊圈 50—異形凹模2 51—異形凸模2 52—浮動導料銷 53—導正銷孔凹模 54—小導套2 55—承料板墊板 56—承料板 57—切舌凸模1 58—切舌頂塊1 59—外導料板1 60—外導料板2 61—切舌凸模2 62—切舌頂塊2 63—切舌凹模 64—橢圓形凸模 65—橢圓形凹模 66—異形凸模1 67—異形凸模3 68—異形凹模1 69—異形凸模5 70—異形凹模4 71—上限位柱 72—下限位柱 73—切斷凸模

1）采用內、外雙重導向。外導向采用四套精密滾珠鋼球導柱、導套，保證上，下模座導向精度；內導向采用八套固定在凸模固定板上的滑動小導柱，以及分別固定在卸料板及凹模固定板上的小導套導向。

2）采用滾動式自動送料機構，傳送各工位之間的沖裁及成形工作。用工藝切舌及導正銷作為帶料的精定位，可保證較高的送料精度。用浮動導料銷導料、頂桿抬料，利用切斷凹模將已成形的制件從帶料上切斷，使分離后的制件左側尾部下裝有輕微的制件頂出器27向上頂，使制件沿著凹模固定板2（件號39）的斜坡滑出。

3）模具零部件的材料選用。凸模、凹模等各零件采用SKD11（其熱處理硬度為60～62HRC）；凸模固定板、卸料板、凹模固定板采用Cr12MoV（其熱處理硬度為55～58HRC）；凸模固定板墊板、卸料板墊板及凹模墊板采用Cr12（其熱處理硬度為53～55HRC）。凸模與凸模固定板的配合間隙單面為0.01mm；凸模與卸料板之間的配合間隙單面為0.01mm；導正銷與卸料板的配合間隙單面為0.005mm；凹模鑲件與凹模固定板為零對零配合；浮動導料銷與凹模固定板之間的配合間隙單面為0.015mm。

4）卸料板采用彈壓卸料裝置，可在沖裁前將帶料壓平，防止沖裁后的帶料翹曲。

5）關鍵零部件設計

①凸模設計。階梯式凸模結構如圖2-35所示。設計成階梯式結構可以改善凸模強度，且經過校核，該凸模在沖裁力作用下不會發生抗壓失穩。

②快速更換凸模設計。該模具個別凸模較單薄，可從上模座直接卸下螺塞取出凸模（詳見圖2-35所示）。其余統一用螺釘固定（詳見圖2-36所示），在凸模后面攻有螺紋孔，即在凸模固定板墊板2和上模座1的對應位置，分別鉆螺釘7過孔及螺釘頭部通孔，螺釘7從上模座1穿過凸模固定板墊板2與凸模4連接。當凸模4需要更換和修磨時，把凸模固定螺釘7拆掉，并用頂桿從凸模固定板3中頂出即可，不必松動聯接凸模固定板3與上模座1連接的螺釘和定位銷，也不必拆掉卸料板6。這樣更換凸模速度快，而且不會影響凸模固定板的裝配精度。

圖2-35 階梯式凸模結構

1—上模座 2—凸模固定板墊板 3—凸模固定板 4—凸模 5—卸料板墊板 6—卸料板

圖2-36 快速更換凸模結構

1—上模座 2—凸模固定板墊板 3—凸模固定板 4—凸模 5—卸料板墊板 6—卸料板 7—螺釘

6）制件負角度成形設計。此制件的左右各有一個60°及70°彎曲成形（見圖2-31）。常規的設計是用斜楔配合側滑塊的結構成形。一般是先成形“U”形彎曲（90°彎曲），再成形60°及70°彎曲。其沖壓動作是：先在前一工序成形“U”形彎曲（見圖2-37a）；再用斜楔插入側滑塊，成形60°及70°彎曲（見圖2-37b）。前一工序“U”形彎曲外形的長度為39.98mm；經過斜楔配合側滑塊結構成形60°及70°彎曲后，彎曲外形的長度仍為39.98mm。從圖2-37a與圖2-37b的彎曲外形尺寸比較，這兩者外形的尺寸長度沒有發生變化，但此結構較為復雜，在該模具上制造困難。

圖2-37 負角度彎曲成形用斜楔配合滑塊工序示意圖

a）前一工序“U”形彎曲工件 b）后一工序60°及70°彎曲工件

為了使模具制造簡單化，該工序左側60°彎曲采用懸空壓彎成形結構，彎曲頂塊采用彈性結構，此頂塊既可作彎曲成形后頂出作用，又可作工序件在彎曲成形過程中限位作用（見圖2-38a）。沖壓動作：上模下行，當前一工序的90°彎曲頭部接觸到頂塊的左側時，受到頂塊側面的限制，彎曲件的頭部不能往下進行走動，使彎曲后的尺寸穩定性好。70°彎曲采用彎曲凹模4（圖2-34的件號32）的斜滑塊助卸料結構。利用此成形方式，使前一工序的彎曲外形的尺寸線，與后一工序的彎曲外形的尺寸線發生了改變。根據經驗值所得：60°彎曲的一側相對應在工位⑥90°彎曲成形（見圖2-33）時，將彎曲線向外移1.0mm（見圖2-39）；70°彎曲的一側相對應在工位⑥90°彎曲成形（見圖2-33）時，將彎曲線向外移0.75mm（見圖2-39）。從而得彎曲外形的長度為41.73mm（見圖2-39）。沖壓動作如下：上模下行，當前一工序90°彎曲件被卸料板與彎曲頂塊在彈簧的受力下壓緊工件，進入彎曲凹模壓彎成形。右側70°彎曲凹模4（圖2-34的件號32，下同）也是采用彈性結構（為負角卸料，該彎曲凹模采用斜滑塊結構）。當卸料板與彎曲凹模4在彈簧的受力下壓緊，凸模再往下彎曲成形。模具回程時，彎曲凹模4的斜滑塊隨著斜面的軌道向上移動，當制件的負角位置同彎曲凹模4的斜滑塊完全脫離（見圖2-38b），下模頂桿及導向頂桿順利地把料帶抬起，送往下一工位。

注意：以上負角彎曲成形60°及70°是同時進行的。

圖2-38 簡單化式負角度彎曲成形結構

a）模具閉合狀態 b）模具開啟狀態 1—上模座 2—凸模固定板墊板 3—凸模固定板 4—卸料板墊板 5—卸料板 6—60°及70°彎曲工件 7—凹模固定板 8—凹模墊板 9、10—下模頂桿

4.沖壓動作原理

將原材料寬34mm、料厚0.7mm的卷料吊裝在料架上，通過整平機將送進的帶料整平，然后進入滾動式自動送料機構內（在此之前將滾動式自動送料機構的步距調至64.05mm）。開始用手工將帶料送至模具的導料板，直到帶料的頭部覆蓋導正銷孔凹模。這時進行第一次沖導正銷孔，沖橢圓孔及切舌；然后進行第二次為沖孔，沖切廢料；第三次為沖切廢料；第四次為彎曲（100°彎曲）；第五次為空工位；第六次為“U”形彎曲；第七次為負角度彎曲；第八次為空工位；第九次為彎曲；最后（第十次）為沖切載體與制件的連接廢料（制件與載體分離），使分離后的制件被左側尾部下安裝的制件頂出器（圖2-34的件號27）向上頂，使制件沿著凹模固定板2（圖2-34的件號39）的斜坡滑出。這時將自動送料器調至自動的狀況，可進入連續沖壓。