新模具工藝的設(shè)計與運用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-10-24 09:19:01點擊率：

　　非旋轉(zhuǎn)類拉深件是指不繞軸線旋轉(zhuǎn)所形成的曲面經(jīng)拉深而成的工件。它可是方形、橢圓形或其他不規(guī)則的形狀，在不銹鋼板料沖壓行業(yè)中較常見，如矩形件、異形件。本文例舉的玻璃門拉手柄，就是其中的一種。此拉手柄需經(jīng)過剪料、開料、拉深、切邊、兩半邊焊接、磨光等工序。其中重要工序為切邊，因為切邊后單件產(chǎn)品的高度尺寸一致性及口部端面平整性尤其重要，切邊質(zhì)量的好與壞直接影響焊接工序的質(zhì)量及焊接工藝參數(shù)的控制。因此，要使拉手柄切邊尺寸保持穩(wěn)定，就必須對拉手柄切邊工藝和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計。

　　1切邊工藝方案的確定拉手柄是兩個半邊經(jīng)焊接而成的空心件，使用材料304

　　不銹鋼，材料厚度t=1.5mm，半邊大拉伸高度h=15mm，長度為382mm.一般情況下，按常規(guī)的加工方法：先將材料拉深為帶凸緣的工件，再將凸緣切邊，然后磨平口部端面，再焊接成形。這種工藝方法較易實現(xiàn)，但存在一些不足：工序多，效率低，且磨平面后口部高低差別較大，直接影響焊接加工。而采用其他的切邊方法，也存在模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，間隙裝配一致性不易控制，模具成本高等問題。針對上述問題，在拉手柄切邊加工中，采用對角切邊模具，可高效優(yōu)質(zhì)地完成切邊任務(wù)。

　　2模具結(jié)構(gòu)與工作原理2.1模具結(jié)構(gòu)凹模12必須與平面傾斜一定的角度(X=20)，在E處開始切邊到對角F處完成切邊，這種切邊方法稱為對角切邊。上模結(jié)構(gòu)較簡單，主要由上模板3、凸模座4、凸模5組成。下模結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，除了常規(guī)的機(jī)械部分，還增加氣動部分及控制部分。?機(jī)械部分：凹模座7、加強筋13固定在下模板24上，凹模傾斜固定在凹模座上，凹模內(nèi)裝有定位11用來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的切邊高度，產(chǎn)品的切邊高度等于切刀10加料厚。頂料裝置由頂料桿16、頂料桿座15、壓力彈簧14、把手17組成。當(dāng)切邊完畢后，操縱把手推動頂料桿頂出產(chǎn)品和切刀，在壓力彈簧的作用下回復(fù)初始位置。

　　位置開關(guān)和限制開關(guān)的常閉觸點8固定于凹模座上，經(jīng)導(dǎo)線6接到控制電路;氣動部分：在墊座23上裝有直徑80mm無給油潤滑氣缸22、導(dǎo)向塊20，導(dǎo)向塊可在導(dǎo)向板25內(nèi)自由滑動，壓料桿18通過銷釘與導(dǎo)向板連接，壓料桿可繞銷釘向下轉(zhuǎn)動，用拉力彈簧19穿過壓料桿再固定于導(dǎo)向塊上，壓料桿始終平行于平面;且壓料桿的中心到工作臺的高度H，切刀的中心到工作臺的高度H，兩者要相等。8mm單電控二位五通換向閥1的一端與電磁閥2經(jīng)導(dǎo)線接到控制電路，另兩端經(jīng)氣管21接到氣缸的兩個進(jìn)氣口上來控制氣缸的工作。壓縮空氣(壓力范圍在0.051.00Mpa)經(jīng)氣管在L處或R處入氣由氣缸帶動壓料桿伸出或縮回;控制部分：主要由2個交流接觸器、1個變壓器、2個常閉按鈕開關(guān)、2個常開按鈕開關(guān)、1個位置開關(guān)和限制開關(guān)的常閉觸點組成2個安全電壓下的工作電路來控制氣缸的動作。

　　2.2工作原理

　　(1)模具的安裝調(diào)試先將上模固定于油壓機(jī)活動支板上。按油壓機(jī)點動下行按鈕，凸模下行到凹模刃口的處F，推動凹模靠向凸模，要使凹模的B面與凸模的A面緊貼在一起，無空隙，然后將下模固定于油壓機(jī)的工作臺上。按油壓機(jī)點動上行按鈕，凸模上行到凹模刃口的處E，調(diào)校好油壓機(jī)的上行、下行的行程開關(guān)。反復(fù)操作幾次，當(dāng)A、B面都無空隙時，就表明上、下模的安裝已完成。如電氣原理圖所示，按常開按鈕開關(guān)1QA，接觸器線圈1KM(3)通電，交流接觸器1KM閉合，接觸器常開觸點1KM(1)閉合形成工作回路，電磁閥YV控制換向閥，壓縮空氣在L處入氣，使氣缸帶動壓料桿伸出，推動墊座靠向切刀，要使壓料桿的C面與切刀的D面緊貼在一起，無空隙，然后將墊座固定于下模板上。按常閉按鈕開關(guān)2TA，接觸器線圈1KM(3)斷開，交流接觸器1KM斷開，電磁閥控制換向閥，壓縮空氣在R處入氣，使氣缸帶動壓料桿縮回，反復(fù)操作幾次，C、D面都無空隙，就表明墊座的位置已調(diào)整好。

　　(2)模具的運行首先將切刀放入需切邊的產(chǎn)品內(nèi)，放置平正后，一齊將切刀和產(chǎn)品放入凹模中，按常開按鈕開關(guān)2QA，接觸器線圈2KM(3)通電，交流接觸器2KM閉合，接觸器常開觸點2KM(1)閉合形成回路，電磁閥控制換向閥，壓縮空氣在氣缸L處入氣，氣缸推動導(dǎo)向塊使壓料桿緊緊壓住切刀，然后踩下油壓機(jī)的腳踏開關(guān)，凸模下行，當(dāng)凸模下行過了切邊的處E約2030mm后，凸模碰到位置開關(guān)和限制開關(guān)的常閉觸點SL，接觸器線圈2KM(3)斷電，交流接觸器2KM斷開，接觸器常開觸點2KM(1)斷開形成斷路，電磁閥控制換向閥，壓縮空氣在氣缸R處入氣，氣缸拖動導(dǎo)向塊使壓料桿縮回，此時凸模繼續(xù)下行，直至過凹模的處F，凸模在油壓機(jī)下行行程開關(guān)作用下，上升到初始位置，控縱把手壓向頂料桿，從凹模中把產(chǎn)品和切刀一齊頂出，然后取出切刀，至此完成了切邊的一個工作循環(huán)。

　　3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點3.1控制電路的設(shè)計控制電路主要有2個安全電壓下的工作回路。回路1主要是用于模具的安裝和調(diào)試，相當(dāng)于手動檔;回路2主要用于模具的動作和使用，相當(dāng)于自動檔。在2個回路之前接有常閉按鈕開關(guān)1TA，相當(dāng)于整個控制電路的總停止開關(guān)，起安全保護(hù)作用?；芈?的工作過程：通過常開按鈕開關(guān)1QA、常閉按鈕開關(guān)2TA使交流接觸器1KM斷開或閉合來控制電磁閥YV工作，通過換向閥使氣缸有伸出或縮回的動作?；芈?的工作過程：通過常開按鈕開關(guān)2QA使交流接觸器2KM閉合來控制電磁閥工作，通過換向閥使氣缸有伸出的動作，直到位置開關(guān)和限制開關(guān)的常閉觸點SL斷開來控制電磁閥工作，通過換向閥使氣缸有縮回動作。

　　RD.熔斷器1TA.2TA.常閉按鈕開關(guān)1QA.2QA.常開按鈕開關(guān)1KM.2KM.交流接觸器1KM(1).2KM(1).接觸器常開觸點1KM(2).2KM(2).接觸器常閉觸點1KM(3).2KM(3).接觸器線圈YV.電磁閥SL.位置開關(guān)和限制開關(guān)的常閉觸點(行程開關(guān))3.2壓料桿的防撞裝置設(shè)計如控制電路或氣缸有故障時，凸模就會撞斷壓料桿。安裝了防撞裝置，凸模就不會撞斷壓料桿，只會撞開壓料桿，如導(dǎo)向塊和壓料桿示意圖所示，防撞裝置的工作原理：當(dāng)凸模碰到壓料桿，壓料桿繞銷釘向下轉(zhuǎn)動，避開凸模，讓凸模繼續(xù)下行，拉力彈簧的作用是使壓料桿回復(fù)水平位置，又因為壓料桿的B面頂住導(dǎo)向塊的A面，壓料桿不能向上轉(zhuǎn)動，只會停留在水平位置上。

　　3.3壓力設(shè)備的選用采用Y28系列四柱雙動油壓拉深機(jī)，公稱壓力2000kN，具有半自動、自動、點動功能及光電保護(hù)裝置。

　　3.4凸凹模材質(zhì)的選用凸凹模均采用抗耐磨冷作模具鋼：Cr12，淬火硬度為5862HRC.

　　4設(shè)計計算4.1切邊加工的沖壓力計算對角切邊的切邊力主要是沖裁力，即切邊力F=沖裁力F0F=F0=KtLb式中：K為系數(shù)，取1.3;t為材料厚度，取1.5mm;L為口部端面中性層弧長，取785.4mm;b為材料抗剪強度，取460MPa.F=F0=1.3　1.5　785.4　460=704.5(kN)查油壓機(jī)的公稱壓力為2000kN，故油壓機(jī)的選用是符合要求的。

　　4.2直徑80mm無給油潤滑氣缸的推力計算切刀的重量：G=V式中：為切刀的密度，取16g/cm3;V為切刀的體積，取216998.5mm3。G=16　216998.5　9.8/10000000=34(N)。查氣缸的推力F=2513N，故氣缸的選用是符合要求的。

　　4.3凸模的強度計算

　　凸模的強度通常要核算小斷面的壓應(yīng)力。凸模刃口接觸應(yīng)力k=Ltb/Fk([]式中：L為沖件輪廓周長，取789.7mm;t為沖件材料厚度，取1.5mm;b為材料抗剪強度，取460MPa;Fk為凸模接觸面積，取接觸寬度為t/2，取680.3mm3;[]為凸模材料的許用應(yīng)力，對于常用合金模具鋼，取18002200MPa.k=789.7　1.5　460/680.3=800(MPa)。k<[]，故凸模的強度是符合要求的。

　　4.4凹模強度計算[4]凹模強度一般只核算其受彎曲應(yīng)力時的小厚度Hmin。Hmin=3P[彎](b/a)(1 b2/a2)式中：P為沖裁力，取704500N;[彎]為凹模材料的許用彎曲應(yīng)力，取490Mp;a為常數(shù)，取30;b為常數(shù)，取382.Hmin=3　704500490(382/30)(1 3822/302)=18.4(mm)H凹模=40mm>Hmin，故凹模的強度是符合要求的。

　　5結(jié)束語該模具充分展示了機(jī)械設(shè)計、氣動設(shè)計、控制電路設(shè)計的巧妙結(jié)合，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，動作安全可靠，生產(chǎn)效率高，工藝質(zhì)量好，尺寸一致性好，適用于大批量生產(chǎn)，而且使用效果良好，加工質(zhì)量穩(wěn)定，在非旋轉(zhuǎn)類拉深件的切邊加工技術(shù)中有一定的新穎性、先進(jìn)性、實用性。

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