超薄料冲压级进模结构的优化

faster2008

冲压级进模是在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。它在一副模具上的不同区域完成多道冲压成型工序的一种精密、高效、复杂的冲压模具，在一副模具内可以完成零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形等工艺。它是精密、高效、多工位的模具，其结构比较复杂，设计与制造周期也比较长，因此对其使用也有较高的要求。冲裁级进模相对于其它的冲压模具，如单冲模、复合模等具有生产率高，精度高的特点。同时构成级进模的零件数量多、结构复杂，凸模位置、凹模孔位等位置精度要求高。因此一般应采用导向机构。它的结构及工艺都比较复杂。
         
        目前，我国一些厂家自己通过摸索制造出了冲压超薄料的级进模，促进了产品向小型化，多功能化，多方向的发展。目前，美国、西欧、日本等世界发达国家，生产片式钽电容载带因其设计制造模具的结构工艺不同，而代表着两种发展趋势。以美国为代表的西欧国家，模具结构采用整体拼装，制造工艺简单，且他们的加工精度较高，制造周期短，但模具维修费用高，寿命低。以日本为代表的亚洲国家和地区，模具结构采用分体嵌拼，制造工艺复杂，尤其是微型零件的精细加工技术，因而模具成本高，但模具维修简便、寿命高。
         
  P5 d/ j( \+ o- [$ R# U6 ^        以下是我们现在的超薄料级进模在常用结构设计与其它发达国家之间的比较，并结合我们现在的实际加工水平，以进一步优化目前的超薄料级进模。
9 ]  n+ |5 G. L" d3 q         
" K; I9 W2 \# ^4 x' i% F4 S        一、模具的整体结构
         
        一般而言，传统的模具结构为八块板结构或九块板结构。八块板即是上下模座、凸模固定板、凸模垫板、凹模固定板、凹模垫板，卸料板、卸料垫板。九块板结构即是加上了一个导料板。当不方便安装导料块，或者导料块安装太零散，无法完全起到导料的作用的时候，就用到了导料板。但是由于导料板调整不方便，以及在卸料板上要铣出一定厚度的让位槽，削减了卸料板的强度，一般可以用导板块的情况下不使用导料板。传统的八块板的结构是八块的除厚度以外，八块板大小一样，安装叠加起来。但是现在经过改进，采用的方式是将凹模固定板的厚度由以往的20毫米，减为8毫米，同时为了防止板料的淬火变形，将其宽度变窄，同时将其在长度方向转为几块固定板拼装起来。同时将凹模垫板厚度加厚同时做成凹形，将凹模固定板安装于垫板的槽中。这样的安装大大减少了凹模固定板的厚度，也就同时减少了凹模镶拼块的厚度。由于凹模镶拼块采用的是高硬度合金，材料的成本比板块的成本高许多，进行这样的结构改进也就大大的节约了成本。但由于凹模固定板由以前的一块变为多块的拼装，就会产生累积误差，这就要求加工精度非常的高，但他的可换性及维修就很方便了。相同的情况用于卸料板和卸料固定板，将卸料垫板的厚度加厚并且加工成凹形，将卸料固定板安装于凹槽内，同时大大的节约了卸料块的材料，卸料垫板的厚度也保证了卸料部分的强度。凸模固定板和凸模垫板的固定方式也可以用同一方式，这样凸模的固定部分变短，整体的凸模也变短了，也就节约了凸模的合金材料，而且对于小型凸模，同时还不易断。因为小孔冲裁的时候，因为凸模太细小，如果长度太长，在冲压过程中，一旦定位发生偏移，就会断掉。如上图所示：
: r. a/ e/ F1 a+ p% m         

http://www.industrysourcing.com/upload/magazines/uploadpic/S_135640400412161326572.gif

        二、凸模和凹模的结构及紧固方式
' i) p- p0 p: y" H         
6 B" q( @( j- B. t! ^) Q8 {6 R, V; W& i        凹模的结构可分成整体式和镶拼组合式两类。而镶拼式结构模具与整体式结构模具相比，具有工艺性好、能够变内形加工为外形加工、能够降低对设备加工能力的要求、便于更换损坏的工作零件和方便加工以及节约模具材料等优点，所以将模具的结构形式设计成镶拼结构（或称之为拼合结构），不仅能缩短模具的生产周期、降低生产成本、提高经济效益，而且最重要的是能提高模具的制造精度，保证产品的质量。
$ O% f- h: n6 Q5 v5 ?7 P6 F         
        在日本国家，它们的大部分超薄料的模具的凹模的结构都是采用镶拼式的。采用镶拼组合主要为了便于锻造和热处理，便于加工。同时在凹模的镶拼外，他们在凹模的周围还加有镶块，这是为了保护凹模的多次反复装、卸不被损坏，镶拼结构体现了他们以人为本的思想，使模具便于维修更换易损部分，同时也实现了其凹模的互换性。而在欧洲大部分国家，他们的凸、凹模结构却大都是采用整体式的。对于他们来说，他们充分相信他们的加工工具，这样安装的凸凹模可以减少了拼装件所产生的累积误差，但其互换性却很差，一旦有部分损坏，就得整个凹模进行更换，而不像日本的只需要更换部分镶块。对于我国，从我国大部分企业的加工手段的加工设备的实际情况出发，一般都应采用镶拼的结构，这样对于原材料可以大大的节省，并对于后期的修改和维修，以及配件的更换都极为的方便。也可以在实际的安装过程中进行调整累积误差，用后期的装配来弥补加工的不足。此外，卸料块的设计模式也和凹模镶块一样采用拼装式的，只是由于卸料块是精确定位的，而且它不受很大的力，在冲压过程中，一般不容易损坏，所以在它的周围没有用于维修等钢型镶块。在级进冲压模中，凸模是安装于凸模的固定板上，由于精密多工位级进冲压模的凸模的精确定位是用卸料块来导向定位的，即卸料块和凸模的间隙比凹模和凸模间有间隙还要小，为了方便定位，凸模式的固定方式采用浮动式的，即凸模与凸模固定板间有一定的间隙，凸模安装于凸模固定板上可以摇动，再由卸料块精确定位后和凹模配合。如下图所示：
         

http://www.industrysourcing.com/upload/magazines/uploadpic/S_13564040041216132755.gif

6 F9 c- u! W: E* I        三、定距、定位装置
         
. ~. E. I. ?; u        确定合适的定距、定位方式不仅有利于提高冲压件的质量，而且便于操作和确保冲压完全生产。
' C# \# g. v! h. @         
        挡料是材料送进过程中最基本的定距方式。在级进冲压模中一般采用有自动送料方式，也可以用侧刃来进行挡料。这也是大多数的挡料方式。但侧刃定距，增加了条料的宽度，降低了材料的利用率。同时也增加了凹模的冲裁刃口，制模相对的增加了困难。
1 A6 G2 c& ^2 u! ]5 ?# q         
        定位的方式较多，可利用外形或内孔甚至冲制工艺孔来定位。用导正销导正精确定位是模具结构中常见的型式。一般借助冲件上的孔或条料上的工艺也采用定位钉定距。但是由于第每冲一次需把材料从定位钉上脱出后再送至预定位置，这时对产品的变形会有所影响，因此它适用于较薄的冲件材料。为了防止材料在导正过程中的变形，一般相应的位置安有抬料钉和导料块。导料块可以帮助条件从导正销上脱出来，抬料钉可以帮助条料从凹模抬起而送至预定位置。对于采用侧刃和导正销定距定位的级进模，级进模的送料准确程度直接影响冲件的尺寸精度。在侧刃和导正销组合使用时，侧刃作为送料的粗定位，导正销作为精定位。采用导正销导正时，可利用冲件上的孔作导正销孔，也查在条料的合适部位冲制工艺孔作导正用。不论何种方式，导正销应设置在与冲孔凸模邻近的下一个工步上，以便减少送进的积累误差，提高导正精度。两导正销之间应有足够的距离，有利于导正。
         

http://www.industrysourcing.com/upload/magazines/uploadpic/S_135640400412161327185.gif

" z9 s  T- H9 a8 J0 z        四、卸料装置
         
9 k5 n# i2 M) i' ?' V9 _8 k$ i- ?        用卸料板卸料是最常见的卸料方式。带导向的弹压卸料板由于运动平稳，并能对细小的凸模工作端起到保护作用，在小孔冲模以及复杂的级进模中得到很好的应用。一般的卸料装置的导向方式是在卸料板上装有导套，小导柱安装于凸模固定板上，同时凹模也安装有小导套，通过小导柱与卸料板和凹模上的导套的相同定位，来进行导向。但现在我们采取的方式是将导柱安装于卸料板上，导套安装于凹模固定板和凸模固定板上，在凸模固定板上装在滚珠进行滑配合，而在凹模固定板上没有滚珠，进行精定位。这样可以将卸料板分别定位，定位精度更高，有了小导柱、小导套的导向，提高了卸料板的运动精度，对于小凸模的工作端起到了保护作用。这在薄料的小孔冲裁中常用到。此外对于卸料板的固定方式一般是用内六角螺钉，采用等高空心套管（一般俗称为等高柱）和垫圈来保证卸料板安装后与模板平行，这是因为一般模板的加工再好，也难以保证模板的整人平面的平整度，而采用等高柱，因为加工面积小，加工精度高，而可以保证卸料板与模板的平行度。同时可以通过改变套管和垫圈的高度即可改变和调整卸料板的高度位置。
$ ^! l* [$ c3 `. h7 v% B6 S4 {         
4 g" a; b' ?+ U# k        五、弹顶、推出装置
' A. ]' J2 U, Y         
0 Y+ @$ p( g/ X1 e" q2 Q        弹顶装置是利用装于下模部分的弹性体的弹力将工件从下模顶出。一般模具上常用的是抬料钉和抬料块。日本的模具常见结构是将导料装置和抬料装置设计在一起，即导料块即起到导料的作用，同时它是活动式的，下面装有弹簧，也可以起到抬料的作用。但在实际应用中发现，这样的装置产品容易变形。因此有实际应用中最常用的还是将抬料钉和导正钉一上一下的置于同一位置，同时在抬料钉的中央设置让位孔，用于让位抬正钉。同时以前的模具为了防止导正钉带料，在导正钉的两侧设置有导料块，同时起到将带料脱离导正钉的作用。但是这样的效果并不理想，因此现在对导正块进行改进，将导料块置于抬料钉的周围，同时同时做成异形用于让位导正钉和抬料钉，这亲样它能够防止导正钉带料，同时抬料钉又能够及时将带料从凹模面上抬起，进行送料到预定的位置。在弯曲工位，一般是在弯曲的凹模孔内安装有抬料块，但是如果弯曲部位太小，顶料块就安装不方便，且当材料很薄时，凹模孔内的抬料块会将产品顶变形，这时就要在弯曲工位的两边装上尺寸较大的抬料块，用于将产品从打弯的凹模孔中顶出，又不使产品变形。
         

http://www.industrysourcing.com/upload/magazines/uploadpic/S_135640400412161328187.gif

        推出装置是利用装于上模部分的顶板、推杆、推块将工件或废料从上模上推出。为了避免工件和废料散落在模具工作面上，在推出过程中可利用压缩空气将其吹离模具。在新加坡的级进模具上在凸模的中央有小孔，这些小孔是通气孔，是用于气流从凸模的尾端送入，从刃口端送出，这样可以将废料吹入落料孔中，而不至于散落到条料上，从而在冲压过程中在条料的表面上留有痕迹。如果凸模太小了，这时凸模就无法小孔加工了。这时就在凹模垫板上加工有气流槽，利用所流将废料吸入到落料孔中。
         
        我们与发达国家在模具的设计与制造以及模具材料等有些方面已达到了先进水平，但在模具设计方面，整体上还存在差距，例如设备的精度和制造过程中的累积误差，这就需要我们的设计人员根据各自的实际情况对级进模具结构方面进行的优化，如当加工精度不高的时候，就应该采取相应的措施，变换结构来进行弥补。在实际的生产过程中，模具的精度不仅是影响着产品的精度同时也影响着模具的寿命。同时在整个模具的结构中也要根据产品的实际情况来，例如产品的废料形状，对废料进行的分割，这些都决定了凹模的形状，以及凹模与凸模之间的间隙等。（完）