动触头冲压工艺及级进模设计

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　　摘要：本文分析了继电器动触头零件的结构特点及其冲压成形技术难点，叙述了动触头零件级进模冲压工艺及排样，介绍了模具结构设计要点，可为同类零件级进模设计提供参考。

　　关键词：动触头排样设计级进模设计

　　0引言

　　动触头零件图，生产批量较大，年产120万件以上，零件源于外销割草机中继电器内的一个零部件，工件材料T2Y2，厚度为1.5毫米。由零件图可知，该冲件结构对称，形状较为简单，拐角处圆角由模具零件加工时自然生成。考虑制成单工序模或复合模都难以产品精度，且成本较高。该冲件上的“v”字形状尺寸并没有严格要求，其作用是为了在装配时区分开冲裁件的毛刺面和光滑面，以免影响产品的实际安装使用。

　　该零件的年产量在120万件左右，属大批量生产，如采用单工序模，考虑到模具量多，冲床投入多及工人的投入也多，不利于经济性，故不宜采用单工序冲裁；由于该零件孔边距比较小，考虑到凸凹模的强度，故不宜采用复合冲裁，宜采用连续冲裁；最后考虑采用级进模进行生产，通过试样，并成功投入生产，且效率很好。

　　1零件工艺设计

　　1.1零件工艺性分析。动触头零件图纸，材料为T2Y2，厚度1.5mm，生产量大。零件尺寸不大，孔边距比较小，若将压印在复合模冲裁的过程中实现，会进一步减弱了凸凹模的强度，从而缩短了模具的寿命，采用单工序模生产的话不符合经济型的要求，所以本文考虑采用级进模进行加工。

　　1.2冲压工艺方案制定。根据零件的的形状尺寸和大批量生产的特点，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，提出了以下冲压工艺方案:

　　1.2.1先冲孔，再压印，最后落料将冲裁件与条料分离，首先冲出的孔可作后续工序的定位孔。

　　1.2.2先冲孔、压印（方案一的两道工序同时进行冲裁），再落料这样虽然减少了一个工位冲压毕业设计，但根据零件要求需要在条料的两侧增加导正孔，导正孔数量越多冲件上的孔与冲件外轮廓精度越高，且能精确步距，但随之而来的就是增加了条料的宽度及模具结构的复杂性，从而就增加了模具的加工成本。

　　1.2.3先压印、再冲孔、最后落料，若采用这种方案随之而带来的结果同第二种方案。

　　综上所述，根据零件精度要求、模具的加工成本以及模具的结构的综合考虑，最终采用方案一

　　2级进模设计

　　2.1排样图设计。在设计排样图时，因考虑到以下因素:①生产能力与生产批量；②送料方式；③冲压力的平衡(压力中心)；④材料利用率；⑤正确安排导正钉孔；⑥凹模要有足够的强度；⑦载体形式；⑧空工位的确定；⑨零件从载体上切下的方式。

　　根据条料排样原则和动触头零件的特点，经过计算机排样

　　一个步距内的材料的利用率公式：

　　η=nF/BS100%=1181.45/27

　　11.5100%=58.4%

　　式中F：一个步距内冲裁件的面积（包括小孔在内）mm2；

　　n：一个步距内冲裁件的数目；

　　B:条料宽度mm；

　　S：步距mm。

　　2.2确定刃口尺寸。

　　凸模和凹模采用配合加工方法，采用这种方法不仅容易冲裁间隙而且可以放大基准件的公差，不必检验δd（凹模的制造偏差）+δp（凸模的制造偏差）≤zmax-zmin，同时还能大大简化设计模具的绘图工作。

　　2.2.1第一个工位，工件属于冲孔，如图4所示，故先确定凸模刃口尺寸，并以此为基准件配置凹模，最小双面间隙值为0.090mm，按凸模磨损后，其尺寸变小进行计算。该尺寸属于外表面，应使其具有最大极限尺寸。

　　Bj=（B+X⊿）-δj=（4.6mm+0.750.1mm）-0.025=4.675-0.025mm

　　修正取Bj=4.68-0.01mm

　　2.2.2在第二个工位，工件属于落料，如图5所示，故先确定凹模刃口尺寸，并以此为基准件配制凸模，最小双面间隙为0.090mm，凹模磨损后尺寸变大的如图5（b）所示，有Aj1、Aj2，这类尺寸属于内表面，应使其具有最小极限尺寸。

　　Aj1=（A1max-X1）+δj1=（19.205mm-0.750.21mm）+0.0525=19.0475+0.0525mm

　　修正后取Aj1=19+0.01mm

　　Aj2=（A2max-X2）+δj2=（9.575mm-0.750.15mm）+0.0375mm=9.4625+0.0375mm

　　修正后取Aj2=9.46+0.01mm

　　2.3模具结构及装配。模具结构如图6所示，采用定距侧刃作初定位，用导正钉做精定位。装配过程是：先将凸模组件与卸料板（导正板）组件组装，再将其一起压入凹模（固定板与卸料板之间垫上两等高垫块），调整凸、凹模间隙（垫片法）液晶显示器支座级进模设计(优，最后将固定板上表面涂上红丹粉，以模架上两导柱导向，将上模板与固定板贴紧，（稍微敲两下）再将上模板与固定板分开，加工对应螺钉过孔，再将加工好的上模板以模架上两导柱导向套上，中间夹上垫板，对好，用平行夹夹紧，打两φ8的销子孔，最后将平行夹拆去，两销定位，最后将上模的四个螺钉锁紧即可。

　　3冲压力和压力中心计算

　　3.1确定冲裁力。在冲裁模设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称，它是冲裁时选择压力机、进行模具设计、校核模具强度和刚度的重要依据。

　　落料力公式：F1=KLδτ＝1.357.2mm1.5mm235Mpa=26211.9N。

　　式中，K：系数，通常取1.3；

　　L:冲裁件的周边长度。取L=（19.1mm+9.5mm）2=57.2mm；

　　δ：冲裁件的料厚。取1.5mm

　　τ：冲裁件的抗剪强度。

　　F2=πdδσb=3.144.6mm1.5mm294Mpa=6369.804N。

　　式中，σb：冲裁件的抗拉强度；

　　d：冲裁件直径。取d=4.6mm。

　　“v”字压印冲裁力公式：

　　F3=KLδτ=1.320mm1.5mm235Mpa=9165N。

　　侧刃凸模冲裁力公式：

　　F4=2KLδτ=21.324.8mm1.5mm235Mpa=22729.2N。

　　故总的冲裁力F=F1+F2+F3+F4=26211.9N+6369.804N+9165N+22729.2N≈51370N。

　　级进模排样图设计标准3.2确定卸料力和推件力。卸料力和推件力是由压力机和模具的卸料和推件装置传递的锥齿轮塑料模具毕业设计，所以在选择压力机工称压力和模具结构时，都需要对这两种力进行计算，影响这些力的因素较多，主要有材料力学性能和料厚；冲件形状和尺寸大小；凸、凹模间隙大小；排样搭边值大小及润滑情况等。该模具凹模刃口形式采用锥形刃口形式。

　　F卸=K卸F＝0.05×F=2568.5N

　　F推=nK推F＝24×0.03×F=4623.3N

　　所以，总的冲压力为：

　　F总=F卸+F+F推=2568.5N+51370N+36986.4N=90924.9N≈90925N。

　　根据工厂设备实际情况，选择型号为J23-25开式双柱可倾压力机（250KN冲床）。

　　3.3确定压力中心。为了使模具正常又平稳的工作，特别是在连续冲裁时，必须使压力中心通过滑块的中心线。

　　根据各凸模的压力中心的坐标计算模具的压力中心

　　X0=（F2X1+F3X2+F4/2X3+F1X4+F4/2X5）/F1+F2+F3+F4=[6369.8040+91656+22729.2/2（-13.01m）+26211.90+22729.2/213.01]/51370=1.07mm

　　Y0=（F2Y1+F3Y2+F4/2Y3+F1Y4+F4/2Y5）/F1+F2+F3+F4

　　=[6369.8040+916511.5+22729.2/20+26211.923+22729.2/20]/51370

　　=7.92mm

　　由此得该模具的压力中心坐标值为（1.07mm，7.92mm）。在模柄的装配时允许有一点偏差，但偏离不可太大。