邊料載體排樣中隱橋模具設計論文

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1邊料載體與隱橋

載體是指成形制件的排樣中用來運載制件向前送進的那一部分工藝材料，邊料載體是利用帶料搭邊而形成的一種載體，實際是將邊緣廢料當作載體，是制件排樣的4種基本類型中既省料又簡單的一種載體形式。載體與制件之間的連接段稱為橋或搭橋，橋的明顯特征是在載體和工序件之間需要切掉部分材料。在大部分預彎、成形的多工位級進模的應用中，為便于將制件向前送進完成各工位的成形，橋在其中起著非常重要的作用。但是，橋的存在會降低材料利用率，尤其是在銅等貴重金屬沖壓生產中對成本影響更明顯。隱橋是指在載體與制件之間不需要切掉任何材料便可完成送料工作，實現了零尺寸的連接，明顯提高了制件排樣的材料利用率。隱橋可通過在落料凹模鑲件上加工出B×C槽實現，形狀類似于拉深級進模的搭口。經過實踐應用表明隱橋的使用效果良好，經濟效益明顯。件落料后又被壓回到帶料內的攜帶方法組合使用。在料厚為0.5~1mm的多工位級進模排樣中應用方便。

1.1隱橋的特點

隱橋的特點在于“隱”，通過把橋隱藏在邊料載體中以實現省料目的，“似斷非斷”是隱橋的另一特點，在沖制高硬度低延伸率材料時這一特點是對隱橋連接方式的進一步發揮。為保證載體能可靠地將制件向前送進直到最后工位被切斷，隱橋要有足夠的連接強度，而在切斷工序中，上、下模的切刀一般兼有其他功能，為提高切刀使用壽命，降低成本，往往希望隱橋內含有暗傷，能一碰就斷。如此矛盾的工藝要求使得隱橋承擔了特殊的使命——似斷非斷。根據沖壓理論方面的解釋，制件周邊隱橋處的材料有一個由彈性變形向塑性變形的臨界狀態，利用這一狀態可以很好地完成隱橋的特殊使命，要實現這種狀態首先必須在一定沖裁深度的前提下合理確定B和C的尺寸。

1.2隱橋尺寸的確定

（1）尺寸C和載體寬度的確定。尺寸C越大，載體寬度越大，材料利用率越低，因此要求尺寸C偏小為好。尺寸C與材料抗剪強度τ成正比，與尺寸B成反比。在實踐中，當制件料厚H=0.6mm的錫青銅時，尺寸C取（1.6~2）H，載體的寬度通常取C+（1~1.2）mm。

（2）變形系數K的確定。變形系數是表示沖裁過程中材料由彈性變形向塑性變形過渡的程度，經驗數值取0.9~1。單個隱橋時取大值，2個隱橋時取小值；先成形后切斷時取大值，成形與切斷同步進行時取小值；材料厚度尺寸偏大時取大值，厚度尺寸偏小時取小值。

（3）尺寸B的計算。隱橋寬度尺寸B可通過式直接算出，正常情況下計算所得結果可直接使用，在試模階段，因尺寸B取偏大較好，修正時可略偏小些。實際生產時的隱橋尺寸B的取值要達到“似斷非斷”的效果，還要利于最后切斷。對其他能實現專用切斷刀完成切斷工作的結構，B值可適當大于計算值。

2排樣中隱橋應用實例

2.1排樣基本思路

零件展開后呈“山”字形狀，采用雙排交錯布局較為省料，如圖5所示。為保證較高的材料利用率，使用隱橋連接，因在制件與坯料周邊、制件與載體連接的有效尺寸不足5mm，只能設置單個隱橋。

2.2排樣設計

2.2.1載體的設計

采用雙排交錯布局后面臨2種選擇，即制件周邊是否切廢料。切廢料后是雙側載體類型；不切廢料則是一個明顯的邊料載體類型。后者能節省20%左右的材料，且模具結構簡單。分析載體各部分實際作用后確定在制件兩側和中間采用不同寬度的載體，導正孔借用制件上的孔導正。

2.2.2隱橋尺寸的計算

已確定的制件排樣參數有：料厚H=0.6mm，抗剪強度τ=480MPa，取隱橋長度(C=1.6H)為1mm，確定兩側載體寬度為2.1mm，取變形系數K為1，根據式（1）算出B=2.88mm，考慮到排樣中預彎、成形、整形工序較多，修正B取整數3mm。

2.2.3設置整形工序

由于制件材料彈性較大，為保持材料良好的彈性，在制件的垂直彎曲處增加了整形工序，避免制件彎曲過程中過度彎曲，同時方便調整制件的整形角度。

（1）基準面的確定。制件的特點是90°彎曲多，分別有U形彎曲和C形彎曲，將基準面放在U形彎曲和C形彎曲的共用面最合適，但U形彎曲開口向上還是C形彎曲開口向上將涉及模具結構的復雜程度和工作的穩定性。制件C形彎曲過程中，滑塊需水平移動和上下浮動；整形過程中，需預壓緊基準面可在下模分步實現，結構較簡單，同時還可使制件沖裁截面塌角在U形彎曲的外側。經分析確定：制件U形彎曲開口向上，C形彎曲開口向下。

（2）關鍵工序的模具結構。在制件排樣時，初步確定關鍵工序的模具局部結構并核算步距內位置是否足夠。成形制件C形彎曲處的模具局部結構，整形工序的局部結構，切斷工序的局部結構。

（3）工步順序的確定。E極簧片的成形工步為：①沖孔；②導正；③沖制件外形廢料；④空工位；⑤空工位；⑥外形落料；⑦壓回帶料；⑧沖凸點與預彎；⑨向下彎曲；⑩向上U形彎；C形彎曲；整C形彎；整U形彎；切斷。工步的順序以制件C形彎曲處為中心，由于C形彎曲后，帶料的立體寬度會超過原始寬度，通用的圓柱形抬料銷已無法使用，需采用避空式專用抬料柱代替，將制件C形彎曲放在U形彎曲之后有利于簡化模具結構。

3模具設計

以上制件排樣設計和關鍵工序的模具結構確定后，模具的整體結構也基本確定。

3.1抬料銷設計

抬料高度確定為10mm，大于制件向下最大彎曲高度9.5mm，以圓柱形抬料銷為主，圓柱形抬料銷的定位直徑設計有2種尺寸，相差0.2mm，對制件壓回帶料后料帶變寬進行補償。在制件C形彎曲之后，采用專門設計的方形抬料柱14，在不同工位的抬料柱兼有整形（見圖6（b））和切斷（見圖6（c））功能，抬料柱均為組合件，便于模具裝配。

3.2凹模設計

凹模設計時，首先要合理安排抬料銷、桿的位置；其次確定各工序鑲件的結構尺寸，合理設置空工位，避免鑲件干涉，保證凹模的整體強度；再在制件外形落料之后的工序預留足夠的平面，將制件壓回帶料。

3.3浮動滑塊組件設計

制件C形向下彎曲分3步完成，當第2步完成后，必須將整個滑塊組件上浮，才能使帶料與制件順利抬起10mm，如圖6（a）所示，滑塊組件由10個零件組成，裝配時要求滑塊可以無間隙滑動。

3.4上模部分設計

制件成形過程中需要壓回帶料，在卸料板上增加了12個彈簧9，在增大壓料力的同時保證了制件向上U形彎曲的力，但又不是將制件100%壓回帶料，因此在所有彎曲工位都增加了頂（壓料）桿36，確保制件彎曲變形前被頂（壓料）桿壓緊。此外，增設壓桿18和頂桿27，避免上、下拉料。

4結束語

此副模具已使用3年多，累計生產約600萬個制件，材料利用率達71%，在同類模具中水平較高。安裝在630kN的沖床上生產，正常沖速為100次/min。模具調整方便，維修率較低，邊料載體和隱橋技術的優點得到了充分的體現。

作者:李振嶺單位:廣州三雄極光電工有限公司