邊料載體排樣中隱橋模具設(shè)計(jì)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(lái)運(yùn)載制件向前送進(jìn)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(shí)際是將邊緣廢料當(dāng)作載體，是制件排樣的4種基本類型中既省料又簡(jiǎn)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(yù)彎、成形的多工位級(jí)進(jìn)模的應(yīng)用中，為便于將制件向前送進(jìn)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(huì)降低材料利用率，尤其是在銅等貴重金屬?zèng)_壓生產(chǎn)中對(duì)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(shí)現(xiàn)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(guò)在落料凹模鑲件上加工出B×C槽實(shí)現(xiàn)，形狀類似于拉深級(jí)進(jìn)模的搭口。經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用表明隱橋的使用效果良好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。件落料后又被壓回到帶料內(nèi)的攜帶方法組合使用。在料厚為0.5~1mm的多工位級(jí)進(jìn)模排樣中應(yīng)用方便。

1.1隱橋的特點(diǎn)

隱橋的特點(diǎn)在于“隱”，通過(guò)把橋隱藏在邊料載體中以實(shí)現(xiàn)省料目的，“似斷非斷”是隱橋的另一特點(diǎn)，在沖制高硬度低延伸率材料時(shí)這一特點(diǎn)是對(duì)隱橋連接方式的進(jìn)一步發(fā)揮。為保證載體能可靠地將制件向前送進(jìn)直到最后工位被切斷，隱橋要有足夠的連接強(qiáng)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(nèi)含有暗傷，能一碰就斷。如此矛盾的工藝要求使得隱橋承擔(dān)了特殊的使命——似斷非斷。根據(jù)沖壓理論方面的解釋，制件周邊隱橋處的材料有一個(gè)由彈性變形向塑性變形的臨界狀態(tài)，利用這一狀態(tài)可以很好地完成隱橋的特殊使命，要實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)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(qiáng)度τ成正比，與尺寸B成反比。在實(shí)踐中，當(dāng)制件料厚H=0.6mm的錫青銅時(shí)，尺寸C?。?.6~2）H，載體的寬度通常取C+（1~1.2）mm。

（2）變形系數(shù)K的確定。變形系數(shù)是表示沖裁過(guò)程中材料由彈性變形向塑性變形過(guò)渡的程度，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值取0.9~1。單個(gè)隱橋時(shí)取大值，2個(gè)隱橋時(shí)取小值；先成形后切斷時(shí)取大值，成形與切斷同步進(jìn)行時(shí)取小值；材料厚度尺寸偏大時(shí)取大值，厚度尺寸偏小時(shí)取小值。

（3）尺寸B的計(jì)算。隱橋?qū)挾瘸叽鏐可通過(guò)式直接算出，正常情況下計(jì)算所得結(jié)果可直接使用，在試模階段，因尺寸B取偏大較好，修正時(shí)可略偏小些。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的隱橋尺寸B的取值要達(dá)到“似斷非斷”的效果，還要利于最后切斷。對(duì)其他能實(shí)現(xiàn)專用切斷刀完成切斷工作的結(jié)構(gòu)，B值可適當(dāng)大于計(jì)算值。

2排樣中隱橋應(yīng)用實(shí)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(cuò)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(shè)置單個(gè)隱橋。

2.2排樣設(shè)計(jì)

2.2.1載體的設(shè)計(jì)

采用雙排交錯(cuò)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(cè)載體類型；不切廢料則是一個(gè)明顯的邊料載體類型。后者能節(jié)省20%左右的材料，且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。分析載體各部分實(shí)際作用后確定在制件兩側(cè)和中間采用不同寬度的載體，導(dǎo)正孔借用制件上的孔導(dǎo)正。

2.2.2隱橋尺寸的計(jì)算

已確定的制件排樣參數(shù)有：料厚H=0.6mm，抗剪強(qiáng)度τ=480MPa，取隱橋長(zhǎng)度(C=1.6H)為1mm，確定兩側(cè)載體寬度為2.1mm，取變形系數(shù)K為1，根據(jù)式（1）算出B=2.88mm，考慮到排樣中預(yù)彎、成形、整形工序較多，修正B取整數(shù)3mm。

2.2.3設(shè)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(guò)程中過(guò)度彎曲，同時(shí)方便調(diào)整制件的整形角度。

（1）基準(zhǔn)面的確定。制件的特點(diǎn)是90°彎曲多，分別有U形彎曲和C形彎曲，將基準(zhǔn)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(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和工作的穩(wěn)定性。制件C形彎曲過(guò)程中，滑塊需水平移動(dòng)和上下浮動(dòng)；整形過(guò)程中，需預(yù)壓緊基準(zhǔn)面可在下模分步實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，同時(shí)還可使制件沖裁截面塌角在U形彎曲的外側(cè)。經(jīng)分析確定：制件U形彎曲開口向上，C形彎曲開口向下。

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

（3）工步順序的確定。E極簧片的成形工步為：①?zèng)_孔；②導(dǎo)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(diǎn)與預(yù)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(huì)超過(guò)原始寬度，通用的圓柱形抬料銷已無(wú)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(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。

3模具設(shè)計(jì)

以上制件排樣設(shè)計(jì)和關(guān)鍵工序的模具結(jié)構(gòu)確定后，模具的整體結(jié)構(gòu)也基本確定。

3.1抬料銷設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)有2種尺寸，相差0.2mm，對(duì)制件壓回帶料后料帶變寬進(jìn)行補(bǔ)償。在制件C形彎曲之后，采用專門設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

凹模設(shè)計(jì)時(shí)，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(jié)構(gòu)尺寸，合理設(shè)置空工位，避免鑲件干涉，保證凹模的整體強(qiáng)度；再在制件外形落料之后的工序預(yù)留足夠的平面，將制件壓回帶料。

3.3浮動(dòng)滑塊組件設(shè)計(jì)

制件C形向下彎曲分3步完成，當(dāng)?shù)?步完成后，必須將整個(gè)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(gè)零件組成，裝配時(shí)要求滑塊可以無(wú)間隙滑動(dòng)。

3.4上模部分設(shè)計(jì)

制件成形過(guò)程中需要壓回帶料，在卸料板上增加了12個(gè)彈簧9，在增大壓料力的同時(shí)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(shè)壓桿18和頂桿27，避免上、下拉料。

4結(jié)束語(yǔ)

此副模具已使用3年多，累計(jì)生產(chǎn)約600萬(wàn)個(gè)制件，材料利用率達(dá)71%，在同類模具中水平較高。安裝在630kN的沖床上生產(chǎn)，正常沖速為100次/min。模具調(diào)整方便，維修率較低，邊料載體和隱橋技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)得到了充分的體現(xiàn)。

作者:李振嶺單位:廣州三雄極光電工有限公司