《小螺孔变薄翻边连续模结构浅析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小螺孔变薄翻边连续模结构浅析.docx（10页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、小螺孔变薄翻边连续模结构浅析小螺孔变薄翻边连续模结构浅析 张正修 张冬冬 摘 要 论述了在薄板冲压件上，用变薄翻边冲制小螺纹底孔的工艺、冲模结构、设计与制作技术。 关键词 小螺纹底孔 变薄翻边 复合模 Modulus of Continuity Structure Analysis of Small Thread Flued Opening Zhang Zhengxiu Zhang Dongdong (The Eleventh Design Institute of Mechanical Building Ministry) Abstract Discuss punching small th
2、read flued opening technology,die structure,die design and die manufacture technology on thin sheet. Keywords Small thread bottom outlet Flued opening Compound die 在仪器仪表、电子电器、各类家电、家用器具及儿童玩具等产品中的薄板冲压件上经常采用M2M5小螺纹紧连接结构。为减轻重量、简化结构，在薄板冲压件上采用变薄翻边工艺冲制小螺纹底孔，可收到优质高产的效果，特别是使用一模成形的多工位连续式复合模冲制带小螺纹孔的复杂形状成形冲压件增产
3、效果尤为显著。 图1中冲件图所示为仪表表芯连接臂冲件。为提高冲件的互换性并满足大量生产的需要，改单冲模多序分模冲制为多工位连续式复合模生产，从而提高了冲件质量和生产效率，现就其冲压工艺及冲模结构浅识如下，供参考。 (a)冲件图 (b)排样图 图1 零件图 1 冲压工艺 考虑冲件为H62黄铜，冲压性能好，故采用冲孔后翻边成形再落料的连续三工步冲压。为简化冲模结构，采用了单列直排有搭边排样，详见图1排样图。 曾考虑使用综合式复合模即单工位含翻边成形工步的复合模冲制该冲件，但由于： (1)冲件上最小孔边距仅2mm，凸凹模壁厚太小，其结构强度难以满足长期大量生产的要求。况且类似和接近这种情况在该冲件上
4、有多处，故经慎重考虑，用连续模对提高冲模寿命有利，同时还可避免综合式复合模因卸件和出件都将中断冲压或另设置专用卸件与出件装置等，不利于提高效率及降低制模费用。 (2)冲件翻边内孔4.2mm为后续攻制M5标准螺纹底孔。这种在薄板冲件上加工小螺纹孔常用的变薄翻边工艺是仪器仪表、电子元器件及家电产品冲件优先采用的冲压方法。为了确保足够的翻边高度并使其翻边口部不产生裂纹，采用预冲孔变薄翻边，用连续模就可以达到这些要求，而用综合式复合模就十分困难。 (3)从制模工艺性及成本考虑，使用连续模可采用以电火花线切割为主的，目前国内普遍采用的冲模制造工艺制造，凸模固定板、卸料板及凹模相应模孔可三板叠齐一次用线切
5、割加工完成，制模周期短、成本低。而复合模则无如此良好的制造工艺性。 与仅有冲裁作业工位(包括：切口、冲孔、剪截、落料等分离冲切工位)的多工位连续冲裁模不同，多工位连续式复合模，除含有若干上述冲裁工位外，还具有诸如：弯曲、卷边、拉伸、起伏、翻边、镦挤、压印等成形作业的一种或几种若干个工位，不仅其冲压工艺有分离加变形的复合性，冲模结构也因此而复杂多了。图1中排样图说明，连接臂冲件用三工位连续式复合模模成形，其主要工艺参数及工位安排如下： 工位间送进采用送进原材料携带法，故落料工位只能放在最后，即落料从原材料上分离出成品冲件。为使搭边具有较好的强度，很好承担起工位间送进的纽带作用，并使工位间保持一定
6、的距离，使冲孔凹模与翻边凹模有足够的壁厚，应适当放大搭边与沿边宽度，冲件料厚t1mm，故取：搭边宽b2mm，沿边宽b11.5mm，侧刃切边宽b21mm 已知冲件垂直于送料方向的长度Lo30mm，b11.5mm，b21mm则可求得所需条(带)料宽度B2(b1b2）L035mm。从冲件图可知，冲件沿送料方向的最大宽度B012mm，则可求得送料进距SB0b12214mm。 在按照常规方法计算冲压力与冲压功时，应注意将计算结果加大一倍选用标准规格的压力机，以防止在连续冲压作业中，由于压力机飞轮转速下降超过20以上，有可能因功率过载压力机输出压力与功都会急骤下降，影响正常冲压，甚至还会出现咔模，使电机滑
7、差，线圈过热而烧毁。 在计算小螺孔变薄翻边工艺数据时，推荐按以下各式及表列数据确定。 预冲孔直径d0(0.450.5)d1 (1) d1为翻边孔内径螺纹底孔，见表1 表1 小螺纹孔变薄翻边参数 螺纹公称直径 冲件料厚 预冲孔直径 翻孔内径 翻孔外径 翻边高度 d2/mm t/mm d0/mm d1/mm d3/mm H/mm M2 0.8 1.0 0.8 1.0 1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.0 1.2 1.5 2.0 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 0.8 1.6 2.3 2.4 2.9 3.0 3.1 3.4 3.5 3.6 3.7 4.5 4.6 4.7 4.9 5
8、.5 5.6 5.8 6.0 6.2 1.6 1.9 1.8 2.0 2.3 1.8 2.1 2.3 2.7 2.2 2.5 3.0 3.6 2.4 2.7 3.1 3.8 4.4 M2.5 1.0 2.1 M3 1.2 2.5 M4 1.5 3.3 M5 2.0 4.2 翻边孔外径d3d11.3t (2) 翻边高度 (3) 式中t为冲件料厚mm。 表1列出适用于低碳钢、黄钢、紫铜及铝质冲压件上小螺纹孔变薄翻边参数可供参考。 2 冲模结构 从图2模具图可以看出该冲模的结构特点是：采用国标GB 2862.781冷冲模模柄推入式活动模柄以克服压力机滑块导向误差对冲模的影响以及冲压时压力机机架弹性变
9、形的影响。特别是国产中小型机械压力机绝大多数为开式C型机架，承载后不仅弹性变形大，据实测达0.01mm/10kN，而且是所谓“角变形”，即冲压时C型机架开口处变形大，使工作台外边张口大、下沉多，而工作台内边变形小，形成以C型机架背部箱体轴线为角顶的变形角，从而引起冲模导向面及刃口的不均匀磨损。采用国标这种活动模，可以消减压力机承载后机架出现的弹性变形对冲模的不利影响。对于薄料、小孔及具有成形工位的连续式复合模，这一点尤为重要。 为适应和满足仪表冲件对尺寸精度和冲切面质量要求较高的特点，采用了国标冲裁间隙所列类间隙值，即取单边冲裁间隙Zc3t0.03mm；小螺纹孔翻边工位凸、凹模单边间隙Zf0.
10、65t0.65mm，以挤压翻孔口部材料变薄，增加翻边高度H值，见表1。 众所周知，确保均匀的间隙是保证冲件质量、提高冲模寿命的关键。为此，采用国标级GB/T 2851.390冲模滑动导向模架后侧导柱模架。其导套、导柱配合精度为H6/h5。给定配合间隙值为0.0040.011mm，可以满足该冲模确保凸、凹模始终保持均匀间隙的精确导向需要。 该冲模的送料进距限位机构是采用两组国标GB 2865.181冷冲模侧刃和导料装置侧刃中矩形侧刃。为保证送料进距S误差小于0.01mm，侧刃沿送料方向的刃口长度LZ在制造时应按L0.05Z精磨完成。 由两块长、宽、厚相等的导料板构成的凹模表面的导料槽，应具有适宜
11、的深度与宽度。导料槽的深度取决于导料板厚度，为保证翻边后原材料顺畅而准确送进，决定取导料板的厚度T两倍冲件沿冲压方向的最大高度即2(2.40.2)5.2mm。导料槽的宽度应与使用的条、带料之间具有合理差额，使送进材料与每边导料板间都有合理的导料间隙ZD。过大的送料间隙ZD将使送入模内材料左右摆动，增大冲件孔与外形同轴度、位置度误差；过小的间隙ZD会因冲压后材料变形、加宽而出现阻塞甚至咔模。因此，特推荐表2，导料ZD及相应条料公差。 表2 连续式复合模导料间隙、条料公差 原材料(条、 带、卷)冲件料厚t/mm 1.0 1.02.0 2.04.0 4.06.0 料宽B导料间料宽B导料间料宽B导料间
12、料宽B导料间宽度 B/mm 30 3050 5080 80120 公差 隙ZD 公差 隙ZD 公差 隙ZD 公差 隙Zo 0.10 0.10 0.15 0.20 0.20 0.30 0.40 0.50 0.10 0.10 0.15 0.20 0.25 0.35 0.45 0.55 0.15 40 0.15 0.20 0.25 0.30 0.50 0.60 0.35 0.15 0.45 0.15 0.55 0.20 0.65 0.30 1200.20 0.20 0.30 0.35 180 0.40 0.50 0.60 0.70 1800.20 0.20 0.30 0.35 250 0.46 0.
13、55 0.65 0.75 250 0.25 0.30 0.30 0.35 0.50 0.60 0.70 0.80 3 设计与制造提示 在设计该冲模时，建议注意以下几点： (1)翻边凸模的设计应采用球形头，侧壁中间微凸的圆锥形状凸模工作端，球头球径约为1/3预冲孔直径do，圆锥底径与凸模杆部相等，并且与凹模保持变薄翻边间隙Zf0.65t(单边)。 (2)细长的冲孔与翻边凸模应通过加粗杆部给予加固。无论其工作端头断面形状是圆是方或其他任意形状，加粗的杆部都应改为圆断面直杆状，以利于加工和总装、修理。 (3)为保证细长凸模工作时具有更好的抗纵弯稳定性，应设法使凸模的自由长度工作时无横向支承，不受约束
14、部分的长度尽量减小。图2冲模为做到这一点，采用加厚凸模固定板、加厚卸料板并使卸料板与凸模配合模孔采用小的导向间隙，对凸模起到导向兼横向支承作用。同时，选用滑块行程可调的压力机，采用合适而较小的行程。 (4)为保障操作工人安全，冲模工作面外安装防护栅，防止操作者不小心将手伸入模具工作区。 (5)由于变薄翻边凸、凹模间隙小于料厚并通过冲挤使翻边部分材料减薄，增加翻边高度，故在冲压过程中，凸、凹模工作端与材料接触表面，因在高速高压冲击下强制材料变薄并沿冲压方向流动，会产生强烈的摩擦和磨损。所以，应对翻边凸、凹模选用淬硬性好的高耐磨材料。图2所示翻边凸、凹模推荐选用Cr12或Cr12MoV。 (6)在
15、图2所示冲模设计中要进行以下的验算及校核，即： 加垫板或不加垫板以及要加垫板时加淬硬垫板还是不淬硬垫板?垫板多厚合适?应通过常规的验算确定。对于小凸模尤其冲孔直径小于3mm的圆孔及相当孔径非圆孔凸模固定端顶面与模座直接接触，冲压时其单位压力常常会超过模座材料的许用挤压应力，因而会损伤模座表面。 不加垫板模座承压面的压应力应小于其许用压应力，否则，就视值大小选用垫板。 P/F (4) 式中：P冲压力 F承压面积 模座或垫板的许用挤压应力MPa 各种常用材料模座、垫板的值查有关手册。 推荐采用国标GB 2858.381冷冲模模板矩形垫板及GB 2858.681冷冲模模板圆形垫板，材料为GB 699
16、6445钢、GB 129877T7A，热处理硬度设计确定。标准垫板厚度4mm、6mm、8mm、10mm、12mm五种供选择。 对细长小凸模要对其抗纵弯稳定性即许用最大自由长度，按冲模结构，采用源于材料力学中压杆稳定计算的Euler公式，将细长凸模看作一根压杆，而将凸模在冲模中两端固定与支承结构看作计算压杆两端的支座类型，从而使不同结构类型冲模中的凸模，在Euler公式中分别采用不同的支座系数，便可分别计算出许用最大的自由长度Lk，如果加上凸模紧固在固定板中的长度LE，即求得其总长度L。推荐按下式计算图2冲模的许用最大自由长度Lk： 圆孔凸模 (5) 非圆孔凸模 (6) 式中：d凸模或冲孔直径m
17、m t冲件料厚mm E凸模材料弹性模数mm2 冲件材料抗剪强度MPa J凸模断面最小惯矩mm4 P冲压力N 验算结果Lk大于实际设计凸模最大自由长度即可。 制造图示多工位连续式复合模提示如下： (1)为缩短制模周期并提高制模质量，应尽量采用国标GB 2851287581冷冲模中规定与推荐的冷冲模零部件标准及技术条件。模柄、模架、防护栅、弹簧、侧刃等均可按设计选用规格在市场购买。此外，垫板、固定板、卸料板、导料板、承料板、凹模板等，也均有标准模板半成品可供选购，只需买回加工模孔、紧固孔。采用国家标准件省工、省料、成本低。 (2)凸模固定板、卸料板、凹模板三板叠齐一次用电火花线切割出所有模孔，以确
18、保其良好的同轴度。 (3)采用线切割加工模板的模孔，应在线切割之后进行表面清理、抛光，以提高刃口、模腔的表面光洁度，使其表面粗糙度Ra为0.40.1m，以减少冲模工作面的摩擦和刃口、模腔的磨损。 (4)总装中应使用力矩扳手拧紧螺钉，以保证紧螺纹连接具有合适的预紧力。凹模是四个螺拴，通过凹模表面的导料板上台阶沉孔，穿过凹模上的光孔，进入下模座上表面的螺孔，通过拧紧螺拴将凹模压紧夹牢在下模座上。销钉仅起定位作用。在正常情况下，先将销钉打入上述三件叠齐后相应定位孔中，再插入螺拴拧紧。上述四个螺拴拧紧的松紧程度不一致，必然造成凹模倾斜，影响凸、凹模间隙的均匀度，造成刃口的不均匀磨损，冲裁件也会产生局部
19、超标毛刺。卸料板螺钉无销定位，有46个同样规格的螺钉，靠手工拧紧不可能保持一致的预紧力。况且因性别、体力的差异，每人拧紧螺钉的预紧力各异。这个问题在精密模具制造、修理中尤为重要。 1 弹簧 2、10、11、18、23、26螺钉 3、21、25销钉 4 模柄接头 5 活动模柄 6 上模座 7 顶丝 8 垫板 9、23 矩形侧刃 12 冲孔凸模 13 导料板 14 承料板 15 下模座 16 压簧 17 螺塞 19 翻边凹模顶件器 20 落料凸模 22卸料板 24 凹模 27 导柱 28 防护栅 29 导套 30 翻边凸模 图2 连接臂冲件小螺纹孔变薄翻边连续模 作者单位：陕西秦川电站仪表成套部张正修 机械部第十一设计研究院 (西安710082) 张冬冬
