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链板无搭边分体式准高速精密冲裁级进模设计

2020-02-13 15:01:38 来源: 机械制造
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导读: 摘要:设计了一套无搭边分体式准高速精密级进模。介绍了裢板外形无搭边化优化、模具结构形式、打印结构、模具导向和卸料方式、废料处理等。经长期使用证明,能大幅提高材料利用率,提高寿命和链板质量。 关键词:链板精密冲裁无搭边级进模材料利用率

摘要:设计了一套无搭边分体式准高速精密级进模。介绍了裢板外形无搭边化优化、模具结构形式、打印结构、模具导向和卸料方式、废料处理等。经长期使用证明,能大幅提高材料利用率,提高寿命和链板质量。

关键词:链板精密冲裁无搭边级进模材料利用率


中小规格精密滚子链链板属于大批量生产,单品种月产数十万件到数千万件不等。传统工艺为复合模手工条料冲裁,有的采用多腔复合冲裁,效率低,材料利用率低,安全性差。链板在链条产品中占比重达50%以上,且是保证链条主要技术指标链条总长和销轴套筒压出力的关链零件。如何提高生产效率、材料利用率和链板内孔质量,具有重要意义。


为此,对链板外形进行了无搭边化,设计了一副无搭边分体式准高速精密冲裁级进模,模具精度上重点是保证内孔质量(内孔光亮带、垂直度以及孔心距),而链板外形质量不是主要技术指标。


1链板外形无搭边化设计

1.1 设 计 依 据

目前,较多地采用链板宽腰设计,以08B外链板为例,如图1所示,链板腰高8 mm根据链板横截面等强度设计原则,链板圆孔处横截面宽6 • 1 mm(10.6 -4.5=6 · 1),说明图1链板腰部抗破断能力富余,可以减小腰宽。


1 . 2外形无搭边化

为达到链板宽度方向无搭边冲裁,必须使腰间过渡圆弧R等于链板高度的一半(即5 · 3mm),而链板高度10 · 6是整链使用中的互换性尺寸,原则上不予调整,只能减小腰宽。

强度校核,优化后的腰宽w=637,大于内孔处横截面宽6 · 1,能满足等强度设计要求。无搭边化设计后的零件图如图3


2带钢排样

如图4所示。工序安排为:打印一一一冲孔 孔定位一一落料料宽仍采用65.5mm,链板宽度方向无搭边排列7个链板,优化前只能排样6个链板,提高材料利用率16.7%。



3链板冲压技术要求分析和模具设计思路

准高速精密级进模是应用于普通冲床和高速冲床的冲床精密级进模,具有精密模具和级进模的特点,具有高速冲裁所需的性能。

由链板零件图1知,材料45Mn,光亮带75%,无毛刺,内孔尺寸精度IT9级,要求较高,普通冲裁无法达到。选用精密冲裁,冲孔需要很小的凸凹模间隙。不同的凸凹间隙模冲裁质量如表1


1不同间隙冲裁质量



内孔精密冲裁凸模和凹模间隙选择依据见表2田,本例链板料厚1.6mm内孔取1%双面间隙即0.015 0.02mm。零件图对外虽然要求不高,但由于采取无搭边冲裁,必须减小间隙,取双面间隙0.0320.035 mm。

2凸模和凹模的间隙/(%t)


4模具结构特点(见图5

5模具结构简图

1)  无搭边结构。7个链板之间宽度方向无搭边,凹模上,两个外形落料型腔间的宽度为中间链板的落料凸模,为减小链板间的散差,落料凸模和凹模选用较小间隙0 · 0320 · 035 mm。


2)  模具压料形式。精冲模压料形式有:①齿圈压板精密冲裁;②对向凹模精密冲裁;③间隙冲裁;④小间隙圆角刃口凹模精密冲裁等。上述均需三动压力机,企业无法满足。由于链板为45Mn合金钢,刚性好,链板厚度较薄,压料板可不用压边齿圈l,进一步试验后,取消料板。


3 )   采用普通高速冲床,200次/min,为增加模具导向性,采用四导柱钢板模架,滚珠导向套件采用过盈配合,消除了冲床导轨间隙的影响 。



4) 分体式打印结构。由于链板需要双面打印链号或商标,传统的方法是冲裁后重新串片"放在打印模上打印,为提高效率,在模具上采用分体式打印结构(即钢印座与凹模或凸模固定座分开),便于钢印更换和清理污垢(由于带钢会有一些杂质易造成钢印堵塞,需时常拆卸清理)。


5) 模具卸料结构。

①本模具采用固定式卸料,卸料力较大,安全可靠。同时卸料板兼做带钢导板。


②一般模具中,固定式卸料板与凹模间距在34t,卸料板孔与凸模间隙0.1t。由于本模具采用短行程(25 mm)普通高速冲床,为配合冲床速度要求和精密自动送料结构,卸料板与凹模距离为 t+ 0.3,即1. 9mm,卸料板孔与凸模间隙双面0.01 mm。卸料板厚度比冲床行程大10mm,即35 mm。确保模具在整个冲裁过程中,始终有一段凸模在固定卸料板内,对凸模进行导向,同时使冲钉有一定的刃磨次数。



③卸料板镶嵌钨钢导向套。链板节距p是关键技术指标之一。按照以往的经验,随冲裁时间的延长,链板节距会逐渐增大,造成链条总长超长。在卸料板内孔压钨钢导向套以提高耐磨性。工艺为:线切割底孔一一一一压钨钢镶套一一一一平面磨一一一慢走丝线切割。


6) 工序间定位。链板先打印、冲孔,模具闭合时,锥度导向钉先进人孔内定位,然后落料,保证了链板孔与外形位置度。导向钉比凸模长3 mm左右。


7) 凸模固定板设计。由于存在制造误差,且卸料板具有导向作用,可能出现凸模受固定板、卸料板、凹模三者间产生干涉,造成模具开闭不灵活,甚至凸模折断,为此,凸模与固定板间采用浮动式结构(小间隙配合),固定板主要作用是带动凸模卸料。在整个冲裁过程中凸模不拔出卸料板。


8) 凸模脱件,由于链板较小,重量较轻,且表面有冲压油,会有少量毛刺,造成落料凸模不易脱件。为此,在凸模中安装了弹性“顶芯",避免冲件被带出凹模型腔,造成故障。


9)  废料切刀。由于链板宽度方向采用无搭边,只有带钢两边产生废料。为生产安全和便于废料处理,设计了废料切刀,切断后的废料被带出模具。由于取消了废料收集机构,减少了占用场地。


10)  模具润滑。精冲工艺润滑是实现精冲的四个条件之一,精冲过程中新生剪切面和模具工作表面发生强烈摩擦产生局部高温,容易引起凸模“焊合"和附着磨损湖。由于冲裁速度高,间隙小,冲裁力和摩擦力较大。凸模、凹模、卸料板发热量大,在卸料板与凸模导向系统中,设计了易于润滑液进人和保留的结构如图6,带钢送人模具前滴注极压冲压油滑润冷却。



11)  冲孔凸模耐磨性。冲孔凸模的主要失效形式之一是磨损。对此有两种方法:一是对冲孔凸模进行镀钛处理;二是TD渗钒处理,但成本较高。后确定采用镀钛处理,可提高寿命2一3倍。


5 模具制造要点

1)  凸模固定板、卸料板、凹模由于孔较多,为了防止各道加工工序基准不重合产生孔加工报废。按 准统一原则" 制定了加工工艺,卸料板和凹模厚度较厚,线切割预备孔较小,极易钻孔偏斜导致线切割后刃口破损报废,采用双面钻模钻孔。加工工艺为:锻件刨加工一一一一平磨基准面A、B———— 以A、B面定位用双面钻模钻孔(如图7)一一热处理一一一平磨粗精磨————以A、 B面定位慢走丝线切割 (凹模200 ℃油中去应力回火2 h)一一装配。见图7



2)  由于卸料板镶钨钢导套,卸料板材料选用45钢,热处理时,用于落料凸模导向一端局部热处理40~45 HRC,另一端空冷不淬硬,以免镶钨钢时卸料板胀裂。回火完成即带热镶钨钢导套,镶套用YT类钨钢,过盈量不小于0.10mm。


3)  装配时,钢印需调头装人钢印固定座内,与凹模配磨,使钢印比凹模高出一个字模深度。


4)  平磨凸模刃口后,需将凹模和冲孔凸模刃口倒圆角(0.01~0.03),以减少刃口处应力集中,延缓裂纹产生,提高冲件光亮带[ 2 ]。实际使用中根据冲件内孔光亮带情况刃磨后用油石倒圆角。



6结语

经过近半年使用,此副模具节约了大量链板原材料,明显提高生产效率,链板内孔质量(光亮带)有较大提高,由于镶钢导向套,链板孔心距非常稳定,减少了占用场地。取得了非常显著的效果。



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