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电器开关工艺及模具设计论述

2013/11/07 阅读:

1排样设计

制件各个弯曲部分展开后,具体形状如图2所示。制件的排样(见图3)设有15个工步,考虑到制件的特点,采用1模1件成形排列、侧刃加定位块粗定位,多个导正销精定位。各工位安排及说明如下:工步①:侧刃、双L形孔冲裁和小长方形切边(作初定位,步距为22.04mm);工步②:冲导正销孔;工步③:第二次冲裁成形、导正销精定位;工步④:制件变薄工步(为成形难点)和导正销重复定位;工步⑤:冲焊线圆孔;工步⑥:导正销导正定位、成形倒T型孔和制件端部切边;工步⑦:接线端子部分打扁、制件半圆孔成形;工步⑧:导正销导正定位、制件接线子部分切边成形;工步⑨:制件U型弯弯曲成形;工步⑩:制件第一个90°弯弯曲成形;工步:导正销导正定位、制件第一个90°弯校正成形;工步:导正销导正定位、空步(目的是保证凹模强度);工步制件第二个90°弯弯曲成形(制件弯曲成形完毕,工艺难点是90°如何保证);工步制件切断成形(到此制件完全成形完毕);工步导正销导正定位(保证切断时料带不扭曲)

2模具结构设计

2.1模具结构及工作工程

根据制件排样图,模具具体结构如图4所示。为保证模具中各个工位的位置精度要求,整个模具采用联合导向结构,即模架和卸料板导向。模架采用4滚珠导柱模架,模架通过大导柱和导套导向,导向精度为0.01mm;弹压卸料板17通过固定在固定板14上的6个小导柱15和凹模板20的导柱孔进行精导向,保证模具的导向精度,实现全部凸模及导正销8均以弹压卸料板17进行导向,保证冲压平稳。模具工作时,上模座11上的导套首先和下模座23上的导柱首先接触进行初导向,然后固定于固定板的6个小导柱15进入凹模板20的导柱孔中进行精导向。当上模继续下行至弹压卸料板17和料带刚好接触时,模具处于闭合状态,此时固定板14和弹压卸料板17一起压缩放置于两板间的聚氨酯橡胶16,模具内的凸模下行,当固定板14正好接触到设置于弹压卸料板17上的限位柱36时,凸模件1、3、4、5、6、8、9、10、30、32、34、38、52、53、55、57正好达到设计深度,各工位完成导正、冲切、成形、弯曲动作,废料从落料孔落出,与此同时滑块47在斜楔48的作用下,动作到位,完成制件校准。当制件加工完成后,上模开始向上运动,设置于下模的弹芯28在弹簧A(件25)的作用下和挡料销24在弹簧25的共同作用下将条料顶离凹模板20,同时设置于上模的卸料弹芯39在卸料弹簧B(件40)的作用下伸出弹压卸料板17将制件顶出模具,上模继续向上运动,斜楔48脱离滑块47,滑块47在弹簧C(件45)和圆柱销46的共同作用下复位,同时条料向前前进一个步距,准备下一个循环动作。

2.2模具选材与结构特点

2.2.1模具选材(1)模柄采用双定位销定位止转,保证模具在高速冲裁下不会发生偏移,从而保证模具使用安全。(2)固定板、卸料板采用40Cr钢锻打料,固定板调质处理,硬度为35~40HRC;卸料板淬火后中温回火,硬度为35~40HRC。凹模板采用D2模具钢制造,经真空淬火处理,硬度为60~62HRC;非圆凸模采用W18Cr4V,真空淬火或经三次回火处理,硬度为60~64HRC。为了分散冲切过程中的应力分布,在固定板14上面设置了上垫板7,凹模板20下设置了加厚的下垫板21,上、下垫板采用40Cr钢制造并经调质处理,其硬度为28~32HRC。由于模具尺寸较大(凹模板尺寸达到160mm×400mm),而凹模板又是模具中容易损坏的部件,为了方便加工和维修,将凹模板分成如图所示的三部分来加工(参看图3中的俯视图),同时也设置了若干凹模镶件。

2.2.2模具结构特点送料机构为手动送料,也可利用导正销孔采用自动送料机构。步距由模具上侧刃与定位块作初定位,多个导正销作精定位,保证最终的定位精度,导正销间中心距为22±0.005mm。考虑到制件和载体连载一起的成形部分连同带料的正常送进,必须将带料浮离凹模表面,本模具采用了12个回带式挡料销和3个浮动弹芯来加以保证。其顶出力的大小可通过调节模座上的螺塞来加以调节,以满足生产需要(其具体结构参见图3弹芯部分)。同时采用回带式挡料销也可以解决在送料过程中料带会在侧向出现偏移(特别在刚开始送料时,此时导正销尚未全部起作用)的问题,以免影响送料通畅及精度,同时也起脱料作用,回带式挡料销要求在装配时能过在模具孔内自由转动,以减小送料阻力。模具小孔及异形孔均采用镶拼结构,当刃口需要刃磨或损坏时,整块凹模板可不必报废,只须更换镶件即可。在成形90°弯时,为了保证成形精度,我们在预弯后采用斜楔、滑块机构来保证精度要求。

2.3制件变薄成形时的尺寸计算

由于制件在成形时有将料厚从t=1.2mm变薄为t=0.8mm的实际需求,如何确定变薄前的原料尺寸成了此模具设计的难点,经过查找资料,决定采用等体积近似方法进行计算。按制件成形后的尺寸宽L=6.3mm,B=8.7mm,厚度t1=0.8mm作为计算依据,其计算过程如下:首先要考虑到制件变薄后需要进行切边,在L=6.3mm方向加单边1.2mm的切边量,则计算时实际尺寸为L1=6.3mm+2×1.2mm=8.7mm;在B=8.7mm方向加单边1.2mm的切边量,则计算时实际尺寸为B1=8.7mm+1.2mm=9.9mm。先预定变薄前制件宽度L2=5.8mm,厚度t2=1.2mm,则按下列公式进行计算预留的宽度L2为:L2=(L1×B1×t)÷(t2×L2)=(8.7×9.9×0.8)÷(1.2×5.8)=9.9mm模具制造后,经过试制,发现此计算基本符合要求,经过修正后能够满足生产需要。

2.4主要模具零件及热处理

(1)凹模板采用3部分分开加工,降低了模具加工难度,同时便于更换维护。模板采用日本进口的D2冷作工具钢,采用淬火980℃,油冷,180℃回火2h进行热处理,经处理后硬度为62~64HRC,采用苏州三光的中走丝修3刀切割而成,凹模型腔经研磨处理,模具寿命能够达到预期的100万冲次。(2)模具上的圆凸模和导正销均采用Cr12材料制作,经950~1,000℃油淬,二次回火550℃,处理后硬度为58~62HRC,处理后经磨削加工;非圆凸模采用W18Cr4V,采用1,245℃~1,255℃真空淬火、560℃~580℃3次回火料,硬度为60~64HRC,采用苏州三光的中走丝修3刀切割而成。

3结束语

模具设计制造后,进行了试模,经调整后加工制件的尺寸精度及外观质量满足设计要求,生产效率比较高,能够满足生产的实际需求,经生产验证,模具结构合理,适应批量生产,制件质量稳定。

作者:姚明超封新高单位:三门峡仪电有限责任公司三门峡中等专业学校

电器开关工艺及模具设计论述

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