垫圈切断、压弯、冲孔复合模及冲孔、弯曲复合模工作过程介绍

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(1)垫圈切断、压弯、冲孔复合模(图1-28)

这是一款“L”型垫圈复合模具,它由切断、压弯和冲孔三个主要工序组成。尽管冲压首个制件需要分两步进行,但一旦首次冲压完成,后续每进行一次冲压就能生产出一个合格的制件。

作业期间,物料输送由两个定位销12和定位块3来确保准确位置,当上模向下移动时,凸凹模2与卸料板7在施加压力的同时,首先将条料与凹模11分离,随后开始进行弯曲加工。在此过程中,凸模10还执行冲孔操作,而冲孔产生的废料则可通过压缩空气吹除(冲孔凹模可设计为通孔,反面加宽,并在侧面开设斜槽,以便废料能顺利排出模具)。

冲下的制件从下模中落下。

(2) 冲孔、弯曲复合模(图1-29)

工作过程中,板料被定料销7准确放置于下模之上。当上模开始下降,首先由弹簧3驱动的压料板5将板料紧紧压实在下模表面。与此同时,上模上铰接的两个滚轮11通过其摆杆向板料两侧施加压力,借助滚轮11的向内滑动,使板料发生弯曲变形。在此过程中,矩形凸模4和三个小凸模6与凹模9及8协同作用,对制件进行冲孔操作。在模型上模的上升过程中,两侧的摆杆2受到弹簧的推力,从而被顶销10向外推开,同时,挡销1则将其固定在初始位置。

②模具结构特点

选用位于上模两侧的、可向内单向摆动的摆杆与滚轮组合的压弯机构,该机构在上模下降的过程中,能够对零件两侧实施精细的压弯操作,其结构设计简洁,运动过程稳定可靠,从而确保了零件的成形质量。

将冲孔凹模置入弯曲凹模的模体之中,能够根据冲孔凹模与弯曲凹模磨损程度的不同,满足它们各自磨损周期不一的实际需求,同时更换起来也相对便捷。

1.3.5落料、 拉深、切边复合模

(1) 带直边球形件落料、拉深、切边复合模(图1-30)

该模具的基本构造原理与常见的圆筒形零件落料拉深模具相仿,区别仅在于额外增设了8个挤边凸模。具体来说,拉深凸模7、拉深凹模4以及挤切凸模8三者之间的相互关系,可以通过图1-30(c)进行详细观察。

该模具的设计关键在于:拉深凹模4的圆角区域与垂直壁面不直接接触,它们在P点交汇,P点与拉深凸模7之间的距离等于一个标准的拉深间隙,而P点与挤边凸模8之间的距离则等于一个标准的冲裁间隙。此外,鉴于该零件的球形区域较浅且直壁区域较长,拉深筋只需在球形拉深环节发挥作用,而在直壁拉深环节,其作用便已消失,因此,在确定板材尺寸时无需额外预留过多空间。

矩形盒的拉深与切边复合模具(如图1-31所示)在结构上与常见的敞开式拉深模具极为相似,然而,其关键的不同之处在于凸模6的设计。这个凸模6不仅承担了拉深的功能,还具备挤压和切除废料的角色。所以,凸模6实际上是一个兼具拉深和挤切功能的凸模。

在本模具中,压边圈与挤切凸模成滑配合(H7/h6)。

在拉深模具的凸凹模单边间隙中,规定取值应为1.1t,而实际测量结果为0.54毫米;对于挤切模具的凸凹模双边间隙,其取值范围应在0.02至0.04毫米之间,本设计选定0.03毫米,但实际测量结果为0.04毫米。同时,挤切凸模进入凹模的深度应在2至2.5毫米之间。

为了便于对磨削挤切凸模的刃口进行操作,挤切凸模与拉深凸模相连接的区域,可以采用图7-56(d)中展示的特定结构设计。

挤切凸模和拉深凸模的结构可以是整体的,也可以是分体的,这取决于它们的尺寸。不过,无论采用哪种结构,拉深凸模与挤切凸模都必须确保同轴度良好。若同轴度不佳,可能会导致间隙不均匀,甚至引发啃模现象。这不仅会损害挤切质量,还会缩短模具的使用寿命。

(3) 腰圆盖拉深、冲孔、切边复合模(图1-32)

此模具特别适合用于加工深度较浅的拉深零件,经过一次冲压成形和切边工序,无需再进行车边等后续加工,因此,其生产效率得到了显著提升。

模具的结构特性包括:拉深凸模7与切边凸模8的工作区域外形尺寸差异恰好等于两个材料层的厚度;凹模4的刃口部位必须具备圆角设计;在上模下降过程中,凹模4与拉深凸模7共同作用,将工件拉深成型;随后,凹模4与切边凸模8实现无间隙配合,进行冲裁以切断废料;下模则由冲孔凹模镶套5、拉深凸模7和切边凸模8组合构成,便于刃磨;顶板3则承担着形成凹模和卸料的职责。为了防止工件滞留在下模中,可以将卸料板6的平面提升至高于拉深凸模7的平面,同时确保卸料板6与切边凸模8之间形成近乎无缝的配合,从而确保工件不会落入卸料板6的型孔中,这样做是为了便于取下工件。

1.3.6 多工序集成复合模

(1)灯头落料、冲孔、拉深、成形、翻边复合模(图1-33)

该模具为一套集落料、拉深、冲孔、成形于一体的四工序连续复合模具,不仅显著提升了生产效率,减少了生产成本,而且避免了半成品在模具中频繁进出的安全隐患。然而,该模具的主体部分必须采用镶拼式结构以及电加工技术来确保其精确度,同时,模具的组装过程也具有一定的挑战性。在图示中,并未明确展示落料卸料的具体结构,可以选择弹压式卸料方式,或者利用排样时前后无搭接的特点进行卸料。

(2) 托盘落料、拉深、冲孔、翻边、切边模

如图1-34所示为某柴油机零件托盘五工序复合模。

作业过程中,将材料送至卸料板6,压力机的滑块随之下降,此时凸凹模7和凹模4共同将圆片压下。接着,滑块继续下降,凸凹模7与拉深凸模17启动拉深工序。与此同时,内凸模20和内凸凹模16冲破内孔,并与拉深凸模17共同执行翻边操作。在此过程中,内外推件器15同时发挥压形凹模的功能,确保拉深翻边成形的顺利完成。滑块持续向下移动,在此过程中,凸凹模7、内凸凹桃16以及切边凸模3共同作用,将多余的边缘材料挤出并切除,从而完成了制件的全面冲压加工。

滑块向上移动,此时,制件和废料依次被打杆12、推板11、推杆14、内外推件器15、弹顶器22、顶杆21以及顶块19等部件推出。

为确保冲孔翻边等工艺流程的顺畅执行,拉深凸模的高度需比落料凹模的上平面低1.5至2毫米。同时,件7与件3、件16与件3之间需保持0.02至0.04毫米的双面间隙,以此确保挤切边的品质。

该模具尽管生产速度很快,然而其刃口部分深入凹模的长度较长,因而易于磨损变钝,同时,模具的制造与维修过程也相对繁琐。

(3) 调速器罩落料、拉深、冲孔、翻边复合模

图1-35展示了轿车调速器所采用的复合模具,该模具集落料、拉深、冲孔、翻边等工艺于一体。

 L形垫圈复合模工艺 __冲压模具图纸

该模具的落料凸模和拉深凸凹模共3个,安装在上模,而落料凹模则有10个,安置于下模,构成了顺装式的模具结构。为了简化翻边工序的制造流程以及模具的设计,我们将冲孔和翻边凸模6合并为一个整体。在凸模6的作用力下,冲孔和翻边同时进行,并与凸凹模12协同工作,实现了模具的一模两用功能,即先进行预冲孔,再进行翻边,依次完成了冲孔和翻边的复合冲压步骤。

在此模具的预冲孔直径达到φ28.24mm时,由于采用了复合冲孔翻边技术,使得翻边部分的孔口壁厚得以减少至0.8mm,并且翻边的高度相较于图样尺寸有所提升,大约增加了0.6mm。鉴于此,若对翻边尺寸有较为严格的限制,则有必要对冲孔凸模的直径进行适当的放大。

复合冲孔翻边工艺中,形成的喇叭形孔洞对于翻边操作极为有利。在相同条件下,若采用复合方法,其凸模刃口的磨刃次数相较于分刃方法要显著减少。这是因为复合工艺下,毛坯材料的变形更为显著,从而使得凸模刃口所承受的冲击力降低,进而减轻了凸模的磨损,最终提升了凸模的使用寿命。此外,考虑到冲孔产生的毛刺指向凸模的内侧,经过翻边处理,口部区域不易出现裂缝,这有助于提升翻边的整体质量。

(4)消声器隔板落料、拉深、冲孔、内外翻边复合模

图1-36展示了汽车消声器隔板的复合模具,该模具集成了落料、拉深、冲孔以及内外翻边等四个工艺步骤。

本模具的操作流程是:条料借助导料板2以及未在图中展示的挡料钉送入并固定。上模开始向下移动,件8首先对条料进行下料,随后外翻边预冲孔凸模21和内翻边预冲孔凸模18进行冲孔作业。与此同时,凸凹模6与拉深凸模14对条料的外缘进行拉深处理。上模继续下降,上下(正反)的件16、22分别对φ29.5mm和832.5mm的两个孔进行翻边操作。最终,冲模从下死点位置启动上升,借助橡胶垫9和15的作用力,顶料杆17将预冲孔废料从下翻边凸凹模16中推出,同时,推件器11与凸模14共同将已冲压完成的隔板零件从件22和16上卸下。另外,橡胶垫10和15在提供拉深成形及翻边所需的压边力的同时,显著提升了制件的冲压工艺性能。

内径为直的、外缘呈锥形、底部为碗状的零件,经过落料、正反两面的拉深、冲孔以及压形等复合工艺的模具(见图1-37)。

在作业过程中,需将物料置入模具指定区域,随着压力机滑块的下移,压边圈5和凸凹模8会紧密压紧物料,并冲断多余的落料部分。滑块继续下降,此时同步进行正向和反向的拉深操作。当滑块达到最低点时,拉深和冲孔以及压凸台的制作均告完成,多余的冲孔废料随之落下。当滑块上升过程中,受到橡胶21的作用,外锥形筒体与凸凹模8的内腔分离,随后滑块继续上升,此时下弹顶器装置的顶板6将工件移动至与凹模4同一平面(使工件与凸凹模25分离),与此同时,上打料装置将工件推出凸模22和凸模23,从而完成一个完整的工作循环。

结构设计要点如下。

为确保外值拉深过程中毛坯尽可能位于乐边范围内,降低悬空状况,从而减少起皱现象,模具结构图中标注的2.5mm区域不宜过于宽大。

确保在末次工作前,上推件板24需固定在凸模22的内腔中,防止在落料冲鼓之前因压力导致条科发生形变;此外,其横截面积需尽量增大,以减少在打料机构推出制件过程中产生的形变。

凸模22在启动工作之前,由于橡胶21的推动作用,已经下降了3毫米。在这个状态下,凸模22的下平面与凸凹模8的下平面之间的间隙,不应超过2.5毫米,否则可能会导致条料被压变形。

(6) 锅盖落料、拉深、冲孔、切边复合模

图1-38展示了这款由1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制成的锅盖,其模具经过落料、拉深、冲孔以及切边等复合工艺制作而成。

本产品在制造过程中,先后经历了落料、正向拉深形成浅球形、反向拉深形成外缘低锥形、冲孔(φ16mm)、切边以及卷边等六个步骤,整个过程共需六套模具。然而,由于工序繁杂导致生产效率低下、成本增加以及产品质量波动,因此改为采用一套多工序集成复合模具,该模具能够一次性完成落料、正反拉深、切边和冲孔等工序,而卷边工序则独立完成。

经过工艺分析,本制件的结构虽然较为复杂,但其正反两面的拉深程度均较浅。正向的拉深接近于浅球形,而反向则呈现为低锥形。这两种拉深方式均能实现一次成形。此外,落料、冲孔、切边等工序涉及不同直径的同心圆,因此可以采用复合模具,确保在单次冲压过程中顺利完成所有步骤。

模具结构图一- 半为开启状态,另一半画成闭合状态。

模具闭合之际,落料切边凸凹模13与落料凹模14同步紧闭,此时先将坯料从条料中分离出来。与此同时,上压边圈12、落料切边凸凹模13、下压边圈16以及废料推件板17共同作用,将坯料紧紧固定。随后,上模继续下降,正拉深作业启动,这四个部件共同承担起压边圈的功能。上橡胶垫11的弹力极为强劲,使得随着上模的持续下降,下压边圈16不得不向下移动(同时要求下橡胶垫21的弹力必须小于上橡胶垫11),一旦它被拉深凸模18的凸台所阻挡,上压边圈12便不得不向上移动,从而启动了反向拉深的过程。与此同时,下压边圈16与落料切边凸凹模13之间发生剪切动作,从而完成了切边工序。上模持续向下移动,确保拉深凸凹模10与拉深凸模18紧密对接,与此同时,冲孔凸模9与冲孔凹模25开始进行剪切动作,以完成冲孔步骤。行程到达终点,正反两面的拉深工序亦告完成。冲孔后的废料通过空心螺杆的空心部分排出,当条料移动至上模时,废料条通过弹压卸料板2被卸下。随后,废料推件板17和下压边圈16在橡胶垫21和顶杆19的共同作用下,将切边废料和制件推出模面并取出,从而完成了一次冲压的全部流程。

(7) 盖落料、拉深、压花、成形复合模

图1-39展示了由厚度为1.5毫米的08F钢板制成的复合模具,该模具具备盖落料、拉深、压花以及成形等功能。

(8)落料、拉深、侧冲孔复合模

图1-40展示了该侧壁带小孔的无凸缘件在落料、拉深以及侧冲孔过程中的复合模具。

本模具的核心工作部件包括负责进行落料和拉深的上下凸凹模具,以及负责完成侧向冲孔的侧滑块装置和下凸凹模具。

下凸凹模主要用于执行拉深凸模和侧冲孔的凹模功能;而上凸凹模的侧壁上则设有供侧凸模穿过的条形孔。

侧滑块机构本质上是一种快速换模装置,它由侧滑柱3、复位弹簧7、侧凸模5以及螺塞4等部件构成。若侧凸模5发生断裂或其他形式的损坏,则需通过压力机滑块打开模具,随后旋出侧滑柱3内的部件,并使用张长漯钉将其拧入侧凸模5的螺纹中,进而方便地取出受损的侧凸模5中的委的明凸楼。此过程与安装时相反。这样实现了模具不离开压力机就可以更换侧凸模5的工作。

为确保模具运作流程的顺畅,避免出现相互干扰现象,模具的结构设计需遵循以下几项要求。

a.开始侧冲孔时冲孔部分的拉深已经完成。

b.冲孔凸模在向右运动时不能和上凸凹模的运动发生干涉。

c. 回程时要保证冲孔凸模先从凸凹模中退出。

斜楔与侧滑柱的倾斜角度需兼顾侧凸模的移动距离,同时确保侧滑柱的运行顺畅。

如图1-40所示为模具工作的闭合状态。操作步骤包括:首先,压力机的滑块推动由部件9至24构成的模具上部分向下移动;接着,弹性卸料板23最先触及放置在落料凹模2中的待加工材料;此时,卸料弹簀9持续受到压缩;弹性卸料板23将材料紧紧压实;因为下凹凸模30的上表面比落料凹模2的上表面低出大约一个材料厚度,所以上模继续下降,上凸凹模22随之下降大约一个材料厚度,从而完成材料的脱模。上凸凹模22持续向下移动,启动拉深过程。在此过程中,压力机气垫借助托杆28和压料板31实施压边操作。随着拉深的逐步深入,当上模降至上凸凹模22侧壁条形孔的最低点,且该点低于侧凸模5刃口的最低点时,斜楔10与侧滑柱3的斜面发生接触。随后,侧滑柱3推动侧凸模5,使其在落料凹模2的导向孔内向右移动。当侧凸模5穿过上凸凹模22的条形孔,侧冲孔作业随即启动。拉深作业或已完成,或仍在进行中,直至上下模完全闭合,完成落料、冲孔和拉深等所有工序。

(9)一模两用复合模(图1-41)

在工作过程中,需将宽度为151mm的条状材料放置于落料凹模11上,此时件17的平面高度比件12高出1至2毫米。随后,通过安装在落料凹模12上的定位螺钉进行固定。接着,启动压力机,上模的滑块开始下降。在此过程中,凸凹模I和推板17首先对材料施加压力,使其向下移动。当件2的刃口进入落料凹模12内部约1.2毫米时,落料工序即告完成。滑块持续下降,p148.5mm直径的圆形坯料被凸凹模16推送到件2的凹模中,进而启动拉深作业,此过程持续至卸料板10与凸模7的圆弧面平行,此时拉深作业告一段落,封底部件的制作也宣告完成。与此同时,废料切刀已将多余的落料废料切除。若滑块再下降1.2至1.4mm,冲孔作业即告完成,封底部件随即转变为封头部件。若针对封底部件进行加工,那么滑块的移动距离需缩短1.2至1.4毫米。通过调整压力机的实际作业行程,即可达成一套模具多用途的设计目标。在滑块返回上升的过程中,顶料块13在橡皮的推动下,会将冲孔产生的废料推回至工件孔中,随后由卸料板10将工件连同废料一同从模具中移出,从而完成一个工作循环。将物料向前推进一个单位距离,随后将工件与废料一同送入收集箱内,随后启动新一轮的工作流程。

本模具的结构可细分为三个主要部分:首先是模架部分,它由模座、模柄和导柱、导套等组成,具体包括模座1、下模座20、模柄6以及呈对角线排列的导柱和导套;其次是工作部分,主要由落料凹模、凹模座基、下模垫板、凸凹模以及凸模等构成,具体有落料凹模12、凹模座基14、下模垫板18、凸凹模2和116、凸模7;最后是推、顶件装置,由卸料板、顶料块、推板和推、卸料螺钉等部件构成,具体包括卸料板10、顶料块13、推板17以及推、卸料螺钉等。模具的整体设计紧密合理,使用起来简便快捷,功能多样,特别适合中小规模的生产需求。