首先, 在电器行业里, 连杆类冲压零件作为一类连接件, 使用得颇为普遍, 并且对尺寸精度有着较高要求, 它发挥着力的传递、连接力这一作用, 要是尺寸无法达到产品设计所需, 就会给产品整个传动机构产生严重不利影响, 极有可能致使传动机构无法正常运转。其次, 其自身形状比较复杂, 集多种不同性质的冲压于一体, 所以制造起来存在一定难度。
存在两种生产此类零件的方案, 一种是于常规的工序分散的多付简单模具里达成, 另一种是在工序集中的一付模具级进模中达成。前者所需的设备、模具以及工人数量众多, 工人的劳动强度颇高, 并且鉴于整个零件生产过程由多付模具完成, 各类因素会致使产生加工积累误差, 特别是针对一些精度要求高、产量大的连杆类零件, 质量以及数量在单工序模中均难以得到保障。制件形状复杂, 形状矮小, 单一工序模具凹凸模强度受约束, 前后工序定位难处理, 前后形成工序间干涉等情况出现。
对图1那所展示的零件, 进行级进模设计, 在这基础上着重去阐明处在连杆类零件的级进模里CAD设计所具备的优越性。
图1
1零件工艺分析
呈现在图1里的连杆零件汇集了冲裁、定伸、弯曲局部修光、成形弯曲等具备不同性质的冲压工序, 将之整合为一体。该图所展示的是此零件的排样图。就零件的精度而言, 2减Φ3加0.05D存在对称度相关要求, 为IT10级, 连杆高度尺寸精度是IT11级, 成形弯曲开档尺寸精度为IT11级, 其他尺寸精度皆为IT16级。这份零件归属于普通冲裁范畴, 不过成形件的形状相对复杂, 且成形方向有所不同。因零件产量极大, 所以考虑采用级进模结构, 并且从设计层面考虑日后能够在高速冲床上开展生产, 设计肩格式导板。
此零件的主要成形难点在于, 部分定伸弯曲方向跟送样方向存在15°夹角。于设计此模具之际, 鉴于加工艰难, 上、下一同采用镶拼式结构, 故而对模具设计以及加工要求便更高。所以, 弯曲工序的安排是排样设计的关键要点之处, 亦是能否实现级进冲压的关键所在。依照多工位级进冲压弯曲工序的分解原则, 首先借助模具的上、下动作达成切除零件外形多余废料的操作, 在定伸弯曲之前考量局部修光。完成上述冲裁弯曲后, 借助顶料装置, 把条料顶起, 且使其高出定伸弯高度2mm, 以此便于推进送料工作。而弯曲方案一旦被确定, 便能着手安排其他工序, 进而绘制出排样图。
1.1常规手工设计
1.1.1各工位及型腔确定
将零件的各个弯曲部分, 通过查阅表格进行计算, 从而开展手工板筋展开工作, 接着绘制其平面几何图形, 依据几何图形在各个工位上进行分解之后，确定其相对位置的尺寸以及各分解图形的几何尺寸, 在这个工作过程里所进行的理论计算的是相当复杂繁琐的, 尤其是针对没有规则的几何图形而言会更加困难, 只要有一个工位的计算出现了微小的误差（差错）, 那么, 对于整个级进模各个工位图形的设计就会产生较大的影响。
1.1.2压力中心确定
为让冲模得以正确且平衡地开展工作, 冲压力当中务必经由模柄轴线并且要与机床滑块的中心达成重合, 借由这般的方式能够提升模具的使用寿命, 削减冲模以及机床导轨遭受的磨损, 防止出现冲压方面的事故。
关于单一对称样子的图形, 压力中心处在其轮廓图形几何中心的位置, 针对复杂开头样式的图形, 可运用解析几何法去求压力中心。
公式：
不同图形, 先依据上述公式逐个求解压力中心, 之后按照多形腔形态, 再次运用相同公式求出压力中心。
1.2运用CAD设计(UG软件)
1.2.1将零件建立模形
在modeling里, 能够运用各类模块, 可选取曲线Curve, 以此来构建零件实体模型, 并且要针对零件模型开展特征Feature的运用以及编辑。
1.2.2零件板筋展开
先对于材料厚度a值予以定义, 进而确定弯头表达式(expression)bndcl=(b+K*a)rad(c), 之后进入Application开展板筋展开, 计算机自动把零件全都展开成为平面图形。
1.2.3各工位排列组合
所获取到的平面图形, 予以按照冲压步距尺寸来进行多次的Copy, 并且针对该平面图形实施修剪操作, 如此便能够得到具备各工位冲压工艺合理性的排样图形。
1.2.4多型腔压力中心确定
选取出全部工位予以封闭, 针对曲线（Curve）, 借助grip编程软件（YLZX）一次性寻觅出所有曲线的压力中心坐标（X、Y）, 这为级进模设计给予了优良的理论根据, 节约了诸多繁杂的理论计算。
1.2.5排样图形确立
照着上述的设计步骤, 以此为前提条件与基础支撑, 模具工程师能够凭借自身以及工厂所积累的实践经验, 进而做出正确的判断, 对设计结果予以修正, 加快设计的推进步伐, 于是缩短了模具设计的周期时长, 提升了模具设计的质量水准。
基于以上操作展开综合剖析, 进而确定排样图呈现为图2所示模样, 其总共具备8个工位 , (1)予以冲孔、开展切缺操作, 其中4个孔属于零件孔, 而其余3孔用作后工序的导正孔 ；(2)实施切缺、致使零件弯曲部分与条料达成局部分离, 并且于该工位设计导正钉, 以此对条料进行导正 ；(3）再次切缺, 推动后工序弯曲部位与条料达成彻底分离, 借助导正钉导正条料 ；(4)开展局部修光，修光凸模尺寸较小, 在修光期间修光凸模跟前、后工序使用的凹模形成间隙配合, 以此增强其修光凸模强度方面能够有所助力 ；(5）操作定伸弯曲、让上、下模相互碰硬(依靠脱料板上的限位块进行限位), 此后工位的导正钉装设于定伸弯凸模之上, 借此消除送料期间所产生的定位误差 ；(6)执行成形弯曲, 在成形弯曲进程里为了避免零件出现回弹现象, 保障弯曲件质量, 弯曲之际在弯曲下模拼块上加工出压筋, 用以校正零件回弹 ；(7)进行局部切断分离, 鉴于具体情形, 该零件无法一次实现分离, 故而分前后两次来完成分离 ；(8)实施最后切断分离, 此刻零件落入凹模型腔内, 条料向前递送, 把零件带出凹模型腔, 从而完成全部冲压过程。
排样图如图2所示。
图2
1.2.6模具零件装配
在完成整付模具零件设计之后, 为了验证其结构尺寸的合理性, 需要把零件进行整体装配, 也就是Assemblies, 要检验各零部件彼此之间装置位置是否合理, 还要检验装配尺寸是否合理, 并且要查看是否有干涉现象, 如此一来能够及时发现这些问题并加以修正, 以此来避免在生产制造过程当中出现模具加工以及设计问题。
1.2.7模具零件制造加工
先说在UG软件建成的模型那儿, 运用CAD／CAM系统, 先是把二维的产品零件图纸转化成工作站上的三维造型。这样利用三维造型去设计出构成模具的各个零件, 接着针对要数控加工的那些零部件展开加工操作, 然后直接编出数控机床的NC程序, 凭借机床完工把零件形状加工弄成特定样子, 末尾完成后装组搭配出合乎标准的模具。
2模具结构设计要点的工作过程
设计连杆类冲压零件级进模结构的关键之处在于, 解决连杆存在的多角、多方向弯曲问题, 为实现此目的, 各工序的顺序必须妥善安排。
2.1浮动托料装置
常有一些凸起凹陷等状况出现在连杆类零件上, 在级进模结构的设计里, 若这些部位处理得不合适, 就极有可能给送进过程带来障碍。解决的办法是设计条料提升装置, 提升装置常常会采用浮动顶料钉。冲压结束后, 上模会随着机床滑块上升, 安装在下模上的顶料钉, 会在下方弹簧力作用下弹起, 其所顶到的最高位置, 就是条料的送料平面, 顶起的高度要确保条料在送进时, 不会因弯曲等形成的凸起而受阻, 还要在导料板上设置限位台阶, 防止条料可能跟着凸模上行, 导致模具损坏。
2.2结构的设计特点
2.2.1零件设计
该级进模里, 下模的外形尺寸, 要是采用整体结构, 在零件进行大批量生产时, 要是模具存在操作不当以及正常磨损的情况, 这会给模具的维修处理造成困难, 所以在该模具设计进程中, 对上下模的多处采用镶拼结构, 镶拼所在位置选在定伸弯之处, 如此有利于型孔的加工, 还能改善型孔的应力分布, 提高模具的使用寿命, 也对模具的维修处理有利。
2.2.2模具结构方面
用四导柱, 让上模跟脱料板成为一体, 以此加强脱料板的刚性以及导向精度, 脱料板上另外放置压板, 脱料板跟压板是分体结构, 这般容易进行钳床装配, 压板和凸模匹配H7／h6, 对小凸模有着更优的导向保护作用。在脱料板与上固定极间安设限位块, 方便校模。该结构已经在我厂开始有越来越多的应用了。
2.3模具工作过程
冲床滑块上升之际, 浮动托料机构于下部弹簧作用下, 把条料托起, 此条料高出凹模上平面刃口尺寸 3mm。冲压之时, 送料机构把材料送到位, 当前我厂无此设备, 现以人工手送料。冲床滑块下降时, 导正钉自动将材料导正, 脱料板压紧条料, 上凸模完成各自功作。所有机构复位借助各自复位弹簧。
图3为该级进模总体结构简图(示附图)
图3
3结束语
对于这类连杆零件以及进模的设计, 只要把握住这类零件的成形难点, 并且把这些部位予以合理分解, 正确选用有利于局部成形的成形机构, 便能够设计出符合生产要求的合格产品零件, 经由厂里实际生产, 充分证实了CAD在该连杆级进模结合设计方面的优越性, 对于各工序安排的合理性而言, 这是一副成功、平稳可靠的级进模。
