导电触片级进模设计

!
零件分析 导电触片零件见图 !，材料为厚 $ % !);; 的锡
冲裁出一异形孔 A 尺寸精度要求高， 此孔外形类似凹 字，其中向内突出的部分还要进行 !6)G的弯曲。 !! % 6;; 孔及鼓形孔均有公差要求，两孔圆心距为
$ % !# )H$ ;; ，两孔圆心连线到!# % >;; 孔圆心的距离 $%! 为6 % ( H $ 孔!# % >;; 也有公差要求， 设计为零 ;; ， 件的定位基准孔。
!"
《模具工业》 #$$# % & ’ % ( 总 #)(
导
电
触
片
级
进
模
设
计
沈自林，沈庆云，范彦斌 * 佛山科学技术学院，广东佛山 )#($$$ +
摘要： 应用大型三维 ,-’ . / 软件设计了电器产品复杂零件导电触片多工位级进模。该软件系统解决了 模具排样的难点， 制定了零件的加工工艺， 设计的模具结构应用于工程实践， 产生了较好的效益。 关键词： 导电触片； 级进模； 排样； 012 . 013 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： 4 5 6(" % 7# 8 !$$! 9 #!"( * #$$# + $( 9 $$!" 9 $6
万方数据
!" 样图可知， 零件成形共需 !) 个工序， 加工工序有冲
《模具工业》 #$$# % & ’ % " 总 #(" 位置均设有导正钉以保证进给到位。 !) 工位结束， # 个工件分离时， 工件仍停留在凹模上， 这时带料继续 进给， 由 !, 工位的带料将分离的零件推向后面预设 的斜坡， 并由气源吹出气体， 使零件迅速离开模具， 滑入盛器。
（ !） !# % *++ 孔安排在第 ! 工位是因为该孔是 定位基准孔， 导正孔的冲裁也以它为基准， 故在第 # 工位安排冲!! % "++ 导正孔， 并从第 , 工位开始设 置导正钉， 确保步距精度， 消除带料水平偏移。 （ #）第 , 工位安排冲鼓形孔及异形孔，因两孔 之间位置有精度要求，在同一工位冲出这两孔，可 消除步距误差对位置精度的影响。 （ ,） 这样， 在 !! % ,++ 孔安排在第 ) 工位加工， 第 ! - ) 工位上完成了零件内各孔的冲裁，做到工 位相对集中，便于凹模镶块设计，提高模具制造的 可靠性。 （ )） 第 ( 工位安排冲断开槽。由于冲裁周边较 大， 刃口截面尺寸增大， 冲裁力也相应增大， 需要在 冲完断开槽后增设空工位，即第 . 工位为空工位， 以便有较大的空间来安排刃口的位置，同时也可以 提高模具的强度。 （ (） 第 * 工位安排冲裁零件临弯曲一端的搭边 带料， 为弯曲工序做准备。 （ .） 第 "、 / 工位和第 !! - !, 工位均为空工位， 第 !$ 工位为弯曲工位。 （ *） 零件与带料搭边的最终分离安排在第 !) 工 位完成。 , 模具结构 模具总体结构采用级进模典型结构，如图 , 所 示， 模架选用四导柱滚动导向模架。符合国标 01 2 3 #"() 4 !/"! 标准的精度要求，导柱间中心距为 由上模座、 卸料板、 下模座组成。 !((++ 5 !##++ ， 冲压时带料由送料机构推进，第 # 工位结束进 入第 , 工位即有导正钉进行导正，后序工位在相应
需要通过多次冲孔、 弯曲 根据零件的形状特点， 工序才能完成零件成形，如果采用多副单工序模具 来成形， 首先因零件体积小， 操作不方便， 且不安全；
其次， 零件需几次定位， 质量不稳定， 一致性差， 精度 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! * 6 + 拉伸件先通过拉伸凹模再通过整形凹模， 防止拉伸成形时产生厚薄不均，以致影响零件精 这样可利用拉伸成形的余热增加坯料塑性，减少整 形阻力，也减小了二次定位对成形尺寸精度的影 响， 保证了制件质量， 并提高了模具寿命。 * 7 + 拉伸凹模和整形凹模侧壁与 ! 圆角交接处 必须圆滑过渡，不能有台阶出现，表面粗糙度为 ! " # $ % # : $ % 7! ;。 * ) + 凸模与整形凹模之间的单边间隙取 $ % < $ ， 考虑到工件的要求及回弹等，凸模尺寸取 % = 可在整形时使零件包紧凸模， 从而 ;; ， !!$# % 6( 保证内孔尺寸。 * " + 模具采用通用模架， 只需更换相应的凸模、
图(
导电触片零件图
* # 在排样设计中总的原则是先分离后成形。 切外形、 弯曲、 切断。为了准 + # 该零件需冲孔、 确排样， 可先绘制一个工件展开图， 逐步确定各道工 序的先后顺序及冲压终了时成形零件留在残料上的 方法和出模形式。由于该零件有弯曲，因此在弯曲 前应将弯曲部分周围的余料分段逐次切除后，再进 行弯曲成形。 , #!! # )-- 孔是整个零件的定位基准孔，其余 尺寸以此为基准来确定，这个孔是该零件结构的设 计基准， 故在第 ( 工位冲!! # )-- 孔。 必须设置导 . # 为了保证材料送进的步距精度， 正销。因为目前国内自动送料装置步距误差在 " # (-- 左右，所以只能作为粗定位，另外连续工步 中误差积累也会影响工件的尺寸，设置导正销的目 的就是为了对这些偏移误差进行自动修正。第 ! 工 位冲导正孔， 第 / 工位开始导正， 导正孔尽可能设在 废料上，这样可用较大的导正钉，保证导正稳定可 靠。 0 # 由于零件尺寸小，为了避免应力集中，提高 凹模、 卸料板和凸模固定板的强度， 在排样中要考虑 增设空工位。 1 # 对于冲切周边较大的部分，应尽可能安排在 毛坯带料的中间位置，使压力中心与模具中心尽可 能重合或接近。 2 # 排样时应使材料的辗压方向与工件的弯曲 线相互垂直。由于该零件采用自动送料，因此应按 带料的辗纹方向来确定工件的排样，使工件弯曲方 向与带料轧制方向垂直。 3 # 由于多工位级进模在冲压过程中工件与带 料始终连在一起，到最后一个工位才将工件与带料 分离， 因此还应考虑工件与带料的连接强度。 在考虑了以上因素后， 拟定排样图见图 !。 由排
万方数据
《模具工业》 !""! # $ % # & 总 !’& 难以保证，废品率高，因此决定采用多工位级进模 在高速冲床上加工。
() 或从特征模型中提取的方式建立工件各刃口工艺信 息事实库，最后以一定的推理机制完成工步排样设 计。该方法的基础是一个有效的图形专家系统工 具， 系统不仅包含冲孔落料工序， 还包含切废、 冲缺 工序。定距方式如侧刃、 导正销、 挡料销等也应在此 模块确定， 其中侧刃刃口应参与工步排样自动运算， 以确保凹模与其它刃口间的距离符合要求。由于级 进模工步设计的复杂性，建立一套有效的交互修改 工具必不可少， 主要应包含的功能有： 加、 减空工步、 工步交换、刃口移动等。通过分析被加工零件的工 艺要求， 主要从以下几个方面考虑排样：
$ 9 $ % $#
度。但在模具使用中， 发现即使这样， 成形出的飞轮 壳体仍不十分理想， 经多次试验， 用菜油作为润滑剂 改为用 ,/ 塑料袋直接包住坯料进行拉伸，达到了 意想不到的效果。 7 结束语 通过精心设计制造模具及多次试模，使拉伸整 形后的零件达到了设计要求， 现已生产数万台， 质量 稳定， 取得了较好的经济效益。 参考文献：
!
排样方案 排样是级进模设计的关键，为了获得毛坯在带
料上的最佳布排，排样以材料利用率为目标函数， 但必须同时考虑其它约束条件，如弯曲线与带料轧 制纹路的关系、 模具的合理化设计、 料宽约束、 步距 约束等。排样的核心技术是： （(） 图形等距放大技术。在冲件间搭边值较大 而冲件外形较复杂（含窄小凹槽等）时易出现图形 自交现象，如何处理，使用户不必交互简化图形是 排样前处理技术的核心。 （ !） 排样算法目前常用加密点法和一步平移法 等。加密点法实现简单，但计算精度受加密点的影 响很大，而平行线分割一步平移法因其计算量减少 和精度提高被许多系统引用，但它在计算效率和步 距计算准确性方面还存在一些不足，采用过图元端 点、驻点等特殊点作水平线段求步距的方法可以解 决这些问题。 毛坯排样中需要解决的问题是有效合理的毛 坯嵌套排样算法的研究。最早用的图论算法无法体 现众多的工艺要求和排样规则，实用性较差。目前 主要的研究方法有： （(）对原有的图论算法进行改造，仍以凹模最 小许用壁厚作为刃口间距离约束，但通过对各型孔 加权获得工步安排先后的判据或按不同的工艺规 则和刃口特性（刃口精度要求）排定冲制优先级和 同一级别各刃口的冲制次序，建立一个完备的数据 结构以包含工步设计中的各工艺信息是该方法的 关键。 （!） 采用专家系统思想将工步排样有关的优化 准则总结归纳成排样规则放入知识库，以交互拾取
锌青铜 （C DE7 9 6） ， 要求年产量 !$$ 万件。 该零件属 于典型的冲裁、 弯曲复合件， 零件结构对称， 外形复 杂。零件有两处 F 形弯曲， 弯曲部分在弯曲前需先
— — —— — —— — —— — —— — —— — —— — —— ， 男， 四川资阳人， 硕士， 佛山科学技 术学院教师， 主要从事计算机图形学、 计算机辅助设计与制造研 究工作， 地址： 佛山科学技术学院思源所， 电话： （$>)>） #<(77"!， /I; JKL M NO; K P N’OQ % RSQ % TE 收稿日期： #$$! 9 $< 9 !<
!"#$%& ’( )*" +,’%,"##$-" !$" (’, )*" ./"0),$0 1’&)20)#
!"#$ %&’(&) * !"#$ +&),’-.) * /0$ 12)’3&) 4 /5672) 8)69&9.9: 5; !<&:)<: 2)= > :<7)5(5,- * /5672) * ?.2),=5), @ABCCC * D7&)2 E 34#),20) ： > 7: F.(9&’G56&9&5) GH5,H:66&I: =&: ;5H 97: <5FG(&<29:= :(:<9H&< <5)92<96 ;5H :(:<9H&<2( 2GG(&2)<:6 J26 =:6&,):= J&97 97: 2GG(&<29&5) 5; (2H,: KL MH5 N # 65;9J2H: O > 7: 6-69:F 65(I:= 97: =&;;&<.(9- 5; 97: =&: (2-5.9 2)= J5HP:= 5.9 97: GH5<:66&), 9:<7)5(5,- ;5H 97: G2H96 O > 7: =&: 69H.<9.H: =:6&,):= 2GG(&:= 95 :),&)::H&), GH2<9&<:6 GH5=.<:= ,55= 3:):;&96 O 5"6 7’,8#：:(:<9H&< <5)92<9 Q F.(9&’G56&9&5) GH5,H:66&I: =&: Q (2-5.9 Q D0L N D0R