產品如圖1所示,材料為q235,料厚為1.5mm。根據產品的形狀特點及設計要求,分3個工序實現該產品的加工:
(1)拉深工序拉深出產品的外觀形狀。
(2)落料沖孔預衝兩個翻邊孔,其定位方式可採取第一步的拉深外形定位亦可在第一步拉深工序中衝兩個定位孔精確定位;
(3)實現兩個孔的翻邊。
為降低模具成本、省時省工,可設計一套簡單可行的模具結構。
第二工序的模具結構屬於典型的落料沖孔復合模具結構,採用拉深外形定位,定位塊選用45鋼,nc加工外形後用銷釘和螺釘固定於凹、凸模板,工件內部的沖孔可採用鑲件的形式,既降低成本又增加了互換性,模具結構如圖2所示。圖中件3凹模板,件7凸模板是模具成形的關鍵零件,其尺寸精度要求高。下面介紹如何實現凹模板3和凸模板7衝裁間隙的精確計算及線切割一次成形加工。
3凹、凸模衝裁間隙計算
圖2中凹模板3和凸模板7形狀一致,共用同一坯料(可選用cr12mov),經過機械粗加工、淬火(58hrc～64hrc)後用電火花線切割工具機一次割出。由於不受工具機累計誤差的影響,切割後的凹、凸模間隙均勻一致,在裝模配模容易實現的同時,節省了大約一半的模具材料和線切割加工時間與費用。
計算凹、凸模衝裁間隙的方法有理論法和經驗法,由於理論計算非常複雜,在實際應用上意義不大,因此在實際生產中一般採用經驗法確定計算衝裁間隙,計算衝裁最小間隙(單面)的經驗公式[1]:
zmin=kδ
式中k———與材料厚度有關的係數
δ———材料厚度
k值選取範圍(薄料用下限):
軟材料k=0.04～0.09
中硬材料k=0.05～0.12
硬材料k=0.06～0.14
該工件材料屬於中硬材料,厚度為1.5mm,可取k=0.05,則:zmin=0.05×1.5=0.075mm。
對於等斷面的凹模和凸模,線切割加工可一次得到凹、凸模。切割縫即為單邊間隙,其值c為線道寬度f,等於線切割工具機電極絲直徑d加上放電間隙δf,即:c=f=d+δf,如圖3a所示。
但此方法只能根據衝裁間隙的取值來調換電極絲的直徑,給實際生產應用帶來了很大的不便。另外,如果衝裁間隙很小,需要非常細的電極絲直徑,顯然用上述方法不能一次割出凹、凸模。由於線切割工具機通常配有斜度裝置,可以採用擺一定斜度的方式一次割出凹、凸模。
因此,只要選取一定的傾斜角α,便可以得到要求的凹、凸模衝裁間隙,而不必更換電極絲的直徑。
線切割加工具有一定單邊間隙斜度的凹模和凸模如圖3b所示,具體計算為:
模具中凹凸模板厚度h=35mm,衝裁單面間隙c=0.075mm,選用直徑d=0.3mm的電極絲,f=0.
35mm,將數值代入公式(1)中,得到α為89.54981046°。
因為間隙很小,所以x≈f時,上式可簡化為[2]:
將上述數值代入公式(2)中得到α為89.54982814°。可見二者的取值非常接近,所以在實際生產中可用公式(2)進行簡化計算。
4切割加工
凹、凸模板經過機械粗加工(例如磨削、鑽孔、沉孔、打穿絲孔、攻絲)、淬火後即可穿絲線切割內導柱孔、銷釘孔、沖孔、鑲件等。最後將電極絲從圖4中的穿絲孔3處引入,擺斜度為0.45°即可一次割出單面間隙為0.
075mm的凹模板和凸模板,如圖5所示。
同樣,圖2中卸料板6和內卸料板4也可共用同一坯料(可選用45鋼),經機械加工、nc加工後一次割出。卸料板和凹模板之間通常配有內導柱,既起導向作用又可精確定位。內導柱孔的精度要求較高,一般單邊間隙為0.
005mm～0.01mm,線切割加工時在起始處易留下電極絲加工的痕跡,此痕跡影響導柱孔的精度,為消除此痕跡,**切割凹模板和卸料板的內導柱孔時可加工一工藝孔以消除線切割加工時留下的痕跡,其形狀如圖6所示,避免了人工再次修磨。
5結語 在實際生產中,對於型麵較大落料模的凹、凸模板一般同時割出,並根據衝裁件的材料和厚度線切割一定的斜度。對於落料模刃口以凹模為準,沖孔以凸模為準。對於型麵較小的一般以凹模為準先割出,然後根據實際情況後割凸模或異形衝頭。
凹模和凸模公用同一坯料,在實際生產中應用廣泛,特別適用於落料或落料沖孔等復合模的設計加工,在提高裝模配模質量的同時,大大縮短了模具生產週期和節省了生產成本。
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