轴用弹簧挡圈的冲压工艺分析及模具设计5.docx

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轴用弹簧挡圈的冲压工艺分析及模具设计5

轴用弹簧挡圈的冲压工艺分析及模具设计5

轴用弹簧挡圈的冲压工艺分析及模具设计

袁泉，刘光超

（四川理工学院机械工程学院，四川自贡643000）

摘要：

介绍一副用于制造轴用弹簧挡圈的模具，对其工艺方案、排样及压力中心作了详细的分析，设计出多工位级进模结构，并对模具结构及设计要点进行了总结，模具结构合理可靠，对同类零件的加工具有一定参考价值。

关键词：

轴用弹簧挡圈；冲压工艺；模具设计；级进模

中图分类号：

TG386.1文献标志码：

A文章编号：

Shaftcirclipstampingdiedesignandprocessanalysis

YuanQuan,LiuGuangchao

（SchoolofMechanicalEngineering，SichuanUniversityofScience&Engineering，Zigong643000，China）

Abstract：

Introducedapairofspringretainershaftusedinthemanufactureofmoldsforstampingintheprocess,theprocessplanandbasiclayoutanalysis,thedesignofthemulti-positionprogressivediestampingpartitionstructure,andmolddesignkeypointsasummaryofthemoldstructure,reliable,highprecisionandproductivity,aspartofthesameprocessprovidesareference.

Keywords：

springsheet;stampingprocess;diedesign;ProgressiveDie

0引言

轴用弹性挡圈是一种安装于槽轴上，肪止零件轴向窜动的机械标准件，在机械工程领域需用量大且使用广泛，适宜采用冲压模具大批量生产。

由于该挡圈的内径比装配轴径稍小，安装时

不予考虑，计算出双排利用率22.86%，三排利用率24.69%，因此采用三排。

送料方式为侧刃定距，为保证料尾材料的充分利用，侧刃采用对角布置。

如图2所示。

工作时，条料每次送料距离为40mm，从左向右工位顺序如下：

第1工位冲2个中间排钳孔，第2工位冲中间排内轮廓圆孔、上下排4个钳孔及下侧刃，第3工位空工位+导正销，第4工位冲上下排2个内轮廓圆孔，第5工位中间排外轮廓落料，第6工位空工位，第7工位上下排外轮廓落料,第8工位冲上侧刃。

图2三排排样图

Fig.2ThreeinarowlikeFigure

4压力中心的确定

级进模属于多凸模冲裁模具，各凸模合力的作用点就是级进模的压力中心。

为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则因滑块承受偏心载荷，模具合理间隙不能保证,从而影响工件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。

根据力学原理，合力对某轴的力矩等于各个分力对同轴力矩的代数和，可建立图3所示坐标系，压力中心坐标按以下公式计算：

图3压力中心计算图

Fig.4Calculationofthecenterofpressure

将相应数据代入，计算出压力中心坐标为X。

=77mm，Y。

=0。

级进模由于工位多，且冲裁力最大的落料工序一般在最后工位，若严格按压力中心与滑块中心重合来布置模具，模具在工作台上的尺寸会出现沿送料方向前短后长的不协调现象，还会影响其他结构的布置空间（如模具漏料孔与压力机工作台孔）的布置，为此，在生产实践中，允许压力中心与滑块中心有合理偏离，原则上偏离值不超过压力机模柄孔的投影范围。

本设计中模柄孔尺寸为φ50，故压力中心可偏离滑块中心25mm以内。

5.模具结构及设计要点

5.1工作原理

模具总装图见图5。

条料从右向左进料，每次送料距离为40mm，由前后对角排列的两个侧刃控制步距。

工作时，上模下行，弹性卸料板压住板料，随后冲钳孔凸模、冲内轮廓孔凸模，外轮廓落料凸模分别在不同的工位完成冲裁。

为了消除送进导向和送料步距的定位误差，模具在第3工位设置了导正销，导正条料位置，保证后续工位外轮廓落料外形与内孔的相对位置公差要求。

从第9个工位开始，每向前送1个步距，就可得到3个挡圈零件。

1.上模座2.导套3.导柱4.上垫板5.侧刃凸模6.凸模固定板7模柄.8.外轮廓落料凸模9.导正销座10.导正销11.冲内轮廓孔凸模12.卸料板13.冲钳孔凸模14.下模座15.钳孔凹模镶块16.凹模固定板17.内轮廓孔凹模镶块18.内轮廓孔漏料区19.外轮廓落料凹模镶块20.外轮廓落料漏料区21.下垫板

图4模具总装图

Fig.4Themoldassemblydiagram

5.2冲钳孔小凸模设计

由于挡圈钳孔的尺寸较小，为φ2.5mm，需对其纵向抗弯曲能力和承压能力进行校核，具体指标为自由长度和直径是否满足要求。

凸模采用无导向凸模结构，计算出凸模允许的最小直径为2.13.mm，最大自由长度为7.3mm，计算如下：

冲钳孔凸模设计直径为2.63>2.13.mm，凸模工作段设计长度为7<7.3mm，所以凸模抗弯及承压能力均满足要求。

本模具结构中，小凸模整体长度较长，为80mm，仍需要考虑一些措施来防止小凸模的折断和失稳弯曲：

①将小凸模直径从工作段到安装固定段，逐步提高直径，即，直径由2.63mm,4mm,6mm,8mm进行过渡，从而增加小凸模整体的工作强度和刚度；②在各个直径台阶过渡部位，为防止削弱小凸模根部的强度，要求必须用圆角过渡，而不能加工倒角；③选用精度和刚度好的四角导柱模架，保证模具间隙的均匀；④适当选用较大的冲裁间隙，可降低部分冲裁力，减小对小凸模的冲击力。

小凸模结构图见图5。

图5小凸模结构图

Fig.5Themoldassemblydiagram

5.3异形凸、凹模设计

挡圈外轮廓落料工序，由于落料轮廓为非圆形，其凸、凹模的工作部分均为异形，考虑到安装固定的方便，以异形凸模为例，将其中间配合部位和尾部固定部分设计为圆形，配合部位尺寸ф44按过渡配合H7/m6设计，尾部固定部分尺寸ф48用于形成台阶式固定。

异形凸模工作中不允许转动，通常是添加防转销防止转动，但考虑到拆装的方便性，本设计采用将尾部固定台阶圆周两端铣削成防转面，与凸模固定板上固定孔对应的防转面配合固定，即可实现防止转动的目的，见图6。

异形落料凹模的防转结构与异形落料凸模的结构设计类似。

图6异形凸模结构图

Fig.6Themoldassemblydiagram

5.4挡圈开口防回弹设计

挡圈开口处材料产生切断变形，会使得材料内部应力的平衡受到破坏，材料因弹性恢复易产生回弹，由于材料为弹簧钢，更加剧了回弹的变形程度。

结果使得挡圈上尺寸为3mm的开口因回弹而大于3mm，并形成锥形开口，将对挡圈的安装使用产生影响。

为了得到开口尺寸精确的挡圈，在凸、凹模刃口尺寸设计上，可选用较大的冲裁间隙，因为落料过程中材料除受剪切外，还受较大的拉伸和弯曲变形，当增大间隙，在落料后，尺寸向实体方向收缩，起到补偿开口回弹的作用，合理的较大间隙可在试模时逐步修模确定。

5.5斜排料漏料孔的设计

计算挡圈所需的冲裁力并考虑装模高度要求，选择公称压力为250KN的压力机，其工作台漏料孔尺寸左右260mm，前后130mm，直径180mm。

模具工作时，必须确定好制件或废料的排出位置，原则上该位置需对应位于漏料孔尺寸范围的上方，才能确保产生的制件或废料均通过该漏料孔向下排出。

经合理安排，在模具压力中心偏离压力机滑块中心20mm时，外轮廓落料后得到的工件可由下模座外轮廓轮廓孔漏料区排出，冲挡圈内轮廓孔废料可由下模座内轮廓孔漏料区排出，而冲钳孔废料的位置则偏离了工作台漏料孔范围区14.8mm，此时，可考虑将在下模座对应位置开一斜排料孔，将钳孔废料导入内轮廓孔漏料区排出。

至于侧刃冲裁废料，由于位置离工作台漏料孔区太远，可考虑直接在下模座开一斜排料槽排出到工作台上，达到一定量时人工清理。

6结束语

经现场生产验证，模具结构合理、布局紧凑，方案可行。

模具生产效率高、安全可靠，所冲工件尺寸精度达到产品质量要求，对同类零件的模具设计具有一定的参考价值。

参考文献

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机械工艺出版社，2007.7

[5]卢险峰.中国模具设计大典-冲压模具设计基础[M].江西：

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