风管式空调内机支撑脚级进模设计.pdf

D i ea n dM o u l dT e c h n o l o g yN o 文章编号:()风管式空调内机支撑脚级进模设计张建(上海三菱电机上菱空调机电器有限公司,上海 )摘要:通过分析风管式空调内机支撑脚零件成型的工艺特点,在原有单冲工艺(冲孔落料冲圆孔弯曲Z形压舌弯曲V形弯曲(含三角加强筋)共副模具)的基础上,提出了套连续模冲压的方案(分步多次冲孔压舌分步多次弯曲冲孔弯曲切断).重点阐述了该零件冲压成型的排样、模具结构以及模具的工作原理.该连续模成功替代了原有的单冲模,产品质量稳定,为企业节省了生产成本,提高了生产效率和经济效益.关键词:支撑脚;连续模;模具结构;设计要点中图分类号:T G 文献标志码:BD e s i g no f t h ep r o g r e s s i v ed i e f o r t h e s u p p o r t l e go fd u c t e da i r c o n d i t i o n e r sZ H A N GJ i a n(S h a ngh a im i t s u b i s h i e l e c t r i c&s h a ngl i nga i r a i r c o n d i t i o n e ra n de l e c t r i cap pl i a n c eC o,L t d,S h a ngh a i ,C h i n a)A b s t r a c t:A c c o r d i n g t o t h e f o r m i n gp r o c e s s f e a t u r e so f t h e s u p p o r t l e go f a na i r c o n d i t i o n e r,ac o n t i n u o u sd i e(S t e pa n dm u l t i p l ep u n c h i n gt o n g u ep r e s s i n gs t e pa n dm u l t i p l eb e n d i n gp u n c h i n g b e n d i n gc u t t i n g)w a sp r e s e n t e da f t e rp r o c e s s i n g i m p r o v e m e n t so nt h eb a s i so ft h eo r i g i n a ls i n g l es t e p(p u n c h i n g a n db l a n k i n g h o l ep u n c h i n g b e n d i n g Z s h a p e dt o n g u eb e n d i n g V s h a p e db e n d i n g,s e t so f d i e s i nt o t a l)p r e s s i n gp r o c e s s e s T h e l a y o u t,s t r u c t u r ea n d w o r k i n g p r i n c i p l e o ft h ea f o r e m e n t i o n e d p u n c h i n g a n df o r m i n g d i e w e r ei n t r o d u c e d T h ec o n t i n u o u sd i eh a sb e e ns u c c e s s f u l l yd e v e l o p e dt or e p l a c et h eo r i g i n a ls i n g l ep u n c hd i e,s a v e st h ep r o d u c t i o nc o s t,i m p r o v e sp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y,i n c r e a s e se c o n o m i cb e n e f i t sa n de n s u r e s t h es t a b i l i t yo fp r o d u c tq u a l i t y K e yw o r d s:s u p p o r t l e g;c o n t i n u o u sd i e;d i es t r u c t u r e;k e yd e s i g np o i n t s引言风管式空调内机安装时,通过固定在屋顶的可调节吊装螺杆和固定螺母连接该支撑脚,使风管式空调内机水平固定在某一安装高度.该产品承载了整个风管式空调内机的重量,属于高强度结构钣金件,选用较厚的钣金材料.收稿日期:作者简介:张建,高级工程师,主要从事钣金、塑料等模具设计开发方面的研究.模 具 技 术 N o 钣金冲压成型工艺和模具结构设计方案,决定了该产品的成本经济性、大批量生产的品质稳定性、操作安全性、生产效率的高效性.本文对 冲 压 工 艺 和 模 具 结 构 方 面 的 内 容 进 行探讨.冲压工艺分析零件简图见图.该零件材料规格D C DZ /MF C C (宝钢材料牌号),厚度 mm,是低碳冷轧热镀锌钢板.该零件结构形状复杂程度一般,既有冲裁,也有弯曲,有处三角筋、处弯曲、处压舌.本文将分别对其结构进行工艺分析和综合设计.单冲模的工艺特点单冲模的冲压工艺如图所示.图产品零件F i g P r o d u c tp a r t s冲孔,落料冲孔弯曲成型(舌形)V弯曲(含三角筋)图单冲模冲压工序F i g S i n g l ed i e s t a m p i n gp r o c e s s该产品的单冲模的冲压工艺有以下特点.()该产品具有强度结构件的功能,选用较厚的热镀锌钢板.孔与边缘之间的距离,受模具强度和冲裁件质量的制约,其值不应过小.一般 要 求c t(t为 料 厚).c t mm,从图面中测得封闭长圆形孔(mmmm)与U形槽的边缘之间距离为 mm,理论值和设计值相近.考虑到冲裁凹模的寿命,U形冲裁和圆孔冲裁分别由第副冲孔、落料和第副冲孔两副模具来对应.()个小脚的弯曲方向与舌形成型弯曲的方向相反,为了保证产品和模具的稳定性,分别由第副弯曲和第副舌形成型两副模具来对应.()第副模具的个小脚弯曲,因材料较厚及弯曲尺寸较短,弯曲时产品有被拖料的缺陷,导致产品尺寸问题,所以需要加大压料力,D i ea n dM o u l dT e c h n o l o g yN o 使之不发生偏移.()第副在作V形弯曲成型的同时,进行三角 筋 的 成 型.该 成 型 中,封 闭 长 圆 形 孔(mmmm)会因三角筋成型而变形,而此封闭长圆形孔是作为螺钉穿过孔,少许变形不会影响螺钉的固定装配.连续模的工艺特点在单冲模工艺的基础上进行工程改进.()该产品是单面弯曲,材料单侧向受力.设定一出二的形式,镜像对称布置,如图所示.双侧弯折,材料双侧侧向受力,提高了模具的稳定性和冲床的寿命.图一出二方案F i g O n eo u t t w os c h e m e()采用连续模生产方式.具体工艺如图所示.冲孔;切边冲孔;切边;切边;空步;弯曲;弯曲、舌成型;弯曲;弯曲;空步;冲孔、切断;空步;分断图排样图F i g L a y o u td i a g r a m分析零件的展开图:零件外形左右对称,长度方向较长,因此采用竖直排多工位切边型排样.零件两处弯曲边长度相差较大,弯曲时材料受力偏移明显有差别,为了模具弯曲受力对称性考虑,采用图镜像对称一出二排样方式.共分成 个工位,工位是零件与带边料一起移动,工位是冲切载体完成个相同的零件.该零件既有冲裁又有弯曲,采用切除余料的方式成型,分步冲裁产生零件轮廓形状,交线处为产品弯曲处.采用送料机自动横向送料,材料选用卷料形式,配合大台面冲床进行连续冲压生产.连续模的具体各工位的工作内容如下:工序:长圆形孔(mmmm)冲裁,为了保证切外形时条料的定位精度,增设了辅助导正孔(直径mm)冲裁,并在第和工位上设置导正销导正.工序:U形冲裁和冲裁部分外形.工序:冲裁部分外形.工序:顶部的葫芦形冲裁.工序:空步.工序:舌形端 弯曲,中间压舌处小脚预弯 .工序:舌型Z形成型弯曲,小脚弯曲成 .工序:预弯 .工序:L形弯曲成 的同时,冲压出加强三角筋.工序:空步.工序:舌形面上冲裁光孔(直径 mm),冲切载体.工序:空步.工序:冲切载体,载体与制件分离.该产品用是使用在家用和商用空调上,一个风管式空调内机含有个该零件,需求量大.从生产效率、日产量需求、用工成本等方面考虑,最终选用连续模的工艺方案.模具结构设计及工作原理 模板结构设计模具结构如图所示,采用非标尺寸钢板结 模 具 技 术 N o 构.上模座 和下模座采用整块 钢,尺寸分别为 mm mm mm和 mm mm mm.压料板、止挡板、凸模固定板、上垫板、下垫板和凹模固定板通过空步工序和空步工序 的间隔分割成套,分别进行制造,每套模板的形状尺寸各自相同、这样就避免了对过长的模板进行加工,降低了加工的难度,提高了效率,又适合通用加工设备.上模冲裁侧视图下模弯曲侧视图下托板;下垫块;下模座;下垫板;凹模固定板;压料板;止挡板;凸模固定板;上垫板;上模座;上垫块;上托板;弹簧S WH (弯曲模);固定螺钉;浮动导料杆;导正钉卸料螺钉;弹簧S WH (弯曲模);弯曲凸模;卸料螺钉;外导柱;内导柱;导正孔凸模;冲孔凸模;弹簧S WB (冲裁模)图连续模模具结构F i g S t r u c t u r eo f t h e c o n t i n u o u sd i e D i ea n dM o u l dT e c h n o l o g yN o 为了保证固定板的安装精度和产品冲压各工序的加工精度,采用了定位销和固定螺栓.凸模固定板和凹模固定板的作用是保证冲孔、切边、弯折的凸模和凹模在冲裁过程中能稳定可靠地工作.凸模固定板上的导向孔按凸模的断面形状加工,采用过渡配合(H/n 或H/m),凸模固定板的厚度为 mm.凹模采用镶件的形式固定在凹模固定板中,凹模固定板的厚度为 mm.凸模固定板和凹模固定板的材料选用 号钢.在凸模固定板与上模座 之间设置一块淬硬的上垫板,在凹模固定板与下模座之间设置一块下垫板,这样可避免硬度较低的上模座 和下模座因局部受凸模和凹模较大的冲击力而出现凹陷,导致凸模和凹模松动.上下垫板厚度取 mm,材料为G R ,淬火硬度为 HR C.上下面磨平,保证平行.在凸模固定板与压料板之间设置止挡板,止挡板和压料板通过M 螺丝锁定在一起.止挡板上面主要是一些过孔、冲头凸模过孔,内导柱过孔等,对导正钉起到压住作用.止挡板材料选用 号钢.冲裁部的止挡板厚度取 mm,弯曲部的止挡板厚度取 mm.压料板主要起压料和导正凸模的作用.其作用是压住材料,不让其移动,同时还可以将冲裁后套在凸模上的材料卸下,压料板用卸料螺钉 与凸模固定板连接,压料板厚度取 mm,材料为G R ,淬火硬度为 H R C.上模座 和止挡板之间设置弹簧.第一部分冲裁部选取SWB (米思米)矩形螺旋弹簧 个,第二部分弯曲部选取SWH (米思米)和SWH (米思米)矩形螺旋弹簧各个,第三部分冲裁部选取SWB (米思米)矩形螺旋弹簧个.为了保证上模与下模的定位精准,该模具的上模座 和下模座之间使用了套滚珠轴承外导柱.滚珠导向轴承无间隙导向、精度高、寿命长,适用于精密冲裁模、硬质合金模、高速冲模以及其他精密模具.根据合模以后上下模座 之 间 的 距 离 是 mm,选 用 规 格 为MYK P 的滚珠轴承外导柱(米思米).导柱装在上模座 上,采用R/h 配合.导套装在下模座上,采用H/r 配合.为了使压料板在工作时稳定可靠,不会发生偏移或倾斜,对冲裁凸模起到导向和保护作用,保证凸模和凹模冲制时的导向精准,在凸模固定板上安装小导柱,在压料板和凹模固定板的相应部位安装小导套.选用小导柱规格:S GOH (米思米).压料板上的导套规格:T G B T (米思米).凹模固定板上的导套规格:T G B T (米思米).凸模、凹模结构设计本模具为自动送料的连续模,包含了 个工序,共用到了冲孔、切边、弯折的凸凹 模 套,由于冲裁速度较快,需要将凸凹模安装稳定牢固,有一定的强度和刚度.冲裁凸凹模结构设计本模具的冲裁模分布在第一部分和第三部分.冲裁凸模有圆形凸模和非圆形凸模.凸模材料 选 用C r M o V.刃 口 部 分 热 处 理 硬 度 HR C,尾部回火至 HR C.()冲裁圆形凸模.为了保证强度、刚度以及便于加工与装配,圆形凸模做成圆滑过渡阶梯式,前段直径部分具有锋利刃口的工作部分,中间 部 分 是 安 装 部 分,它 与 凸 模 固 定 板按H/m 或H/n 配合,尾部台肩是为了保证卸料时凸模不致被拉出.()冲裁非圆形凸模.如图所示,为了便于用线切割或成型铣、成型磨削加工,非圆形凸模采用直通式,直接通过螺钉固定.一个切废料的细长刃口采用了阶梯式,其安装部分做成矩形,用台肩固定在固定板上.()冲裁凹模.冲裁凹模刃口形式有直筒形和锥形两种,选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度,以及模具的具体结构来决定.本工件冲裁凹模采用上部直刃壁、下部锥形的形式.刃壁高度取 mm,漏料部分沿刃口轮廓单边扩大 mm(图).这样,刃口强度较高,修磨后刃口尺寸保持不变.根据工件结构凹模布局等因素,采用嵌入式和螺栓固定的方式,凹模壁厚 考 虑 大 于mm,凹 模 厚 度 考 虑 选 用 mm.模 具 技 术 N o 图非圆形凸模固定结构F i g N o n c i r c u l a rp u n c hf i x i n g s t r u c t u r e图冲裁凹模刃口结构F i g B l a d e s t r u c t u r eo fb l a n k i n gd i e 弯曲凸凹模结构设计本模具的弯曲在模具的第二部分,设定个工程来进行弯曲成型.()弯曲第一工程:两外侧预弯曲 ,压舌部位的两处预弯曲 (图).上出件为成型凸模和凸模,坯料用定位钉定位,模具下行时,压料板压住坯料,凸模和凸模与凹模和凹模成型 .成型完成后,凸模和凸模回升,压料板回升,浮升销托起坯料,完成弯曲部分第一工程.该模具的主要特点是上模设置了压料板,不工作时,凸模缩在压料板里;弯曲时,压料板能始终压紧坯料,保持底部平整.同时,止挡板和压料板处有定位钉,可利用坯料上的孔精弯曲侧视W 定位钉;止挡板;凸模;压料板;凹模;下垫板;凸模;凹模;浮升销图弯曲部分第一工程模具结构形式F i g B e n d i n ge n g i n e e r i n g s tm o l ds t r u c t u r e D i ea n dM o u l dT e c h n o l o g yN o 确定位,确保两侧弯曲边高度相等.()弯曲第二工程:两侧弯曲到 ,压舌部位两处进行Z形弯曲(见图).上出件为成型凸模和凸模,坯料用定位钉定位,模具下行时,压料板压住坯料,凸模下行,顶住脱料块下行,凸模和凹模弯曲成型 ,凸模和凹模成型Z形弯曲.成型完成后,凸模和凸模回升,脱料块被脱料弹簧 向上顶起,压料板回升,浮升销 托起坯料.完成弯曲部分第二工程.该模具的主要特点是止挡板和压料板处有定位钉,可利用坯料上的孔精确定位,保证了两侧弯曲边高度相等.脱料块起到了弯曲后包住下模材料并顶起的作用.经过设计计算,脱料块需要顶起 mm,脱料弹簧预压缩mm,共压缩 mm,选用脱料弹簧规格SWM (米思米).()弯曲第三工程:两侧预弯曲 (图).弯曲侧视图W 定位钉;止挡板;凸模;压料板;凹模;脱料块;下垫板;凸模;凹模;浮升销;脱料弹簧;螺塞;下模座板图弯曲部分第二工程模具结构形式F i g B e n d i n ge n g i n e e r i n g n dm o l ds t r u c t u r e弯曲侧视图W 上止挡板;凸模;压料板;凹模;下垫板;浮升销;脱料弹簧图 弯曲部分第三工程模具结构形式F i g B e n d i n ge n g i n e e r i n g r dm o l ds t r u c t u r e 模 具 技 术 N o 上出件为成型凸模,模具下行时,压料板压住坯料,凸模与凹模成型 .成型完成后,凸模回升,压料板回升,浮升销托起坯料.完成弯曲第三工程.该模具的主要特点是上模设置了压料板,不工作时,凸模缩在压料板里;弯曲时,压料板能始终压紧坯料,保持底部平整.浮升销布置在中间位置侧.()弯曲第四工程:两侧弯曲到 (图).弯曲侧视图W 凸模;止挡板;压料板;凹模;脱料杆;脱料弹簧;螺塞;下垫板;下模座板;压板;压板螺钉图 弯曲部分第四工程模具结构形式F i g B e n d i n ge n g i n e e r i n g t hm o l ds t r u c t u r e上出件为成型凸模,模具下行时,压料板压住坯料,凸模下行,通过坯料顶压凹模,使凹模向下向外侧移动,直到停止于下垫板.上模继续下行,凸模与凹模进行成型两侧 .成型完成后,上模上行,压料板上行,凸模回升,脱料杆被脱料弹簧向上顶起,凹模被脱料杆向上向内侧顶起,使凹模避开产品 压筋位置,带动导料槽的浮动导料杆托起坯料,完成弯曲第四工程.该模具主要特点是凹模设置了滑块结构,脱模时避免干涉产品,保证产品在下模面上按要求移动.经 过 设 计 计 算,脱 料 杆需 要 顶 起 mm,脱料弹簧预压缩mm,共压缩 mm,选用脱料弹簧规格为SWM (米思米).根据弹簧压缩比,固定安装弹簧的下模座厚度不够,所以在下模座后面增加设置了压板 来固定弹簧,选用的螺塞规格是M SWH (米思米).结论本文详细介绍了风管式空调内机支撑脚(钣金件)的连续模具结构.从单冲模改为连续模,通过生产实践证明,所设计模具不仅节约了材料消耗,而且提高了生产效率,大幅度地降低用工成本,取得了良好的经济效益.