基于H62黄铜的滚焊机导电扣片级进模设计.pdf

冲模技术基于H62黄铜的滚焊机导电扣片级进模设计刘红燕，肖国华？,王东钢？，汪哲能，贺玉强3（1.湖南财经工业职业技术学院机电工程系，湖南衡阳2.浙江工商职业技术学院，浙江宁波3 15 0 0 0；3.衡阳华菱连轧管有限公司，湖南衡阳4 2 10 0 1)【摘要】针对滚焊机导电扣片使用H62黄铜片进行大批量冲压成形的要求，设计了一副10工步连续级进模用于该制件的成形生产。冲制成形的工艺及对应工步为：定位孔成形数字压印成形数字压印成形空工位切边成形空工位折弯翻边成形折弯修正成形一空工位制件落料。模具中，针对制件的折弯成形采用翻边成形办法进行成形，先通过翻边成形获得制件折弯特征的9 0 折弯形状，然后利用反弹原理通过修正转动块随动型负角翻边修正结构修正而获得折弯特征的准确尺寸。模具成形工艺设计合理，模具结构简单实用，较好地实现了制件的自动化生产。关键词：滚焊机；导电扣片；冲压成形；级进模；连续生产；模具设计中图分类号：TG385.2DOl:10.12147/ki.1671-3508.2023.10.004Design of Progressive Die for the Conductive Buttonof the Hobbing Machine Based on H62 BrassLiu Hongyan,Xiao Guohua,Wang Donggang,Wang Zheneng,He Yuqiang?(1.Hunan Financial Industrial Vocational-technical College,Hengyang,Hunan 421002,CHN;2.Zhejiang Business and Technology Institute,Ningbo,Zhejiang 315000,CHN;3.Hengyang Hualing Continuous Rolling Pipe Co.,Ltd.,Hengyang,Hunan 421001,CHN)Abstract A pair of 10-step progressive die was designed for the forming of the conductivebutton sheet of the hobbing machine to use H62 brass sheet in a large quantity.The process andcorresponding steps of punch forming are:locating hole forming digital imprint formingdigitalimprint formingblank positiontrimming formingblank positionbending flanging formingbending correction formingblank positionblanking.In the die,flanging forming method isadopted for the bending forming of the part.First,the bending feature of the part with 90 bendingshape is obtained by flanging forming,then the exact size of the bending feature is obtained bymodifying the structure of the follower negative flanging correction with the rebound principle.Dieforming process design is reasonable,die structure is simple and practical,better to achieve theautomatic production of parts.Key words:welding machine;conductive button;stamping forming;progressive die;continuousproduction;die design*基金项目：2 0 2 1年度湖南省自然科学基金项目（2 0 2 1JJ50079)“不锈钢薄板卷圆高速滚焊工艺与成型设备设计研究”；浙江工商职业技术学院校级课题（KYND202207)，高速钢桶焊缝机加工关键技术改进与优化。日4 2 10 0 2;文献标识码：B12模具制造2 0 2 3 年第10 期冲模技术1引言折弯A、金属板料冲压成形工艺中，单工位模、多工位复合模是冲压模具中的两种基本结构形式，为提高生产效率，多工位复合模具中衍生出一种多工位级进模类型-4 1。级进冲压是指压力机的一次行程中,在模具的不同工位同时完成多种工序的冲压。所使用的模具又称为连续模、跳步模。在级进冲压中，不同的冲压工序分别按一定次序排列，坏料按步距间歇移动，在等距离的不同工位上完成不同的冲压工序，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的零件（或半成品)5-7。无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多,均可用一副多工位级进模冲制完成。对于批量非常大面厚度较薄的中、小型冲压件，宜采用精密多工位级进模。级进模在解决复杂制件的简化成形、提高单模生产效率、降低模具制造成本方面起着非常大的作用 8-9。当下冲压制件企业生产中,相比于传统机械式级进模，当下冲压模具企业中级进模模具设计具有以下特点：一是送料自动化，多采用步进电机对料带的送料步距进行控制；二是冲压力可调化，如使用气压可调的氮气弹簧取代传统的金属弹簧，对冲压过程中的冲压力进行灵活调节；三是局部成形要求机构件模块化,对于制件中特殊成形要求的特征，可以用到标准化模块。滚焊机上滚轮焊接组件中，设计有数量较多的黄铜H62导电扣片。本文结合该导电扣片的生产要求，设计了一副7 工位小型级进模用于该制件的生产,模具中的成形工艺设计、工位的排序方式、翻边工位结构等有较好的设计新意，可为同类制件的冲压成形生产提供有益借鉴。以下是该模具的具体结构设计。2导电扣片导电扣片形状如图1所示，制件的结构构成为：基板平板中部冲裁出两个V型槽，两端各冲裁出1个U型槽,U型槽的两个侧边再折弯成折弯A、折弯B、折弯C、折弯D。制件的正面设置有两行编码凹槽文字，深度0.4 mm，制件的外形包装尺寸为6 0 2 0 9.4 mm。制件的具体尺寸如图2 所示，所用板料材料为H62黄铜板料，板厚1.2 mm，制件精度要求IT9-IT10级，生产数量2 0 3 0 万片。模具制造2 0 2 3 年第10 期U形槽折弯B基板V形槽V形槽一编码折弯C折弯DU形槽(a)图1导电扣片a制件正面三维图b一制件背面三维图60.0-R3.01.2F0.46.0000图2 导电扣片制件尺寸图3成形工艺方案导电扣片制件的成形采用常用型冲裁模成形需要设计多副复合成形模具，显然不符合制件生产经济性要求，较好的办法是实用多工位级进模进行连续冲裁成形。3.1工艺难点制件采用连续模进行冲裁成形的工艺难点有以下几处：(1)编码凹槽文字的成形该特征由于两行文字的尺寸都比较小，且文字在批量生产过程中还需进行编码数字的更换，显然，两行文字采用一次性成形不利于数字的更换，另外,两行文字采用一次成形时,由于两行之间距离小，将导致成形凸模文字成形部位的强度降低，不利于凸模的使用寿命。较好的办法是针对两行文字使用两个不同工步进行成形。(2)4个折弯特征(AD)与2 个U型槽成形的顺序问题,针对此两种特征的成形宜先进行2 个U型槽的冲裁成形,再进行4 个折弯特征的折弯成形。(3)4个折弯特征(AD)折弯成形后的反弹,由于4个折弯特征的末端都为无支撑尾端，进行9 0 折弯成形后,折弯特征都会有不同程度的反弹变形,需要对此反弹进行矫正,以满足制件的成形尺寸要求 10 12。13(b)-5.5冲模技术3.2月成形工艺工序设计基于上述成形难点分析及制件的量产要求，连续级进模的成形工步按图3 所示工步进行布置。共12个工步完成制件的成形：工位P1用于冲裁出料带按FO向行进的定位孔；工位P2用于成形第一行凹槽文字；工位P3用于成形第二行凹槽文字及侧边定距缺口P3；工位P4为空工位用于为P5工位的凸模设计让出空间；工位P5用于两端的U型槽冲裁成形及部分多余边料的切除；工位P6为空工位，用于为工位P7让出凸模的设计空间；工位P7用于4 个折弯特征AD的9 0 折弯成形；工位P8用于4 个折弯特征AD 的修正；工位P9为空工位；工位P10制件的冲裁落料。料带前进方向按F。向前进，送料使用齿轮送料机进行送料（适用于高速冲压生产变压器矽钢片，马达定子、转子、EI片等的送料机）。料带 P1P2 P3FoP3P5/图3 工序排位设计P1P10-工位编号Fo-进料方向3.3工位成形零件设计如图4 所示，对应于P1P10工位的成形需要，各工位的主要成形零件设计如下。工位P1，使用凸模1和凹模18 进行成形；工位P2、P 3 使用凸模3、凸模4 进行压印成形，且凸模3、凸模4 的下端分别设置可拆卸式数字凸模2、凸模17 用于两个工位两行对应两行数字的成形；工位P5的单边使用1组切边脱模14 和凹模15 构成的切边冲裁件进行冲裁成形；工位P7使用凸凹模进行翻边成形，凸模5的下方设置有浮升垫块13，浮升垫块13 有氮气弹簧12进行浮升顶出控制；工位P8的为翻边修正模，由凸模6 并配合以修正转动块10 及支撑块11辅助成形，对工位7 翻边成形后的反弹进行修正；工位P10使用凸模8 和凹模9 对料带上成形好的制件进行落料冲裁。1443料带181.定位孔凸模2、17.可拆卸式数字凸模3、4.数字凸模5.翻边凸模6.翻边修正凸模7.翻边修正外凸模8.落件凸模9.落件凹模10.修正转动块11.支撑块12.氮气弹簧13.翻边浮升垫块14.切边凸模15.切边凹模16.侧刃凸模18.定位孔凹模Fo-料带前进方向4模具结构设计P4P5P6P7P8P9P10101716F。15 14 13图4 成形件设计4.1整体结构模具整体结构如图5 所示。如图5 a所示，模架主要由上模座2 1、压料板2 4、下模座2 9 构成。上模中，定位孔凸模1，可拆卸式数字凸模2、17，数字凸模3、4，翻边凸模5，翻边修正凸模6，翻边修正外凸模7，落件凸模8 等通过垫板2 2、2 3 安装在上模座2 1上，压料板2 4 由弹簧3 3 推顶进行压料。平衡块3 2 用于模具闭合时平衡模具四角。件9 件18 安装在下模座2 9 上，垫板2 7、2 8 用于料带前段承载和安装部分凹模。垫高块3 9 用于垫高模具和为废料导向板4 0 提供安装空间。导向块2 5、承料板2 6 用于料带的前段承载和导向。等高柱3 4、3 6 成对使用，分别安装在上模座板和下模座板上，用于模具闭合时的等高限位。料槽3 1用于成品制件的转运。如图5 b所示，料带前进时的工步定位由弹料销3 7 定位，弹料销3 7 由弹簧3 8 驱动，与压销3 5 成对使用，保证每次冲压完成后PL面打开时，弹料销3 7 将料带顶起，每次冲压开始PL面闭合时，压销35将弹料销3 7 压下。4.2局部工位结构对于工位P1P6、P 9、P 10 按一般冲孔落料结构设计即可,而对于工位P7、P 8 则需翻边模和翻边修正模结构进行设计。冲孔落料结构如图6 a所示，即压料板2 9 位于上模一侧，依靠弹簧力推动进行压边，依靠定距拉杆拉住进行限位，其代表性工位P5工位的结构件安装如图6 b所示。模具制造2 0 2 3 年第10 期11-12冲模技术19元2021-2223-24-25料带262728118.同图4 19.模柄2 0.锥度定位块2 1上模座2 2、2 3.垫板26.承料板2 7、2 8.垫板2 9.下模座3 0.保护柱3 1.料槽3 2.平衡块35.压销37.弹料销3 8.弹簧3 9.垫高块4 0.废料导向板21口342936291933213234358363137-383029316 14561429(a)a一一模具结构安装三维视图b一模具结构左视剖面图24.压料板25.导向块33.弹簧34、3 6.等高柱PL一开模面44一41144243153324-8PL3940(b)图5 模具整体结构468料带451011131312福786料带1341(a)a一-冲孔落料结构前视图b工位P5结构安装c工位P7结构安装d工位P8结构安装140.同图5 4 1.导柱4 2.压板导套4 3.下模导套4 4.吊模螺丝4 5.翻边凹模本模具中，两个关键工位P7、P 8 的结构安装设计如图6 c、图6 d所示。图6 c中，工位P7中，翻边凸模5 向下压住料带的同时，氮气弹簧12 同时驱动翻边浮升垫块13 往上顶住料带，从而，翻边凸模5 往下压下行过程中，翻边凹模4 5 将完成制件4 个折弯特征（AB)的折弯成形。图6 d中，由于修正转动块10 可以在支撑块11内转动，翻边修正凸模6 下端的负角校正凸模下行过程中能在修正转动块10 的配合下将折弯特征进行负角折弯,待折弯完成后反弹而达到尺寸要求 13 15。4.3局部结构件设计模具中一些局部结构需要在传统模具结构上做改进设计，如图7 a中所示，针对制件上数字的压印成形，数字凸模4 6、4 6 做成活动镶件形式的，相当于活模具制造2 0 2 3 年第10 期(b)(c)图6 工位结构设计字印刷术中的“活字”,这样便于随时修改制件的压印编号。模具中导套4 2、4 3 采用压扣4 7 进行压紧安装，这样便于拆卸和装配调整，如图7 b所示。424646a一工位P2、P 3 数字凸模b一导柱导套安装243.同图6 4 6、4 6.数字凸模4 7.压扣(d)(a)(b)图7 局部结构设计42434715冲模技术5结论6艾树良,袁立峰冲压SE在汽车开发中的应用.模具工针对滚焊机导电扣片采用H62黄铜片进行连续业,2 0 18,4 4(10):3 8 4 37许海丽，雷声，贾卫星等.6 0 16-T4铝合金预警器支架翻边生产的任务要求，设计了一副10 工位连续级进模。模开裂的数值模拟及优化 J.锻压技术，2 0 2 1,4 6（8)：6 2 6 9具中，针对数字的成形,采用可更换型数字凸模进行8 左哲，牛超，陈新平等.基于冲压回弹控制的A柱上边梁零压印成形；针对折弯特征的成形，分两个工步进行成件智能设计方法研究 J.塑性工程学报，2 0 2 1,2 8(1)：3 8 4 4形,第一工步是9 0 折弯成形,第二工步是折弯反弹负9】徐涛涛，孔垂品，李俊杰等。汽车覆盖件冲压工艺分析系统角修正成形，据此而设计了侧壁凸、凹模翻边成形结.塑性工程学报,2 0 2 0,2 7(5):7 4 8 2构和修正转动块随动型负角翻边修正结构，较为可靠10】孟宝,贺炜林,万敏，航空发动机金属封严环成形回弹预地实现了制件的翻边成形要求。模具中，工步顺序布测与控制 J.锻压技术,2 0 2 1,4 6(9):14 5 15 3置合理，机构设计恰当，整体结构布置简单实用，有较11 刘帅,刘金富冲压成形回弹分析及对策 模具工业，好的设计参考价值。2020,46(7):303312 盛小涛，苏晓渭，王锦波等.基于强弱影响区的大型覆盖件回弹补偿策略探究 J塑性工程学报，2 0 2 1,2 8(10)：参考文献42491】王新华.冲模设计与制造实用计算手册 M北京：机械工13姚盼盼冲裁力理论分析与试验研究 D济南：济南大业出版社,2 0 11.学,2 0 17.2郭斌，郎利辉锻压手册：第2 卷冲压 M.北京：机械工业出版社,2 0 2 1.3杨武。应用数字化技术设计冲压模具 J中国高新科技，2023,(08):1361384田卓华，李景德，廖昌林等.实现冲压自动线模具废料零堵塞的精益设计研究（上)J锻造与冲压,2 0 2 3，（0 6):2 5 2 85 蒋磊，龚剑，王龙等。翼子板试制冲压工艺与模具设计 J.锻压技术，2 0 2 0,4 5(2):7 3 8 0(上接第11页)(2)模具热处理。由于后围上部外板形状复杂后凸部分凸凹起浮形状多并且为驾驶室外露部分，不允许有划伤产生，件1凹模、件3 上模压料活动芯、件4 压边圈、件5 凸模的工作型面，采用数控激光全型面均匀表面淬火，热处理硬度为5 0 5 5 HRC。4新工艺和模具的使用情况及经济效益新工艺和模具自2 0 19 年调试成功后，已连续使用4年多，共生产4 万多件，质量稳定可靠，制件如图19 所示，材料利用6 7%，采用正、反拉伸复合模结构，节省了一副拉伸模和一道拉伸工序,并省去了工序间的工序件翻转。由于工艺方案设想大胆，仿真优化分析到位，在目前国内重卡驾驶室后凸改型中是外轮廓形状最复杂，深度最深，内部使用空间最大的一种，装车后效果如图2 0 所示，深得用户好评，为企业赢得了市场。1614】宫晓峰，于仁萍，邢勤汽车内衬零件复杂多工位连续模设计 J。锻压技术,2 0 2 1,4 6(2):19 0 19 4,2 2 515袁博，陈淑花，于来宝等。空调蒸发器边板零件多工位级进模设计 J.锻压技术,2 0 2 1,4 6(8):13 8 14 2第一作者简介：刘红燕，女，19 7 9 年生，硕士，副教授。（收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 0）OMM图19 驾驶室后围上部外板图2 0 装车效果参考文献1】崔令江，汽车覆盖件冲压成形技术 M北京：机械工业出版社,2 0 0 3.2】林忠钦等.车身覆盖件冲压成形仿真 M北京：机械工业出版社,2 0 0 4.3 张海洲，朱梅云，黄顶社，崔礼春，余冰定.双排座载货车侧围外板冲压成形工艺 J.汽车工艺师，2 0 17,16 7(6)：5 5 5 7第一作者简介：舟笃胜，男，19 6 5 年生，冲压工艺工程师。（收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 0）OMM模具制造2 0 2 3 年第10 期