切边模

一、引言

由于材料的各向异性, 拉深后得到的拉深件周边高度一般不一致。对于端部要求平齐、美观的零件就需要补充一道切边工序。如果拉深件为圆筒形件, 虽然可以用车床切边, 但是其工作效率低且难以装夹, 并有可能发生变形。如果用切边模具来完成这一道工序, 不仅工作效率高而且制件质量良好。

图1 所示工件为汽车前轮轮毂毂盖的拉深件。要求端部高度一致。但是, 拉深后拉深件需要使用切边模具将端部切齐。切边模具结构如图2 所示。

二、模具结构

图2 所示为水平切边模[1 ] 。凹模8 固定在导向块6 上, 导向块6 的四边均有导向槽与四边的4 个固定楔块5 相互接触。凸模11 由螺钉固定在上模座16 上。凸模11 与凹模8 的间隙由限位柱10 控制,限位柱10 用于控制凸模下平面与凹模上平面间的间隙, 间隙一般为0105～011mm , 本文取0105mm。为防止变形, 拉深件17 内装有活动定位芯9 , 其外形与拉深件内形以H7/ h7 配合, 活动定位高度与制件切齐后的高度相等。活动定位芯9 与凸模11 同心, 为便于插入拉深件内, 在滑动座的上端面设计一个球形凹坑, 并由弹簧14 紧压的钢珠13 与之配合, 使活动定位芯9 在切边完成之后复位时能够保持在中心位置。

三、模具工作过程

工作时, 先将待切边的拉深件17 放在顶件块7上, 当冲床滑块下行时, 上模座16 带动凸模11随之下行并推动活动定位芯9 首先进入待切拉深件中以防止其在切边过程中发生变形。活动定位芯9 将工件压住向下运动, 通过顶件块7 使弹簧18 产生压缩变形。冲床滑决继续下行, 当限位柱10 与凹模8接触时, 拉深件位于准确位置。而后, 由于限位柱10 的刚性作用迫使凹模8 带动其上固定的4 个导向块6 通过顶杆2 压缩弹顶器20 向下运动。随着冲床滑块继续下行, 楔块5 插入导向块6 , 迫使导向块6带动凹模8 相对于凸模11 依次作左、后、右、前4个方向运动, 其运动量应该稍大于或等于拉深件料厚。由于限位柱10 比凸模11 略长约0105mm , 即凸模11 相对于凹模8 有0105mm 的切边间隙, 致使运动时将拉深件的端部按活动定位芯9 的高度尺寸切齐。完成切边工作后, 机床滑块回升并带动凸模11 及活动定位芯9 向上运动。凹模8 及导向块6 的回升则靠弹顶器20 作用顶起至原始位置。工件则由于弹簧复位推动顶件块7 顶出。

四、模具关键零件的设计

11 凹模动作

设计切边模时, 最关键的部分是导向块的设计。设计导向块应该先决定凹模需要的动作, 再按动作的要求设计其形状和尺寸。决定凹模的动作, 可以采用作图法。

—般拉深件的切边模只需要作平面切齐, 凹模可以在X、Y 两个水平方向运动, 分几次将拉深件按要求切齐。切边时凹模的具体动作实施过程为:

(1) 开始时, 凹模处于最高位置, 四面各和左、后、右、前导向块接触;

(2) 凹模在左右方向( X - X) 左移 210mm ,由于拉深件料厚为 115mm , 且导向块角度设计为

45°, 所以可把拉深件左边切齐。同时, 导向块带动凹模下移 210mm , 而在前后方向( Y - Y ) 不移动。

(3) 凹模后移 210mm , 把拉深件后边切齐。同时, 导向块带动凹模下移 210mm , 而在左右方向不移动。

(4) 凹模右移 410mm , 把拉深件右边切齐。同时, 导向块带动凹模下移 410mm , 而在前后方向不移动。

(5) 凹模前移 410mm , 把拉深件前边切齐。同时, 导向块带动凹模下移 410mm , 而在左右方向不移动。

2 导向块的设计

(1) 楔块

因为导向块是相对于楔块作向下运动的, 因此,楔块的外形对导向块的设计相当重要。应该事先设计出楔块的形状尺寸。楔块的示意图如图3 所示。

(2) 导向块

设计出楔块的形状尺寸之后, 根据凹模动作和楔块形状, 即可以设计导向块。一般导向块的角度

设计为30°或45° (这里取45°) 。凹模在左右方向( X - X) 移动时, 其动作由左右导向块决定。凹模在前后方向( Y - Y ) 移动时, 其动作由前后导向块决定。凹模在左右( X - X) 方向不移动时, 左右导向块是直线(其长短由前后导向块决定) , 前后导向块是斜线。凹模在左右( X - X) 方向移动时,左右导向块是斜线, 前后导向块是直线(其长短由左右导向块决定) 。设计导向块时必须注意:①楔块5 是固定在定位板3 上的, 其间距不变,所以, 导向块任一水平线上两点的距离为一定值。

②必须同时考虑导向块4 个方向上的动作。③切边过程中必须注意调整导向块(相对于楔块) 的位置。参照图5 。如当完成切左边工序后, 右楔块的a 点相对于导向块在b 点。此时开始切后边, 切完后边,导向块也下移了210mm , 相应的, 右楔块a 点移动到c 点, 1 点则与b 点重合, 导致导向块左右方向上被顶住而不能立刻切右边, 故导向块不切任何边而下移210mm 以调整导向块与斜楔的相对位置。同理, 在切完右边后也要把导向块位置调整好。现以冲床滑块下行为Z 坐标(上为正) , 以切边导向块的动作为X 坐标(左右: 右为正) 和Y坐标(前后: 前为正) , 可以作出冲床滑块与导向块行程关系, 如图4 。综合以上分析, 可以设计出如图5 所示的导向块。