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模具初级资料6
9.6多工位精密级进模的典型结构
9.6.1冲裁、压平自动切断级进模
图9.6.1所示冲压件是集成电路引线框,该制件主要技术要求是:
图9.6.116条脚引线框
1)材料为0.3mm的锡磷青铜,在引线端部虚线内的部分,要求打扁矫平,并使材料厚度变薄至0.28mm,(见图中2.4×2.4mm部份)
2)在引线端部3.9×3.9mm面积内(虚线所示),要均匀分布16条脚的引线,因此每条脚的宽度和空隙宽度均不能超过0.4mm。
3)在集成电路塑料塑封后,其外露引线部份应在19.56×7.62mm范围内均匀分布,因此引线由内向外要各自定向转弯,引线脚愈多,转弯愈多。
4)为了塑封模的定位,各引线粗细应均匀,要求每10个引线框成一组,其孔距积累误差(18.29×10=182.9-0.02)不准超过0.02mm,因此每工步的平均误差应小于0.002mm。
加工该冲压件的模具结构如图9.6.2所示,结构特点如下:
1)模具采用滚动式、四导柱、可拆装的精密模架。
2)为了保证制件精度,在冲压工艺上采用了级进、复合式冲裁,排样如图9.6.3所示,即外引线部分采用级进式冲裁,内引线部份采用复合式冲裁。
3)为了使引线框的各条引线在一个平面上不扭、不翘,内引线冲裁采用复合、复位冲裁。
即先冲下废料,再用凹模推板将废料“复入”带料中,在带料转至下一工步时,再将它冲出。
这样做有利于提高冲件精度也有利于提高薄弱的凹模寿命。
4)采用了双侧刃、双侧面导板及双弹压导正销的导向结构,提高了材料的送料精度。
5)在卸料板结构上,采用了小导柱、导套导向,定位套筒固定法控制弹压卸料板对凹模的平行度的措施。
6)在凸模保护方面,采用了缩短小凸模长度的办法。
在保证凹模精度方面,采用了分段镶拼的办法。
7)在压力机行程控制方面,采用了限位柱结构,使凸模进入凹模的深度,得到了控制。
8)为了获得每10个引线框为一组的引线条,便于集成电路塑料塑封的大量生产,在本模具上采用了由端面凸轮和棘轮及切刀等组成的自动切断机构,如图9.6.4所示。
压力机每冲裁10次,由于凸轮到位,使滑块按图示位置往左移动,切断凸模(切刀)被压下,即切断一次料。
当切断完成后,由棘轮机构带动凸轮转过凸轮凸起的位置,切刀受到弹簧力的作用而缩回原位,不再起切断作用。
除了采用该机构实现定尺寸的冲切外,还可采用传感元件和自动切料机构组合,控制定尺寸料长。
1-套筒;2-卸料螺钉;3-侧刃凸模;4-冲孔凸模;5-固定板;6-垫板;7-导正销;8-去废料顶杆;
9-压平凸模;10-切断凸模;11-小导柱;12-模座;13-限位柱;14-弹压卸料板;15-冲孔凸模;16-垫板;
17-垫板;18-固定板;19-螺钉;20-下模框;21-限位柱;22-承料板;23-凹料板;24-顶块;
25-镶块;26-冲孔凸模;27-凹模板;28-支承板;29-垫板;30-固定环;31-导柱;32-下模座
图9.6.2引线框级进模
图9.6.3引线框冲裁排样图
图9.6.4引线框级进模自动切料机构
9.6.2膜片级进模
(一)制件要求
膜片制件年产量在百万件以上,材料为不锈钢,厚度为0.33mm,用于彩色电视机显象管内电子枪,其形状和主要尺寸如图7—80所示。
制件技术要求如下:
1)3孔0.67的孔径误差为±0.01mm,椭圆度小于0.01mm,在显微镜下放大15倍观察,不应看见毛刺和毛边。
2)中间孔中心应在两旁孔中心的连线上,其偏差于0.01mm。
3)孔0.67周围板厚误差小于0.01mm。
4)E和D之间平面、F和G之间平面及C—C平面的平面度小于0.03mm。
5)孔0.67附近只准有如H部放大所示的弯曲。
6)J—J面的中间部位相对于连接两端所组成的平面,应向C—C面下凹0.005~0.02mm。
图9.6.5膜片制件简图
(二)条料工序排样
膜片的条料工序排样如图9.6.6所示,条料宽度为27mm,步距为26mm。
工序说明如下:
(1)切槽:
加工拉深毛坯和搭边。
(2)拉深:
加工制件形状。
(3)定位:
由于拉深时毛坯收缩变形,步距会变小,而采用定位后再拉深,就能确保制件在定位以后的工序中步距不变。
(4)整形:
将拉深件外形整形到制件要求的尺寸,考虑到压印工序中制件底部挠曲,预整形到工序4图示尺寸,以保证工序7加工后底面平整。
(5)冲导正孔:
从这道工序开始,以后的各工位不允许制件位置偏移。
由于拉深件深度太浅,只靠工序3和拉深件外形定位,保证不了条料定位精度,所以必须冲导正孔,通过导正定位条料,保证制件在各工位的定位精度。
(6)冲底孔和(7).(8)第一与第二次压印:
压印工序是将孔0.67周围的材料厚度由0.33mm压薄到0.11mm。
为减小压印面积和压印载荷,保证压印成形,所以需冲底孔。
为使制件表面获得较高平面度和厚度精度,要进行第二次压印(8)。
(9)压印整形:
为满足制件技术要求6而设计。
(10)精冲孔:
加工制件所要求的精密孔,将3—孔0.9变形后的孔整修到制件要求的精密孔3—孔0.67±0.01。
(11)切边:
加工与膜片相配合的支架玻杆的异形形状(蝶形缺口),可减小落料复位时的凸模和凹模复杂程度。
(12)落料复位:
冲切制件外形,而后将制件复位回到条料中,保证制件凸缘平整度要求。
(13)推料:
将制件从条料上推离,落在传送带上,随传送带进入制件箱。
(14)废料切断:
将废料切断,有益于安全和废料收集。
图9.6.6膜片工序排样
(三)模具结构
膜片制件数量大,精度高。
因而要求模具效率高,精度高,寿命高。
模具结构总装图如图9.6.7所示。
膜片级进模具有下列特点:
1)模具易损件具有互换性,拆装方便。
2)模架刚性好,精度高。
主模架采用四导柱滚动导向,模座采用加厚钢板,上模座上平面与下模座下平面的平行度为0.04mm。
3)模具材料好。
凸模和凹模用硬质合金或Cr12MoV钢制造、卸料板、固定板用CrWMn制造,并淬硬到HRC50左右。
4)模具结构为分段式和子模拼装结构。
5)送料采用气动送料器,模具中设有安全检测装置,并采用防止废料回升和堵塞结构。
6)固定件采用高强度螺钉和销钉,部分弹性件采用高强度弹簧。
7)条料送进采用浮动导料销和浮动导料板托料导向。
1-切槽;2-拉深;3-定位;4-整形;5-冲导正孔;6-冲孔;7-第一次局部成形;
8-第二次局部成形;9-整形压标记;10-精冲孔;11-切边;12-落料复位;13-推料;14-废料切断
图9.6.7膜片级进模总装图
(四)模具设计要点
1.切槽、切边、冲导正孔
这些工序均属冲裁工序,冲裁间隙取料厚的20%,各凹模结构型式相同,以切槽为例,如图9.6.6中工序图①所示。
凹模为硬质合金银焊结构,钢体材料为CrWMn,并淬硬到HRC60,硬质合金为YG15,厚度为2.9mm,刃口有效高度为1.2mm,废料过孔比凹模孔均匀扩大0.2mm。
2.切槽、拉深、定位和整形模具
这四道工序的模具结构如图9.6.8所示。
四道工序的凹模均为镶拼结构,切槽凹模拼块镶件与凹模固定板压配固定,拉深、定位和整形凹模做成整体硬质合金镶件,嵌入凹模固定板内,再用螺钉紧固。
工序步距位置由凹模拼块、镶件和凹模固定板的加工精度保证,凹模固定板作为这四道工序的凹模整体,用键和销钉与主模架下模座定位,用螺钉固紧。
1-凹模固定板;2-切口拼块镶件凹模;3-浮动导料销;4-固定卸料板;5-压料板;6-凸模固定板;
7-8-推废料装置;9-切槽凸模;10-拉深凸模;11-弹压卸料板;12-定位凸模;13,14-整形凸模;15-垫板;
16-凸模固定板;17-固定卸料板;18-凹模镶件;19-顶杆;20-垫块;21-垫板;
图9.6.8切槽、拉深、定位和整形子模图
切槽上模与拉深、定位整形的上模各自独立,分别固定在主模架的上模座上。
切槽凸模上装有推废料装置,防止废料回升。
这两种加工性质不同的上模分别独立,便于实现模具零件互换、刃口重磨和更换零件。
整形凸模与顶杆工作端面尺寸,应按图9.6.6中的工序图④设计。
3.冲导正孔和冲底孔模具
这两道工序的模具结构如图9.6.9所示。
两道工序均为子模结构,子模本身具有良好的导向装置,导柱固定在件13上,导套分别固定在件14和3上,件6和件7由件14导向,保证凸模和凹模冲裁间隙均匀,对凸模进行保护。
上模冲程靠固定在主模架上模座的压块推动件8下降,冲压后靠下模座内强力弹簧推动件17回升。
1-定位键;2-垫板;3-凹模固定板;4-冲底孔凹模嵌块;5-冲导正孔凹模嵌块;6-冲底孔凸模;7-冲导正孔凸模;
8-垫板;9-堵头;10-弹簧;11-导柱;12-气管;13-凸模固定板;14-卸料板;15,16-导套
图9.6.9冲导正孔和冲底孔子模图
子模的加工精度要求严格,凹模嵌块、凸模、导柱和导套配合孔的孔距误差均为±0.002mm,均由座标磨床加工保证。
为防止废料回升,冲导正孔凸模内装有推废料装置,而冲底孔凸模由于直径很小,加工0.26mm的吹气孔清除废料时,由件12接通压缩空气,保证废料不粘附在凸模上。
子模在主模架上的位置,X方向由件1与主模架下模座上键槽配合定位,Y方向由凹模固定板基面A与上道工序的凹模固定板侧面靠紧后固定,件18是下道工序的Y方向定位键。
4.第一和第二次压印模具
这两道工序的模具结构如图9.6.10所示。
1-定位键;2-子架模;3-凹模固定板;4-垫板;5-凹模板;6-嵌块凹模;7-凸模固定板;
8-凸模;9-垫板;10-导正销;11-浮动螺钉;12-浮动导料板;13-定位键;
图9.6.10压印子模图
这两道工序的模具也是子模结构,但与上述子模结构有区别,它是采用滚动导向的标准子模模架,用件1和件13把子模定位在主模架上,再用螺钉固定。
子模的上模与主模架的上模座刚性固定。
第一次压印把板厚由0.33mm压薄到0.11mm,第二次压印压薄到0.1mm。
压印凸模和凹模均用含镍和铌的细粒度硬质合金材料,工作面要进行镜面加工。
其尺寸精度为0.002~0.005mm,压印凸模和凹模的垫板也用硬质合金制作。
第一次压印的单位压力为978MPa,第二次压印的单位压力为1430MPa,每一个压印约需30000N。
因此,压印凸模的长度要考虑材料弹性变形的影响,比设计值加长01mm才能加工出合格的制件。
第一和第二次压印总压力达180000N,相当于该模具总冲压力的50%,为防止载荷偏心,尽量把压印工序放在模具的中间部位。
5.切边、落料复位和推料模具
这三道工序的模具结构如图9.6.11所示。
这三道工序的模具是用键和销钉定位后,用螺钉直接固定在主模架上。
件2和件6为银焊拼块结构,采用压配嵌入凹模固定板内,不再用螺钉固定,但是为了拆装方便,必须在主模架下模座上开孔,便于将凹模镶件用顶杆打出。
推料工序的推料孔由于不受力的作用,所以直接加工在凹模固定板上。
落料复位工序的顶杆下面,必须使用强力弹簧,以使制件平整和复位牢固,为防止制件从条料上脱落,用浮动导料板将条料提升并导向,这样制件两侧受力均匀。
1-定位键;2-切边凹模拼块镶件;3-浮动导料板;4-顶板;5-凹模固定板;6-凹模拼块镶件;
7-卸料板;8-切边凸模;9-凸模固定板;10-垫板;11-卸料板;12-凸模固定板;
13-落料复位凸模;14-凸模固定板;15-检测销;16-推料凸模;17-压料部件;18-浮动导料销;
图9.6.11切边、落料复位和推料子模图
切边上模、落料复位上模和推料上模各自独立,分别固定在主模架的上模座上。
条料送进安全检测由检测销进行。
压印整形压标记模具为子模结构,与第一和第二次压印模具基本相同。
精冲孔模具也为子模结构,与冲导正孔和冲底孔模具基本相同,采用的是第二章图2.7.4所示的冲小孔子模结构。
6.模具有关零部件尺寸的协调
膜片级进模结构复杂,仅非标准件就有250余种,模具各工位要完成各自的功能,除各零部件尺寸精度和位置精度严格要求外,各有关零部件的尺寸也必须协调,才能保证整体模具的动作协调,有关零部件协调尺寸如图9.6.12所示。
图中各尺寸基准,下模是取凹模上平面为基准面,上模取压料块下平面为基准面。
模具各零部件尺寸是由模具各零部件的功能所决定的,工序13中的检测销下端面首先下降到条料位置,检测送进步距是否正确,在压料块压住条料的同时,工序10的导正销跟着伸入条料导正孔将条料导正定位,这是因为工序10是精冲孔,是制件精度要求最高的部位,此部位的导正销较其它工序提前导正条料,以保证小孔加工精度。
浮动导料销、浮动导料板和刚性导料板的位置尺寸必须一致,导料槽的宽度也必须一致,以保证条料送进顺利。
各工作凸模长度尺寸也要协调,并严格控制长度尺寸误差,冲孔凸模在±0.1mm以内,压印凸模不超过±0.005mm。
图9.6.12模具零部件尺寸协调图
习题与思考题七
一、什么是载体、搭口?
它们的作用什么?
常见的载体种类和应用范围。
二、试简述级进冲裁、级进弯曲和级进拉深工艺设计的要点。
三、常用的导向和托料装置有哪些?
设计托料装置时要注意哪些问题?
采用什么样的托料装置能调整材料与凹
模表面平行。
四、为什么要对精密级进模进行安全保护,简述常用的保护措施。
五、常用的自动送料装置有哪些种类?
试说明辊式、气动夹持式送料装置的原理及主要特点。
六、作出如图9-6所示零件的多工位级进模排样图。
图9-6
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