一體式板材成形裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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段鵬宇，劉伯玉，戴紅霞，王家珂
（揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）
摘要：設(shè)計(jì)一款集沖孔、壓筋、卷圓三工序?yàn)橐惑w的板材成形裝置，其主要由壓力機(jī)、上下模具和氣缸組件構(gòu)成。該裝置避免了重復(fù)定位和模具數(shù)量多所帶來的問題，提高了定位精度，生產(chǎn)效率高。
關(guān)鍵詞：板材成形；成形裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TG76
0 引言
在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使板材產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的制件的壓力加工方法統(tǒng)稱為板材成形，也稱為沖壓成形。板材成形是最重要的金屬成形方法之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。因此，成形制造技術(shù)及裝備水平已成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。金屬板材的成形和加工在航空、航天、汽車、船舶及民用工業(yè)中占有相當(dāng)重的比例。
目前，國內(nèi)已有板材成形制造企業(yè)近萬家，根據(jù)相關(guān)資料顯示，運(yùn)用最廣泛的是對沖孔、壓筋、卷圓的板材成形機(jī)。然而在板材成形領(lǐng)域，許多板材所進(jìn)行的沖孔、壓筋和卷圓的加工大多是單一進(jìn)行的，不僅模具數(shù)量多，生產(chǎn)成本高，重復(fù)定位精度低，而且操作繁瑣，加工效率低下，在這種情況下尋求一種將多種成形工序集成一體的加工方法是十分必要的。
1 成形裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該成形裝置主要由壓力機(jī)、成形上模塊、成形下模塊和氣缸組件4大部分構(gòu)成，其總裝配結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1 上模具的設(shè)計(jì)
圖2為上模具結(jié)構(gòu)示意圖。上模具的上頂板固連在壓力機(jī)17的施壓頭16下端，上模具由上模具底板1、定位鑲塊2、沖孔上模塊3、壓筋上模塊4、卷圓上模塊15、卷圓送料模塊14和導(dǎo)向套13組成，定位鑲塊2固連在上模具底板1的下表面，與壓料板上模塊6和壓料板下模塊7的孔位置對應(yīng)，沖孔上模塊3固定在定位鑲塊2右側(cè)的上模具底板1的下表面，壓筋上模塊4固定在沖孔模塊3右側(cè)上模具底板1的下表面，卷圓上模塊15固定在壓筋上模塊4右側(cè)上模具底板1的下表面，卷圓送料模塊14固定在卷圓上模塊15右側(cè)上模具底板1的下表面。
1.2 下模具的設(shè)計(jì)
圖3為下模具結(jié)構(gòu)示意圖。下模具由下模具底板5、壓料板上模塊6、壓料板下模塊7（其中壓料板上模塊6與壓料板下模塊7共同組成沖孔下模塊，沖孔下模塊上有與定位鑲塊2對應(yīng)的定位孔，有與沖孔上模塊3對應(yīng)的沖孔，沖孔與下模具底板5相通）、壓筋下模塊8、卷圓下模塊9、推料氣缸11、擋料擋塊10和導(dǎo)向柱12組成，壓料板下模塊7固連在壓料板下模塊7上方，壓料板上模塊6固定在下模具底板5的上表面，壓筋下模塊8固定在壓筋上模塊4下方的下模具底板5的上表面，卷圓下模塊9固定在壓筋下模塊8右側(cè)的壓筋上模塊4的下模具底板5的上表面，推料氣缸11固定在卷圓送料模塊14側(cè)下方的下模具底板5的上表面，推料氣缸11的氣缸導(dǎo)桿端部固定有推料塊，擋料擋塊10固定在推料氣缸11右側(cè)的下模具底板5的上表面。
1.3 壓力機(jī)的選用
本設(shè)計(jì)主要是由壓力機(jī)提供動(dòng)力，如果壓力機(jī)選用不合適，就不能完成相應(yīng)的加工工序。目前市場上有機(jī)械齒輪式、液壓式和氣動(dòng)式壓力機(jī)，根據(jù)綜合考慮，該設(shè)計(jì)選用液壓壓力機(jī)，它不但動(dòng)力大，而且實(shí)用經(jīng)濟(jì)。
1.4 材料的選用
材料的選用主要考慮3個(gè)方面內(nèi)容：滿足工作條件、工藝要求和經(jīng)濟(jì)性要求。
(1)滿足工作條件主要考慮其耐磨性、強(qiáng)韌性、疲勞斷裂性能、高溫性能、耐冷熱疲勞性能和耐蝕性。
(2)滿足工藝性能主要考慮可鍛性、退火工藝性、切削加工性、氧化脫碳敏感性、淬硬性、淬火變形開裂傾向。
(3)滿足經(jīng)濟(jì)性要求即在給模具選材時(shí)應(yīng)盡可能地降低制造成本。
因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價(jià)格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進(jìn)口材料。另外，在選材時(shí)還應(yīng)考慮市場的生產(chǎn)和供應(yīng)情況，所選鋼種應(yīng)盡量少而集中、易購買。最后選擇的各主要零件材料如表1所示。
2該成形裝置的主要工作原理
啟動(dòng)壓力機(jī)，上模具和下模具分開，把預(yù)先裁制好的長條板料從壓料板上模塊6與壓料板下模塊7之間的間隙推入，抵到壓筋下模塊8左側(cè)邊緣，踏下壓力機(jī)腳踏開關(guān)，上模具與下模具合模，導(dǎo)向柱12首先進(jìn)入導(dǎo)向套13，定位鑲塊2進(jìn)入沖孔下模塊的定位孔，沖孔上模塊3進(jìn)入沖孔下模塊的沖孔進(jìn)行沖孔，沖下的廢料通過沖孔下模塊的沖孔直接排除，完成沖孔工序；沖孔工序完成后上模具和下模具自動(dòng)打開，繼續(xù)推進(jìn)板料，抵到卷圓下模塊9左側(cè)邊緣，踏下壓力機(jī)腳踏開關(guān)，上模具與下模具合模，導(dǎo)向柱12首先進(jìn)入導(dǎo)向套13，壓筋上模塊4與壓筋下模塊8合模，完成壓筋操作，同時(shí)又完成了一次沖孔工序；壓筋工序完成后上模具和下模具自動(dòng)打開，繼續(xù)推進(jìn)板料，與卷圓下模塊平齊，踏下壓力機(jī)腳踏開關(guān)，上模具與下模具合模，導(dǎo)向柱12首先進(jìn)入導(dǎo)向套13，卷圓上模塊15與卷圓下模塊9合模，完成卷圓操作，同時(shí)完成沖孔工序和壓筋工序；卷圓工序完成后上模具和下模具自動(dòng)打開，繼續(xù)推進(jìn)板料，抵到擋料擋塊10左側(cè)邊緣，踏下壓力機(jī)腳踏開關(guān)，上模具與下模具合模，導(dǎo)向柱12首先進(jìn)入導(dǎo)向套13，卷圓送料模塊14的左側(cè)邊緣與卷圓下模塊9的右側(cè)邊緣首先接觸，在壓力機(jī)壓力的作用下，沖斷已卷圓完成的板料，落在卷圓送料模塊14下表面對應(yīng)的下模具底板5的上表面，推料氣缸11啟動(dòng)，氣缸導(dǎo)桿推出，氣缸導(dǎo)桿端部的推料塊把已加工完成的工件推出壓力機(jī)，同時(shí)又完成了沖孔工序、壓筋工序和卷圓工序各一次。
3 小結(jié)
一般的板材成形裝置在生產(chǎn)過程中會(huì)經(jīng)過多道工序，或各工序獨(dú)立，或多工序集成，但各工位相互獨(dú)立，模具多，定位精度低。本文設(shè)計(jì)的一體式板材成形裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，采用連續(xù)送料可以依次完成沖孔、壓筋和卷圓三道工序，從而避免了重復(fù)的定位，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，成本低。
