卡簧沖壓成形工藝及模具

摘要：根據(jù)卡簧零件圖，生產(chǎn)規(guī)模及其材料特征，選取最佳的制造方案，并確定基本工序的主要工藝參數(shù)、確定設(shè)備類型及噸位,設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，解決彈簧鋼反彈問題。
1 工藝制定
1.1 工藝分析
    零件卡簧是彈簧的一種，也是一種連接件，在日常生活中有廣泛的應(yīng)用。它采用厚為05mm的65Mn彈簧鋼帶，如圖1,卡簧尺寸精度要求高，并具有較好的彈性，中批量生產(chǎn)，其制造質(zhì)量的好壞直接影響緊固性能和使用效果。其零件圖如圖1下所示。

圖1 卡簧

1.2 工藝方案的確定
    考慮到為了提高生產(chǎn)效率采用復(fù)合模生產(chǎn)，其工序如圖2所示：下料→彎圓弧彎外角→彎R1內(nèi)角，采用三套模具完成，其優(yōu)勢在于三點(diǎn)：①在預(yù)彎工序中的圓弧，為終彎留出了可靠的定位;②易保證預(yù)彎的形狀，從而保證了零件的精度;③在后道彎曲中采用楔塊式彎曲，把校正和彎曲復(fù)合在一起，精簡了工序;④因?yàn)椴捎昧藦?fù)合模，易保證精度，提高了生產(chǎn)率，對于中批量生產(chǎn)的卡簧生產(chǎn)，此方案集合其他方案的優(yōu)點(diǎn)，故采用此方案。

圖2 零件工序圖

2 工序設(shè)計與計算
2.1毛坯計算
    根據(jù)彎曲件應(yīng)變中性層在彎曲前后長度不變的特點(diǎn)，先確定應(yīng)變中性層位置，再計算應(yīng)變中性層長度，最后得出毛坯的長度。在板料塑性彎曲時，應(yīng)變中性層會內(nèi)移，在沖壓生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式來確定應(yīng)變中性層的曲率半徑：

式中 r——零件的內(nèi)彎曲半徑;
t——材料的厚度;
k——應(yīng)變中性層位移系數(shù)，查《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊》表3-2得
卡簧展開圖如圖3所示。

圖3

根據(jù)零件的幾何尺寸結(jié)構(gòu)和其展開圖易得

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按理論應(yīng)變中性層計算公式，所得結(jié)果，其展開料長度往往稍為偏大，

2.2彎曲力的計算
2.2.1自由彎曲力
彎曲力是模具設(shè)計和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。在該零件中有兩處的彎曲，則彎曲力，由公式

2.2.2校正彎曲力的計算
    彎曲件在沖壓行程結(jié)束時受到模具的校正，則校正力為F校=pA=36.12KN，對于校正彎曲，其彎曲力要比自由彎曲大得多，而且在彎曲過程中，兩者不重疊。因此，選擇壓力機(jī)時，以校正彎曲為依據(jù)即可：

3 模具設(shè)計
    由工序分析，本產(chǎn)品需要三套模具才能完成，由于前兩套模具比較常見。故不作敘述，僅對第三套有特點(diǎn)的模具進(jìn)行介紹，根據(jù)工藝參數(shù)計算，以及考慮到彎曲件精度和減少回彈，故選擇公稱壓力為160KN的開式雙柱可傾壓力機(jī)。模具結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示。
3.1下模部分結(jié)構(gòu)
    在該模具中凸模與凹模均安裝在下模上，并通過彈簧的作用彎曲R1出彎角，利用斜面推動成型斜塊使R0.3彎曲。其凸模通過銷定位，螺釘連接的方式定位。彎曲凸模如圖4所示。

圖4

3.2 卸料裝置
    在卡簧彎曲模具中，由于卡簧箍在彎曲凸模上，無法上下卸料，只能從前后卸料。在本設(shè)計中，采用四根卸料桿4將成形零件從前方推出。卸料桿的運(yùn)動形式采用斜塊的運(yùn)動方式實(shí)現(xiàn)。
3.3導(dǎo)向裝置
    模具工作部分的準(zhǔn)確導(dǎo)向，可使凸模在工作時對準(zhǔn)中心，減少由于偏心負(fù)荷時產(chǎn)生的彎曲力矩?fù)p壞凸模的危險。并提高彎曲件的精度。
    在模架的導(dǎo)向配合關(guān)系上，導(dǎo)柱與下模座采用過盈配合，導(dǎo)套與上模座也采用過盈配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套則采用間隙配合。
     結(jié)合上述設(shè)計，可得出整套模具的結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

1 斜塊 2 彈頂板 3 彎曲凸模 4 卸料桿 5 蓋板 6 小導(dǎo)柱 7 卸料固定板
8 卸料斜楔 9上模座 10 整形凸模 11 壓板 12 定位板 13 壓彎斜楔
14 成型滑塊 15 鑲塊 16 成型頂板 17 固定座
圖5模具結(jié)構(gòu)

3.4模具的運(yùn)動方式
    本模具具有結(jié)構(gòu)緊湊，凸模、凹模均裝在下模。上模傳達(dá)動力并附有整形凸模10，能提高彎件的質(zhì)量。本模具有自動卸料裝置，操作簡便。
    本模具上模座的彈壓力要大于下模座的彈壓力。毛坯件用12定位，上模下行時，件11壓住件3向下運(yùn)動，由件6壓件14到下極點(diǎn)時，將毛坯件的R1處彎曲成形，件7由于件1斜面的作用帶動件4向后運(yùn)動，上模繼續(xù)下行時，件11壓縮上模彈簧，兩側(cè)件13推動件16向中心運(yùn)動，將工件R0.3預(yù)彎。上模繼續(xù)下行時，件10沖擊件14使工件整形。
    上模回升時，件8的斜面，作用于件5、7的斜面，而件7帶動件4復(fù)位，將工件脫出。
4 小結(jié)
    生產(chǎn)實(shí)踐中，采用復(fù)合模來生產(chǎn)卡簧，不僅可以提高生產(chǎn)效率，更重要的是保證零件的精度。在本模具中，解決了彈簧鋼的反彈問題，使零件的彎曲質(zhì)量大大提高。并帶有自動卸料裝置，操作簡便。