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工藝分析

圖1所示為等離子電視連接支架。材料為SPCD，料厚為1.6mm，原工藝采用1副多工位彎曲級進模和一副鉚接模來完成，也就是說在專業廠家采購的鉚釘和在多工位級進模生產出的彎曲件經過鉚接模鉚合在一起。所需模具及設備多，機床利用率低，而且成本較高，并且制件的鉚接部分在流水線上安裝時容易脫落、松動導致質量不穩定。

圖1 等離子電視連接支架

經分析，設計成自動送料的一出二連續拉深多工位級進模來生產，并在級進模內設計有自動攻螺紋技術，這樣一來大大降低工人的勞動強度和生產成本。有效保證了制件的質量，提高該制件在市場的競爭能力。

該制件須向下拉深、彎曲較為合理。并要求在制件的拉深內徑攻M6螺紋孔，那么在生產中需經過沖切外形廢料、拉深、攻螺紋、彎曲、切斷等工序組合而成，均經合理分解后，按一定的成形順序要求設置在不同的沖壓工位上。

該制件內孔為M6的擠壓攻螺紋，經過積累的經驗得出，滿足該制件的M6螺牙，那么對攻螺紋前拉深內徑要控制在?5.65±0.02mm才能達成。如攻螺紋前拉深內徑偏大會造成M6的螺牙不飽和，反之內徑偏小造成擠壓絲錐容易折斷，將無法正常生產。其中M6的螺紋孔，要求在級進模內同時完成自動攻螺紋工藝。

由壓力機一次行程生產出2個完整的拉深、彎曲及攻螺紋的制件，故生產效率高，但同時在沖壓過程中實現拉深、彎曲及自動攻螺紋等功能大大提高了模具設計與制造的難度。

排樣設計

該制件排樣設計時主要考慮以下幾個方面。

①模具剛性好、精度高的級進模通用模架，攻螺紋模塊位于模具的中部，因而模具結構設計成 4大模塊：沖裁、拉深模塊，單獨拉深模塊，攻螺紋模塊、彎曲及載體與制件分離模塊。

②合理制定工位數，以適應模架周界及考慮累積誤差對零件精度的影響。

③復雜的型孔應分解為若干個簡單的孔形，并分成幾步進行沖裁，使模具制造簡單，但同一尺寸或位置精度要求高的部位應盡量在同一工位上沖壓出。

④合理制定步距，以適應凹模強度及攻螺紋模塊的位置。

⑤由于零件帶有工藝切口、拉深、攻螺紋、沖孔、彎曲等工序，各工序的先后應按一定的次序而定，以有利于下道工序的進行為準，并應先拉深再攻螺紋，接下來在彎曲等工作，前后次序不能對調。

⑥排樣時必須合理安排導正銷孔的位置，以適應制件精度要求。

⑦需要沖制的制件與載體的連接應具有足夠的強度和剛度，以保證帶料在沖壓過程中連續送進的穩定性。

⑧盡可能使級進模的壓力中心與壓力機的壓力中心一致。

⑨盡可能提高材料的利用率以節約成本。

結合以上幾方面的要點，該制件共有22個工位，排樣見圖2所示，

圖2 排樣圖

具體工位安排如下：

工位①：沖導正銷孔及沖切廢料；

工位②、③：沖切廢料；

工位④：首次拉深；

工位⑤：空工位；

工位⑥：二次拉深；

工位⑦：三次拉深；

工位⑧：四次拉深；

工位⑨：五次拉深；

工位⑩：六次拉深；

工位11：整形；

工位12：空工位；

工位13：攻螺紋；

工位14：空工位；

工位15：沖切廢料；

工位16：沖孔；

工位17：沖切廢料；

工位18：彎曲45°；

工位19：彎曲90°；

工位20、21：沖切廢料；

工位22：制件與載體分離。

模具結構設計

圖3 模具結構圖

1.模具結構特點

1） 采用滾動式自動送料機構傳送各工位之間的沖裁、拉深、攻螺紋及彎曲等工作，用浮動導料銷導料、頂桿及頂塊抬料，利用切斷凹模將已成形好的制件從帶料上切斷，使分離后的制件左側尾部下裝有輕微的浮料塊向上頂，沿著下模板銑出的斜坡滑下。

2）采用剛性好、精度高的級進模通用模架。以確保上下模對準精度，該模具采用4個精密滾珠鋼球導柱；為保證卸料板與各凸模之間的間隙，在卸料板及下模板上設計了小導套，從而大大增加模具的使用壽命。該模具由4大模塊組成，即沖裁、拉深模塊，單獨拉深模塊，攻螺紋模塊，彎曲及載體與制件分離模塊。

3）攻螺紋模塊工作原理：

其原理為：在壓力機下行時，通過裝在上模座的蝸桿，帶動攻螺紋模塊中的蝸輪旋轉，使模具的上、下運動轉換為攻螺紋模塊中絲錐夾頭的旋轉運動，從而實現攻螺紋功能。當模具碰到異常時，蝸輪旋轉部分自動分離，攻螺紋模塊中絲錐夾頭停止旋轉運動，這樣能很好的起到保護絲錐作用。

4)該模具除了上、下模座采用滾動導向裝置外，模具內部4大模塊分別在上模固定板、卸料板、凹模板之間各裝有 4對及2對不同的小導柱、導套作模具的精密內導向。小導柱與小導套采用標準件，導柱與導套的間隙可控制在0.005 mm左右，沖壓時輸入潤滑油，產生的油膜填充了導柱與導套的間隙，達到無間隙滑動導向的要求。在安裝時其中沖裁、拉深模塊、單獨拉深模塊，彎曲及載體與制件分離模塊的小導柱固定于上模固定板上，攻螺紋模塊的小導柱固定于凹模墊板上。

5)本模具中，為了消除送料累積誤差和高速沖壓所產生的振動及沖壓成形時所造成的帶料竄動，通常由自動送料裝置作送料粗定位，導正銷作精定距。合理安排導正銷位置與數量十分重要。在設計中前段工位先沖出導正銷孔，并在后序的工位中，根據工位數優先最容易竄動的部位設置導正銷。

帶料在攻螺紋模塊攻螺紋時竄動尤為厲害，因而在攻螺紋模塊前后兩端各設 2個導正銷，且該導正銷一定要在攻螺紋絲錐接觸帶料之前進入導正孔，這樣才能保證攻螺紋順利進行?？紤]到制件彎曲后送料容易造成變形，在彎曲區及切斷前各增加了2個導正銷。

2.模具零部件設計

1）固定板墊板、卸料板墊板及下模板墊板設計

固定板墊板、卸料板墊板及下模板墊板在沖壓過程中直接與凸模、卸料板鑲件及凹模接觸，不斷受到沖擊載荷的作用，對其變形程度要嚴格限制，否則工作時就會造成凸、凹模等不穩定。故材料選用Cr12鋼，熱處理硬度為53～55HRC，這種材料具有很高的抗沖擊韌性，符合使用要求。

2）卸料板結構設計

卸料板采用彈壓卸料裝置，具有壓緊、導向、成形、保護及卸料的作用。故材料選用日本冷作模具鋼SKDII，熱處理硬度為58～60HRC。卸料板與凸模單面間隙為0.01～0.02mm。因級進模卸料力較大，沖壓力不平衡，固采用矩形重載荷彈簧，彈簧放置應對稱、均衡。

3）下模固定板結構設計

該模具下模固定板采用鑲拼式結構，既保證了各型孔加工精度，也保證了模具的強度要求，故材料采用日本冷作模具鋼SKDII，其熱處理硬度為58～60HRC。此材料屬于高耐磨性冷作工具鋼，這種鋼具有很高的硬度、耐磨性和抗壓強度。其滲透性也很高，熱處理變形小，可達微變形程度。

4）凹模鑲件設計

沖裁、彎曲凹模鑲件材料采用日本冷作模具鋼SKH-9，其熱處理硬度為60～62HRC，拉深凹模采用硬質合金（YG15）來制造。

5) 凸模設計

對于多工位級進模，在設計時，首先考慮其工藝性要好，制造容易，模刃修整方便。沖裁圓孔及拉深所使用的凸模按整體式設計，為改善其強度，在中間增加過渡階梯，大端部份臺階用于固定。對于截面較大但形狀復雜的凸模，采用直通式設計，以便于線切割加工。

此模具凸模與固定板的配合關系改變了傳統的過盈壓入，而采用小間隙滑動配合，凸模與固定板單面間隙為 0.015 mm ，而其工作部分與卸料板精密配合，單面間隙僅0.01mm，凸模通過卸料板后，能順利進入凹模，且間隙均勻。這種結構反而提高了凸模的垂直精度，同時卸料板對凸模還起到了保護作用，并使凸模裝配簡易，維修和調換易損備件更加方便。

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