发表时间：2009-11-26T11:09:19.730Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月下旬刊供稿作者：王晓梅[导读] 本文分析了继电器动触头零件的结构特点及其冲压成形技术难点，叙述了动触头零件级进模冲压工艺及排样王晓梅（上海理工大学机械工程学院）摘要：本文分析了继电器动触头零件的结构特点及其冲压成形技术难点，叙述了动触头零件级进模冲压工艺及排样，介绍了模具结构设计 要点，可为同类零件级进模设计提供参考。关键词：动触头排样设计级进模设计 0 引言
动触头零件图，生产批量较大，年产120万件以上，零件源于外销割草机中继电器内的一个零部件，工件材料T2Y2，厚度为1.5毫米。由零件图可知，该冲件结构对称，形状较为简单，拐角处圆角由模具零件加工时自然生成。考虑制成单工序模或复合模都难以保证产品精度，且成本较高。该冲件上的“v”字形状尺寸并没有严格要求，其作用是为了在装配时区分开冲裁件的毛刺面和光滑面，以免影响产品的实际安装使用。
该零件的年产量在120万件左右，属大批量生产，如采用单工序模，考虑到模具量多，冲床投入多及工人的投入也多，不利于经济性，故不宜采用单工序冲裁；由于该零件孔边距比较小，考虑到凸凹模的强度，故不宜采用复合冲裁，宜采用连续冲裁；最后考虑采用级进模进行生产，通过试样，并成功投入生产，且效率很好。 1 零件工艺设计
1.1 零件工艺性分析。动触头零件图纸，材料为T2Y2，厚度1.5mm，生产量大。零件尺寸不大，孔边距比较小，若将压印在复合模冲裁的过程中实现，会进一步减弱了凸凹模的强度，从而缩短了模具的寿命，采用单工序模生产的话不符合经济型的要求，所以本文考虑采用级进模进行加工。
1.2 冲压工艺方案制定。根据零件的的形状尺寸和大批量生产的特点，在分析冲压性质、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，提出了以下冲压工艺方案: 1.
2.1 先冲孔，再压印，最后落料将冲裁件与条料分离，首先冲出的孔可作后续工序的定位孔。
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1.2.2 先冲孔、压印（方案一的两道工序同时进行冲裁），再落料这样虽然减少了一个工位，但根据零件要求需要在条料的两侧增加导正孔，导正孔数量越多冲件上的孔与冲件外轮廓位置精度越高，且能精确保证步距，但随之而来的就是增加了条料的宽度及模具结构的复杂性，从而就增加了模具的加工成本。
1.2.3 先压印、再冲孔、最后落料，若采用这种方案随之而带来的结果同第二种方案。综上所述，根据零件精度要求、模具的加工成本以及模具的结构的综合考虑，最终采用方案一 2 级进模设计
2.1 排样图设计。在设计排样图时，因考虑到以下因素:①生产能力与生产批量；②送料方式；③冲压
力的平衡(压力中心)；④材料利用率；⑤正确安排导正钉孔；⑥凹模要有足够的强度；⑦载体形式；⑧空工位的确定；⑨零件从载体上切下的方式。
根据条料排样原则和动触头零件的特点，经过计算机排样一个步距内的材料的利用率公式： η=n*F/B*S*100%=1*181.45/27* 11.5*100%=58.4%
式中F：一个步距内冲裁件的面积（包括小孔在内）mm2； n：一个步距内冲裁件的数目； B：条料宽度mm；
S：步距mm。
2.2 确定刃口尺寸。
配第克拉克定理凸模和凹模采用配合加工方法，采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙而且可以放大基准件的公差，不必检验δd（凹模的制造偏差）+δp（凸模的制造偏差）≤zmax-zmin，同时还能大大简化设计模具的绘图工作。
2.2.1 第一个工位，工件属于冲孔，如图4所示，故先确定凸模刃口尺寸，并以此为基准件配置凹模，保证最小双面间隙值为0.090mm，按凸模磨损后，其尺寸变小进行计算。该尺寸属于外表面，应使其具有最大极限尺寸。 Bj=（B+X*⊿）-δj=（4.6mm+0.75*0.1mm）-0.025=4.675-0.025mm 修正取协方差
Bj=4.68-0.01mm 2.2.2 在第二个工位，工件属于落料，如图5所示，故先确定凹模刃口尺寸，并以此为基准件配制凸模，保证最小双面间隙为0.090mm，凹模磨损后尺寸变大的如图5（b）所示，有Aj1、Aj2，这类尺寸属于内表面，应使其具有最小极限尺寸。 Aj1=（A1max-X*1）+δj1=（19.205mm-0.75*0.21mm）+0.0525=19.0475+0.0525 mm 修正后取Aj1=19 +0.01 mm Aj2=（A2max-X*2）+δj2=（9.575mm-0.75*0.15mm）+0.0375mm=9.4625+0.0375 mm 修正后取Aj2=9.46+0.01mm 2.3 模具结构及装配。模具结构如图6所示，采用定距侧刃作初定位，用导正钉做精定位。装配过程是：先将凸模组件与卸料板（导正板）组件组装，再将其一起压入凹模（固定板与卸料板之间垫上两等高垫块），调整凸、凹模间隙（垫片法），最后将固定板上表面涂上红丹粉，以模架上两导柱导向，将上模板与固定板贴紧，（稍微敲两下）再将上模板与固定板分开，加工对应螺钉过孔，再将加工好的上模板以模架上两导柱导向套上，中间夹上垫板，位置对好，用平行夹夹紧，打两φ8的销子孔，最后将平行夹拆去，两销定位，最后将上模的四个螺钉锁紧即可。
3 冲压力和压力中心计算
3.1 确定冲裁力。在冲裁模设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称，它是冲裁时选择压力机、进行模具设计、校核模具强度和刚度的重要依据。
落料力公式：F1=K*L*δ*τ＝1.3*57.2mm*1.5mm*235Mpa=26211.9N。
式中，K：系数，通常取1.3；
L：冲裁件的周边长度。取L=（19.1mm+9.5mm）*2=57.2mm； δ：冲裁件的料厚。取1.5mm
τ：冲裁件的抗剪强度。
F2=π*d*δ*σb=3.14*4.6mm*1.5mm*294Mpa=6369.804N。
式中，σb：冲裁件的抗拉强度；
d：冲裁件直径。取d=4.6mm。
“v”字压印冲裁力公式：
F3=K*L*δ*τ=1.3*20mm*1.5mm*235Mpa=9165 N。
侧刃凸模冲裁力公式：
F4=2K*L*δ*τ=2*1.3*24.8mm*1.5mm*235Mpa=22729.2N。
故总的冲裁力F=F1+F2+F3+F4=26211.9N+6369.804N+9165N+22729.2N≈51370N。
3.2 确定卸料力和推件力。卸料力和推件力是由压力机和模具的卸料和推件装置传递的，所以在选择压力机工称压力和模具结构时，都需要对这两种力进行计算，影响这些力的因素较多，主要有材料力学性能和料厚；冲件形状和尺寸大小；凸、凹模间隙大小；排样搭边值大小及润滑情况等。该模具凹模刃口形式采用锥形刃口形式。
F卸=K卸*F＝0.05×F=2568.5 N
F推=n*K推*F＝24×0.03×F=4623.3N
所以，总的冲压力为：
F总=F卸+F+F推=2568.5N+51370N+36986.4N=90924.9N≈90925N。
根据工厂设备实际情况，选择型号为J23-25开式双柱可倾压力机（250KN冲床）。
3.3 确定压力中心。为了使模具正常又平稳的工作，特别是在连续冲裁时，必须使压力中心通过滑块的中心线。
根据各凸模的压力中心的坐标计算模具的压力中心 X0=（F2*X1+F3*X2+F4/2*X3+F1*X4+F4/2*X5）/F1+F2+F3+F4=[6369.804*0+9165*6+22729.2/2*（-13.01m）+26211.9*0+22729.2/2*13.01]/51370=1.07mm
Y0=（F2*Y1+F3*Y2+F4/2*Y3+F1*Y4+F4/2*Y5）/F1+F2+F3+F4 =[6369.804*0+9165*11.5+22729.2/2*0+26211.9*23+22729.2/2*0]/51370 =7.92mm
农药电子手册由此得该模具的压力中心坐标值为（1.07mm，7.92mm）。在模柄的装配时允许有一点偏差，但偏离不可太大。
4 结束语
中国发展报告2010
本模具综合考虑了动触头成形的可行性以及模具制造、维修的方便，解决了该零件的冲裁、压印等工艺问题。该模具生产效率高，操作安全方便，具有良好的经济效益，对同类零件的冲压模具设计具有较大的参考价值。参考文献：
[1]邱永成.多工位级进模设计[M].北京：国防工业出版社.1987.
[2]王俊彪.多工位级进模设计[M].西安：西北工业大学出版社.1985.
[3]成虹.多工位精密级进模排样设计的研究[J].模具工业.2000.26(4):14-16.2014年南京青年奥林匹克运动会开幕式
[4]吴诗淳.冲压工艺学[M].西安.西北工业大学出版社.1990.
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