1 引言 

　　冷彎型鋼的斷面結(jié)構(gòu)合理值舌、品種規(guī)格多芥备、幾何尺寸精確稳懒，是一種用途廣泛的經(jīng)濟(jì)成型鋼材夯接，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)焕济，在建筑、交通盔几、機(jī)械晴弃、家電等各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的冷彎型鋼的品種逊拍、規(guī)格約有2000余種上鞠。冷彎型鋼輥壓線機(jī)組通常包括開(kāi)卷、矯直芯丧、帶鋼切頭芍阎、成形、定尺切斷灭西、檢查蝉速、收集〔其中有的包括有焊接，還有的包括沖孔模具等)等主要工序弹爱。切斷裝置是冷彎型鋼輥壓線機(jī)組的重要組成部分牍侧。國(guó)內(nèi)的輥壓線機(jī)組切斷裝置大多采用飛鋸切斷，型鋼斷面處有較大的變形和毛刺扬骑，定尺長(zhǎng)度精度低座叙，鋸切時(shí)噪聲較大，隨動(dòng)行程較大涎舞。對(duì)于開(kāi)口型鋼的在線切斷契叔，可采用剪切機(jī)，從而保證了型鋼斷面質(zhì)量栗怪，實(shí)現(xiàn)了快速切斷麸应，剪切噪聲低削仲、振動(dòng)也較小并且無(wú)毛刺川∷鹬叮可對(duì)于復(fù)雜封閉截面的型鋼生產(chǎn)線不恭，如何保證斷面質(zhì)量并且有效的發(fā)揮生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度卻是一個(gè)難點(diǎn)〔萍ⅲ　

　　冷彎型鋼自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品一圍欄樁零件圖换吧，對(duì)圍欄樁的在線切斷問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究钥星，決定采用在線模具化切斷沾瓦。具體切斷系統(tǒng)包括:預(yù)沖孔模具、隨動(dòng)小車(chē)谦炒、復(fù)位氣缸贯莺、機(jī)械定位裝置、光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)编饺、控制系統(tǒng)乖篷、液壓缸及切斷模。本文主要介紹模具部分透且。

　　2 在線切斷工藝分析

　　產(chǎn)品的斷面不但封閉而且比較復(fù)雜，由豎直面豁鲤、橫面和弧面組成封閉截面秽誊，材料為1. 25 mm的鍍鋅鋼板。要求切斷時(shí)不但要保證斷面質(zhì)量而且不能破壞鍍鋅層跟斜，還要滿(mǎn)足生產(chǎn)線的速度低案。這為模具設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大麻煩。若采用常規(guī)切斷模具做整體切斷绪论，將無(wú)法切除辕憋，不能滿(mǎn)足產(chǎn)品要求，根據(jù)零件特點(diǎn)作了深人分析卷俱，決定在冷彎成形前預(yù)留6.8mm的切斷量寒焚。因?yàn)榱慵螤詈芴厥猓鼓Ｈ锌诓糠直囟楫愋伟俳迹坏芮袛嗷∶姹尥妗M面及豎直面而且不能有塌角和刮傷，根據(jù)工藝需要捉为，為了防止塌角并保證凸模的強(qiáng)度离览，決定在零件中間及拐角處要預(yù)先沖出工藝孔，并且必須在成形前沖出預(yù)沖孔焚趴，也就是在冷彎前再加一工序-做預(yù)沖孔限番，因此要設(shè)計(jì)一套預(yù)沖孔模具舱污。即切斷該工件需要兩套模具:一套預(yù)沖孔模具，一套切斷模具弥虐。

　　3 預(yù)沖孔模具設(shè)計(jì)

　　3.1 互預(yù)沖孔的位置確定

　　從預(yù)沖孔到切斷扩灯，中間還有成形工序，這樣預(yù)沖孔的位置確定就比較復(fù)雜躯舔。不但要保證切斷面的質(zhì)量驴剔，還要盡量選擇合適的位置以提高切斷模凸模的強(qiáng)度，并且還要保證不影響后序的冷彎成形粥庄，再根據(jù)沖壓工藝的要求丧失，沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過(guò)小惜互，來(lái)對(duì)孔的位置進(jìn)行修正布讹，通過(guò)電腦反復(fù)模擬。中間部分的孔是為了保證凸模的中間部分不要過(guò)長(zhǎng)過(guò)尖训堆，并且在沖切工件的頂部時(shí)描验，使形成的切屑容易排開(kāi)。拐角處的孔是為了保證切斷時(shí)不會(huì)有塌角坑鱼，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生不易排開(kāi)的料屑帘染。

　　3.2工件的展開(kāi)

　　直接利用Pro/E的展開(kāi)命令把零件展開(kāi)而得到展開(kāi)圖。通過(guò)展開(kāi)命令進(jìn)行展開(kāi)有Feature Create Sheet Metal Unbend Regular,選擇一個(gè)展開(kāi)時(shí)的基準(zhǔn)面或邊(不動(dòng)面或邊)谅璧，再選Unbcnd All命令耕疟，再點(diǎn)擊OK即可。

　　3. 3 預(yù)沖孔模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程分析

　　(1)預(yù)沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)展開(kāi)圖及精度要求拆鹉，選擇對(duì)角導(dǎo)柱模架上互，采用正裝方式，凸模在上舷翰，凹模在下匀冈。為了加工經(jīng)濟(jì)方便，以及便于維修更換坐蓉，凸郁秦、凹模均采用鑲塊式結(jié)構(gòu)，這樣可以不用卸下整套模具便能更換鑲塊咱缭。兩塊凸模與凸模固定板定好位后挂悲，連同凸模墊板一起利用螺絲直接固定在上模座7上，兩塊凹模對(duì)稱(chēng)鑲?cè)讼履ＤＷ鶅?nèi)俊戳。為了防止廢料粘模揖赴，特別在凸模上設(shè)計(jì)了卸料橡膠，沖裁下廢料后抑胎，在橡膠的彈力作用下使廢料與凸燥滑、凹模順利分開(kāi)渐北。為了剪切省力，將刃口部分做成了1. S0斜度铭拧。另外因?yàn)槭窃诰€自動(dòng)化生產(chǎn)赃蛛，板帶自動(dòng)送進(jìn)，所以采用了固定卸料板搀菩，這樣卸料板不但起到卸料作用而且也起到導(dǎo)料板的作用呕臂，并且固定卸料板具有卸料力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn).單的特點(diǎn)肪跋。

　　(2)預(yù)沖孔模具工作過(guò)程分析

　　在工作過(guò)程中歧蒋，板帶導(dǎo)人導(dǎo)料板〔在此導(dǎo)料板與卸料板3為同一塊板)，生產(chǎn)過(guò)程中是自動(dòng)送料州既，是由光電開(kāi)關(guān)確定沖裁位置谜洽。板帶走到適當(dāng)位置，在液壓機(jī)作用下上模座帶動(dòng)凸模下行芜溪，凸模開(kāi)始工作囱叼，在凸、凹模共同作用下明殊，沖孔完成沟乘。在橡膠的彈力作用下使廢料順利從漏料孔漏出，凸模上行蹄警，一個(gè)沖程完成忠宙。

　　4 切斷模具設(shè)計(jì)

　　切斷模具工作過(guò)程分析

　　型材一直是在運(yùn)動(dòng)中，切斷過(guò)程也是在運(yùn)動(dòng)中完成榴烦，切斷模具固定在隨動(dòng)小車(chē)上。具體模具工作過(guò)程是:工件有導(dǎo)位板導(dǎo)人文饱，運(yùn)行至隨動(dòng)小車(chē)绝壹，模具隨小車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)根據(jù)光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)融吓，使機(jī)械定位裝置工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械精確定位判阀，隨后液壓缸根據(jù)控制系統(tǒng)的信號(hào)，帶動(dòng)切斷上模下行箩绍，凸模14開(kāi)始工作孔庭，在切斷過(guò)程中凸模利用其角度和弧度完全將廢料排開(kāi)，保證與工件貼合材蛛，直至完全切斷圆到，壓力機(jī)也到了下死點(diǎn)，所形成的廢料分成6段卑吭，成卷狀芽淡，由漏料孔排出马绝。切斷過(guò)程如圖8所示，由①到②切掉上端兩側(cè)弧面部分;由②到③切掉豎直面部分并且開(kāi)始切下端弧面;由③到④將下端弧面切掉挣菲。隨著壓力機(jī)回程富稻，凸模脫離工件回到上止點(diǎn)，機(jī)械定位裝置解除定位白胀，然后隨動(dòng)小車(chē)帶動(dòng)切斷模具在復(fù)位氣缸的作用下快速?gòu)?fù)位椭赋，型材繼續(xù)前移，下一個(gè)行程開(kāi)始或杠。

　　切斷模具的凸摸設(shè)計(jì)及凹模部分設(shè)計(jì)因?yàn)楣ぜ亩嗣嫘螤畋容^復(fù)雜哪怔，并且預(yù)留切斷量只有6. 8 mm,因此，在設(shè)計(jì)凸模時(shí)炫允，對(duì)凸模的強(qiáng)度及韌性還有刃口的形狀都提出了很高的要求培幽。

　　凸模材料選擇

　　凸模失效的形式為斷裂、彎扭和磨損睛村，因此绎编，凸模的材料選用抗磨損冷作合金鋼Cr12MoV材料，且經(jīng)多向鍛造進(jìn)行細(xì)化晶粒的預(yù)處理川骗，然后再淬火演穗，再回火，回火溫度達(dá)260-280℃伍恼，其表面硬度達(dá)58-61HRC垛墙，以保證有較高的強(qiáng)度與韌性。

　　凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　由于工件的特殊性羡雷，要將整個(gè)異形斷面分離携喳，也就是不僅要對(duì)豎直方向的金屬分離而且還要對(duì)水平和圓弧方向的金屬分離，可是凸模只作上热品、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)巍糯，這樣凸模的刃口部分必然要有一定的形狀才能使工件不致變形。根據(jù)前面沖出預(yù)沖孔的位置及大小客扎，再結(jié)合工件的形狀祟峦，進(jìn)行刃口部分的設(shè)計(jì)，整個(gè)刀刃部分由4段弧組成徙鱼，左右對(duì)稱(chēng)宅楞，為了減小沖裁力，在凸模的刃口部分設(shè)計(jì)了1. 5°的斜度袱吆，這樣也是對(duì)凸模的一種保護(hù)厌衙。另外，預(yù)沖孔的寬度只有6. 8 mm，因此凸模厚度只能小于6. 8 mm迅箩，在此設(shè)計(jì)為6. 0 mm溉愁，可要使整個(gè)斷面分離，切斷行程比較長(zhǎng)饲趋，凸模長(zhǎng)度達(dá)到256 mm拐揭，根據(jù)綜合分析采用直通式凸模，上端開(kāi)孔奕塑，插入圓銷(xiāo)以承受卸料力愧陈，這樣設(shè)計(jì)出的凸模及實(shí)物照片如圖9所示。上端設(shè)計(jì)有4個(gè)孔搭吵，目的是為了凸模磨損或損傷后調(diào)整凸模的高度煮啡，可以再次磨刃口，以增加凸模的使用壽命棒论，節(jié)省成本馁祈。刃口的不同角度走向及弧度主要有兩個(gè)作用

　　(1)保證切屑外翻或內(nèi)卷，使形成廢料能順利排出委董，其目的是不影響后面的切斷;(2)凸模下行的過(guò)程中保證凸模和工件合理地力作用银薪，以較小的沖壓力平穩(wěn)地切斷。

　　凹模部分設(shè)計(jì)

　　下模采用拼塊式結(jié)構(gòu)血明，如圖7所示:由夾板A10夫石、夾板B11、導(dǎo)位板A 12腊尤、導(dǎo)位板B13和塞板17及下模座15組成鸭僧，組成切斷凹模的主要部件為導(dǎo)位板A12、導(dǎo)位板B13二導(dǎo)位板不僅可以支撐工件揩页，以減少工件在切斷過(guò)程中的變形旷偿，而且便于加工，可以方便的調(diào)節(jié)切斷模的合理問(wèn)隙因?yàn)橥贡隆寄５拈g隙大小及分布的均勻性是保證沖裁件質(zhì)量(指切斷面質(zhì)量狸捅、尺寸精度及形狀誤差)的書(shū)要因素，同時(shí)間隙對(duì)沖裁力累提、模具壽命的影響也很大。在工作過(guò)程中磁浇，凹模的受力及磨損也是很大的斋陪，為了保證凹模的強(qiáng)度，材料選用與凸模相同置吓，為抗磨損冷作合金鋼Cr7 2MoV无虚。

　　結(jié)論

　　這兩套模具應(yīng)用于生產(chǎn)后，達(dá)到了自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。切斷后型鋼斷面無(wú)毛刺友题、塌角嗤堰，隨動(dòng)行程短，切斷噪聲低面镣、振動(dòng)小卒抖，適應(yīng)高速冷彎型鋼機(jī)組不停機(jī)生產(chǎn)要求，相對(duì)于傳統(tǒng)的割斷或鋸斷是一個(gè)很大的飛躍甩宣。對(duì)于異型復(fù)雜封閉斷面冷彎型鋼在線切斷的模具設(shè)計(jì)得出結(jié)論如下：

　　(1)對(duì)于異形復(fù)雜封閉斷面冷彎型鋼的在線切斷完全可以由沖壓模具完成栏葬，但是預(yù)沖工藝孔的選擇非常重要，它是能否順利實(shí)現(xiàn)沖切的前提杯削。

　　(2)關(guān)于切斷模具中凸模的設(shè)計(jì)不但要充分考慮凸模的強(qiáng)度和剛度抚言，而且要根據(jù)不同截面形狀的型鋼來(lái)確定刃口部分的形狀，首先保證切斷過(guò)程中凸模和工件合理地力作用褐泊，同時(shí)也要考慮沖切時(shí)產(chǎn)生的廢料形狀及走向芦槽，使廢料能順利排出，不影響后續(xù)的切斷杯娶。  

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