1、连续模模内铆接的工艺工装设计揭露（恒天集团常德纺织机械有限公司 技术部，湖南 常德 415004） 摘要：为提高生产率，将模具外的二次加工工序引入到模具内。通过对弹簧加压座结合件的工艺分析，设计了具有两个相互垂直的工艺线的连续模。叙述了运用滚子凸轮及 PLC 控制汽缸实现二次送料，将一个带有拉深孔的零件自动铆接在一个圆垫片上的连续工作过程，重点介绍了连续模排样方案和模具结构。关键字：模内铆接；连续模；排样方案The inside rivet joint technology and design of the modulus of continuityAbstract: In order to
2、 improve the stamping production efficiency,a second procedure outside the stamping die could be put into modulus of continuity.Analyzing the craft features of a spring- confined frame , designed two mutual vertical strip layouts in a modulus of continuity, Under the control of roller cam mechanism
3、and PLC,the continuous working process of automatic riveting one part with assembly drawing hole part with circle bed piece was stated,and the layout design and the die structure were introduced in detail.Keywords: the Inside Rivet Joint; modulus of continuity; blank layout 1 引言我公司弹簧摇架销量居国内之首，年产三百万套
4、以上仍满足不了市场需求。以前零件虽大规模采用连续模生产，总装采用流水线作业，但受设备与人工制约，产能提升在小件装配遭遇瓶颈。为提高生产率、装配质量、降本节能、现阶段对批量大的结合件模内铆接、模内攻牙、模内自扣的集成加工进行攻关，进一步提高企业的核心竞争力！2 工艺设计 2.1 工艺分析图 1a 加压座 图 1b 弹簧定位座如图 1a 为粗纱摇架加压座每套 4 件，批量很大。如今采用了件 1 与 2，件 3 与 4，件 5 与 6 在冲制车间模内铆接成型。以图 1b 为弹簧定位座为例详细剖析将结合件的 铆接有机植入连续模。件 1 弹簧定位块、件 2 垫块分别厚 1.5mm、4mm 的 SPCC
5、钢。弹簧压缩高度一致性要求件 1 直角弯要求稳定在901，件 1、2 底面须铆平铆牢不得脱落。原件 1 单机生产工艺: 剪板机下料 落料冲孔滚毛刺压弯冲凸发黑甩油, 件 2: 其他零件的同尺寸冲孔废料发黑甩油，件 1、2 通过压铆为弹簧定位座结合件。该产品靠单机冲压和铆接难以满足近年产量激增，手工操作时安全性也难以保证。为此制定了新工艺路线：连续模带料生产弹簧定位块垫块铆接成形发黑甩油。新工艺的关键在于件 1 的料带步进与件 2 的二次送料必须动作协调，位置精准，确保叠铆严丝合缝。2.2 排样方案设计参考件 1 的纤维方向及材料利用率，优化选择了纤维方向与展开长向中心线呈 15夹角的图 2 排
6、样方案。料带前 4 道工位是对件 1 冲孔、拉深、分切外形。注意工位 6 将件 2 从垂直于料带方送进到件1 拉深处正下方，进行预铆，便于条料夹带件 2 步进到工位 7 铆压平整。8-11 为结合件的压直角弯、角度整形、落料、切边。考虑步距较小，增加空工位 5。图 2 排样 3 模具结构如图 3 所示，模具采用滚珠模架及三板式内导柱导套的 Z 轴双导向结构，料带 X 向步进和垫块 Y向送进，定位检测及光电感应、触点开关并与冲床控制系统有机连接，实现全程自动化生产。为方便制模、快换快修的要求，凹模均设计为镶件式与镶套式。图 3 弹簧定位座连续模结构1.上模座 2.上垫板 3.上固定板 4.脱料垫
7、板 5.脱料板 6.下模板 7.下垫板 8.下模座 9.浮升销 10.预冲孔凹模 11、14、15.外形凹模 12.顶杆 13.翻孔冲头镶件 16.杠杆支架 17.杠杆支销 18.杠杆 19.下铆头 20.整平下模 21.打弯下模镶件 22.顶件块 23.落料凹模 24、25.下、上模切断刀口 26.落料冲头 27.打弯上模 28.打弯下模 29.下铆头 30.定位钉 31、32.外形冲头 33.翻孔凹模镶件 34.顶杆 35. 预冲孔冲头 3.1 定位方式考虑料带步进累计定位误差会影响工件的精度，预冲孔与导正销采取小间隙配合。料带进入工作区第一步冲定位孔，后道各工位导正钉依次导正料带定位孔，
8、使得每次步进均能准确无误。3.2 送料方式X 向卷料经料架矫正机 KCL-300A 校直，再由气动送料器 AF-400-10C 的辊子摩擦夹持条料送进。间距测量由与脉冲发生器连接的记数辊子回传的尺寸产生信号，得到送入实际长度，根据这个数字控制直流电机运转，配合微动开关控制的汽缸抬辊将料带送进工作区。浮升销沉割槽夹持料带，开模时弹簧顶起浮升销抬起料带，借助机床浮动送料机构的回程作用使料带按步距递进，渐次完成每工步至切断落下。Y 向为垫块送料方向，先后采用了两种方式都缩略在图 4：型为移动凸轮滚子送料：采用电震动料斗送料，车间已有不需购置。工作时先将件 2 装入，震动作用下零件沿螺旋轨道上移进入模
9、具料道如图 3 中 A 点处，上模下行使移动凸轮对滚子施压驱动滑板前进送件，上模上升使滑板在压簧作用下复位，可避免由于推杆弹性变形导致的推杆与凸轮脱离接触。进退行程由弹簧钢球 5 定位。送料中断检测靠电检开关，料道故障或料斗垫块耗尽则 A 处送料中断，常闭触点 4 在弹簧作用下上跳，B 处断电，冲床停止工作。型为 PLC 控制电磁阀驱动汽缸活塞送料：采用漏斗式料斗需特制，料斗装在上模随机床滑块上下移动，垫块陆续进入固定在下模的管状滑道，实现供料。通过光纤检测 C 处无垫块，反馈给冲床控制板停机。推杆往复运动的起停时间由 PLC 根据设定的参数按程序顺序执行到对应步骤时，触发电磁阀进气开关驱动汽
10、缸活塞来实现。I 型漏斗和汽缸需增加制造购置成本，但不占场地，整体结构相对紧凑。送料推杆接触端如磨损，可调活塞行程来补偿。3.3 铆接方式当推杆将垫块送到预铆工位 6，上下模合模同时推杆 3 压下压杆 4 传递给杠杆 6 反作用力将顶杆5 顶起，将垫块预铆入弹簧定位块，随条料到工位 7 压铆平整。预铆深度不足可能导致垫块在送进中脱落，用螺丝调节斜楔 2，可以随时修整预铆深度。 图 4 送料机构1.压板 2.斜楔 3.推杆 4.压杆 5.顶杆 6.杠杆 7.常闭触点 8.弹簧钢球 3.4 凸轮轮廓汽缸活塞在进气瞬间的速度突变，致使推杆产生很大的惯性力，对机构有较大的刚性冲击，推杆易断。而采用滚子
11、凸轮将移动凸轮轮廓设计为正弦加速度曲线，则进退加速度无突变，推杆在运动途中无柔性冲击，适合在高速下应用。在新版 cad 也自带工具集中，可自动完成从选型到绘制轮廓的全部功能，部分步骤见下图 5， DXF 后处理数据输出到线切割进行加工。如 cad 无此菜单，亦可用 Excal 输入凸轮曲线公式：s=h/0 1/2sin(2 /0) ，计算出对应等份点升程数据，复制粘贴到 cad 绘制样条曲线处。图 5a 凸轮选型 图 5b 运动曲线4 结束语此模具调试后使用正常、灵活、可靠、打出产品质量高、一致性好，生产效率显著提高。件 1 原单机两道工序两人每天 8 小时 1.8-2 万个，连续模 10 小
12、时（午休机床长开）可打 3.2-3.6 万个，无须专门铆接时间，无须对件 2 单独发黑，不记物流能耗人工等其他因素，结合件整体效率提高到 250%以上。模具制造后长期使用可收回成本，效益可观。如下图 6 对摇架系列中最大量使用的锁紧片类结合件、支架类结合件、压力板类结合件的工艺改进提供了宝贵经验与参考价值！图 6a 锁紧片结合件 图 6b 支架结合件 图 6c 压力板合件5 参考文献：1王孝培.冲压手册M.北京:机械工业出版社,1998.2田嘉生.冲模设计基础M.北京:航空工业出版社,1994.3邱永成.多工位级进模设计M.北京:国防工业出版社,1987.4马浩军,赵喜广,赵震,等.模内铆接在级进模上的应用J.模具工业,2002,(10).
