0 引言

随着医药、电子产品的大批量生产, 防止因静电带来灰尘影响产品的使用性能, 同时尽可能减少生产过程中由于各种原因产生的静电对原器件发生静电放电的破坏现象, 提高电子产品的成品率, 因而防静电、无尘化车间对防静电地板的投入更为广泛。作为全钢通路地板补充产品之一的通风板, 对生产车间、微机控制室的通风起重要作用, 车间铺设防静电地板面积大, 为保证车间有足够的通风量, 应增加通风板的使用。

1 工艺与成形方案分析

根据客户的需求, 为节约铺设成本, 提高生产作业使用面积的同时增强车间的通风性能, 研制出能达到50%通风量的大通风板, 其通风量是普通通风地板 (通风量为13%左右) 的3倍以上, 外形尺寸为610 mm×610 mm×1.7 mm (以美式地板为例) , 零件结构如图1所示。

由图1可知, 该大通风量通风板排列为15×8单元腰型孔冲制而成, 若沿用以前通风板设计模式, 从左到右进行8等分冲切, 每次冲裁15个腰型孔;从上到下则要冲裁15次, 每次冲裁8个。由于料厚>1.7 mm, 若每次冲切15个腰型孔, 则受机床工作台面、冲裁力的限制而不能成形。若冲裁15次, 累计误差将增加, 对粘接装饰用的装饰板要求更为严格。根据上述冲裁设计的模具为细长型, 难以保证整体模具的平面度, 致使冲裁力对模具零件损害也比较严重, 更换凸、凹模也不方便。基于以上设计理念, 对冲裁孔进行错位排列, 先用外形定位, 然后单元孔定位, 5次冲裁通风板一半的孔, 然后将板料翻转180°后再冲裁余下的孔。这样设计的模具幅面较宽, 对凸模的固定、凹模壁厚都有保障, 能延长模具的使用寿命, 而每次冲切12个孔, 对冲裁力也进行了分解, 方便凸、凹模的更换及刃口刃磨。

通风板冲压时依靠外形定位, 通过活动定位销定位, 前3排腰形孔冲切完成, 接着用前面的2个活动定位销插入刚冲切后的第3排孔中, 再次对板料进行定位, 完成第2次冲切, 接着将定位销插入冲切后的第6排孔中, 进行第3次冲切……重复以上动作, *后5次冲切完成零件半幅面孔的冲切, 为便于实际操作, 每次冲切后的*后一排腰形孔内侧进行板料定位。将板料翻转180°, 通过2个活动定位销进行定位, 第2次间隔1个孔位, 后4次分别间隔2个孔位, 从第2次冲孔开始可以将4个活动定位销同时使用, 这样定位更为准确, 重复以上4次冲切后完成零件的冲裁。分步冲裁工序如图2所示。

图1 全钢通路地板50%通风板结构   下载原图

为保证零件的成形质量, 提高生产效率, 便于取放料和定位, 活动定位销 (见图3) 的公差要求比较严格, 因为零件单面需要连续5次冲切, 这样会增大零件的累积公差, 实际生产过程中, 需要找到这一均衡点。

选择直径为ϕ40 mm或ϕ50 mm的导柱进行导向, 一方面为了增加凸模的稳定性, 使凸、凹模整体加工方便, 避免对凹模的磨损, 保证冲裁间隙;另一方面因为50%大通风量通风板的成形单面就需5次冲切, 生产过程中, 零件的成形质量至关重要, 为满足冲压过程中的稳定导向, 若选常规尺寸导柱进行导向, 冲切板料时冲裁力不足。

图2 分步冲裁工序   下载原图

图3 活动定位销   下载原图

2 模具结构

模具结构如图4所示。

(1) 内导柱的选择。内导柱起到稳定卸料板和凸模、保证冲切间隙的作用, 为保证模具工作时的可靠性以及零件的成形质量, 内导柱强度需达到一定要求, 模具设计中采用直径为ϕ16 mm的4根中型导柱。

(2) 凹模结构如图5所示。生产过程中, 通风板上板一般采用厚度为1.7 mm以上的钢板, 对凹模的磨损比较大, 为方便对磨损后的凹模进行修模, 要增加凹模的有效使用长度;同时落料方式也要综合考虑, 凹模上定位孔较多 (共8个) , 为了保证定位准确, 对其尺寸公差要求较高, 加工时需要保证精度要求。

图4 模具结构   下载原图

1.下模座2.凹模3.活动定位销4.圆柱销5.导柱6.导套7.上模座8.内导柱9.凸模固定板10.卸料螺钉11.垫板12.橡胶13.凸模14.圆柱销15.压料板16.活动定位销17.弹簧18.弹簧19.螺塞20.螺塞

图5 凹模结构   下载原图

(3) 凸模固定板设计。考虑到凸模 (见图6) 替换和刃磨的方便性, 没有采用肩式固定设计, 而是采用了销钉进行定位, 可以在凸模固定板上给销钉留有足够大的空间, 便于凸模的安装调试。

3 模具零件设计

(1) 采用在凸模上端增加销钉固定的方式, 根据对模具结构的分析及以往的设计经验采用横排进行布局, 使模具结构紧凑, 同时也保证了凸模的稳定性和互换性。

图6 凸模   下载原图

(2) 为了保证凹模落料方便, 将刃口下方扩大成相对应的腰形孔尺寸, 保证落料的顺畅性, 同时为了保证凹模刃口磨损后便于磨修, 应保证凹模刃口的厚度。

(3) 由于成形的板料较厚, 要保证压料均匀及足够的退料力, 在卸料板上设计16个卸料螺钉及橡胶进行卸料, 保证零件成形质量。

(4) 凸模固定板固定凸模及内导柱, 加工时为了确保凸模及内导柱尺寸的稳定性, 尺寸公差要求较为严格。为了保证冲切板料时模具的卸料力, 一般采用2种方法: (1) 在不能增加卸料橡胶数量时, 尽可能增大橡胶的直径; (2) 可以将凸模固定板掏空, 用增长橡胶长度的方式达到增加卸料力的作用。实际生产试制过程中, 灵活进行交叉结合选择, 达到更好的卸料目的。

4 结束语

该副50%大通风量的通风板成形模具设计, 满足了客户对通风板大通风量的需求, 为客户增加了生产使用面积, 不仅可以满足美、欧式尺寸地板上板的生产, 同时也可以满足装饰板 (一般为PVC、HPL板, 是粘接在通风钢板上的一层装饰板, 有防静电、耐磨等特点) 的生产要求, 在设计和制造装饰板冲孔模时, 其他板块不需要进行调整, 只需要调节凸、凹模间隙即可满足生产需求。装饰板凸模尺寸要小于钢板凸模的孔尺寸, 这样钢板才能被装饰板完全遮盖, 防止钢板因外露而影响其美观。在粘接装饰板时, 钢板与装饰板的粘接定位要准确, 可以防止出现“双眼皮”现象。