鋁板沖孔壓印模具設計

陰極鋁板結構如圖1所示, 該產品是電力工程所用的一個重要零件, 材料為高純度鋁軋制軋延板, 剪切強度約為79.7MPa, 產品形狀簡單, 鋁板厚度為7mm。要求φ6mm孔無毛刺, 壓印花紋密度適中, 花紋深度為0.7±0.1mm, 能滿足粘邊及極板使用壽命。產品批量小, 每年用量約3000件。

陰極鋁板屬于大型產品件, 尺寸為1760mm×1000mm, 厚度為7mm。所沖孔直徑為6mm, 屬于厚板沖小孔, 孔徑小于料厚, 對沖針強度要求較高。壓印位置靠近產品邊緣, 壓印寬度為13mm, 壓印間距為5mm, 壓印尺寸較小, 壓印凸模需采用淬火材料。

從生產工藝分析, 產品共分為兩個工序, 即沖孔與壓印。具體方案如下:

(1) 先沖孔后壓印或者先壓印后沖孔, 共需要兩套模具, 模具加工簡單, 每個工序相互獨立。需要進行兩次加工, 加工精度降低, 且成本較高。

(2) 沖孔壓印同時進行, 只需一套模具, 進行一次加工即可, 加工精度較高, 成本降低, 但模具加工和裝配相對復雜。

綜合比較兩種方案, 選用第二種方案比較合理。

通過對產品進行分析, 模具壓印尺寸較小, 工件尺寸較大, 根據使用沖床的噸位以及沖床平臺尺寸, 工件分四次進行加工, 每次加工長度約為400mm。

模芯的壓印尺寸, 如圖2所示, 由于其加工比較困難, 需要淬火后精加工, 再加上加工量比較大, 容易產生變形, 可采用線切割加工, 減小變形, 但是加工長度尺寸加工難度, 故模芯采用鑲塊式分體結構, 如圖3所示。

模具結構與沖孔壓印同時進行, 對模具模芯強度要求較高, 壓印位置距離孔位置較近, 在沖孔壓印過程中, 工件移動要避免碰到壓印凸模。由于沖針直徑小, 在沖孔過程中容易變形, 需要在固定板和卸料板設計導向裝置, 保證模具穩定性和工件尺寸精度。

工件采用四次加工, 為保證每次加工間距尺寸準確性, 在長度方向和寬度方向需要安裝模具準確定位, 模具結構如圖4所示。

綜上所述, 鋁板沖孔壓印模結構要點總結如下:

(1) 沖孔壓印卸料板4和凹模5采用分體鑲塊方式;

(2) 模具導向裝置采用14導向件和17小導柱;

(3) 彈性元件9選用φ40mm中荷重KM紅色彈簧;

(4) 為了保證多次加工位置準確, 采用橫向彈性定位13和縱向可調節定位板15。

鋁板沖孔壓花模具在使用過程中, 要增加送料機構, 避免板材重量太大碰到壓印凸模。另外, 為了保證位置尺寸準確, 要保證定位準確, 壓印深度尺寸調節要根據實際使用情況調節沖床行程。

由于本文所研究工件材料比較厚, 且沖孔壓印同步進行, 要求較高, 模具加工和裝配難度大, 模具設計要注意很多細節。由于用量不大, 采用多次加工方法, 大大降低了模具成本, 具有較高實用價值。