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换热器翅片级进模结构的改进

晨怡热管 湖北汉口电力设备厂(湖北武汉 430000) 曹玉琴 2009-11-8 11:22:57
 [摘要] 针对系列化,多种类的产品特点,通过改进、优化模具结构设计,使模具制造工艺更加合理。
关键词 翅片 排样 双进模 工艺分析

    1 引言
    翅片是换热设备中影响换热系数的重要元件之一。因涉及的行业多,产品的特点是系列化、多元化。有形式多样、尺寸大小不同的翅片1O多种,且每种翅片的日需求量巨大。随着市场的不断扩展,又出现了新的特点:同种产品因换热量的不同,翅片尺寸只改变其间距的高度,其它尺寸基本不变。间距山翻边脚的高度决定。如按常规的模具设计,一种零件一副模具,因翻边脚高度的改变,就得更换模具,那么翅片品种增多,模具的需求量也增大,模具成本很高。为了降低模具成本,尽可能地减少模具品种,分析了零件的结构特点,对原有模具结构进行改进,能使一副模具冲制多种翅片。
    图1所示零件属中型翅片,零件材料是Q235-A,料厚O.3mm。根据其形状定名为x型翅片。现以该翅片为例探讨对模儿结构进行改进,达到冲制多种间距翅片的目的,尽可能地减少模具数量,降低成本。

    2 工艺分析
    翅片的间距主要足由翻边脚的高度决定的,现在用的几种系列零件大多只是在间距上有改变,其它尺寸基本相同。目前就X型翅片而言就有2.5mm、3mm、4mm等3种间距。随着市场的不断扩展,还在增加新的品种。如果按常规的模具设计,冲制3种间距的翅片就需要制造3副模具,至少各需另备1副模具用1维护周转,所以模具的数量就很多、成本高。根据翅片的形状,分析摸具的结构特点,考虑如何改进结构使—副模具能冲制几种间距的翅片。
    3 模具结构设计与改进要点
    3.1 排样
    排样设计(包括切断在内)有4个步距。即切三角形缺口、冲孔,翻边与翻间距脚、切断,53mm为一个步距;参照模具手册之四《冲模设计手册》的排样与搭边部分的设计,将两侧的措边尺寸确定为2.5mm,钢带宽度为113mm;冲材是Q235-A,料厚≤0.5mm。从图2所示的排样图上可看出,该模具的排样形式是直排,零件之间无搭边,其特点是省料。而且废料与零件的出件在冲制过程中就已分离,便于分类收集废料与零件。另外,因凹模的外侧是刃口,零件从机床的一侧出件,即便于收集,还可结合我厂的产品特点在冲压设备外安装穿片机,实现冲、穿片一体自动化。

    3.2 模具结构
  模具结构如图3所示。
  (1)模具工作过程。
  第一步,条料由自动送料装置进给,经过挡板18进入,由侧刃4冲出三角形缺口。从翅片排样图上可看出此步冲的三角形缺口是由翅片两边的小三角形组成的。
  第二步是圆凸模7、菱形凸模8冲孔,梯形凸模6切出6个间距脚的三边。

1垫板 2卸料螺钉 3固定板 4侧刃 5卸料板 6梯形凸模 7圆凸模 8菱形凸模 9翻边凸模 10翻边顶芯 11翻脚凸模 12小导柱 13凹模 14下垫板 15切刀 16顶芯 17下模座 18挡板 19梯形顶芯 20顶料弹簧
    第三步是翻边凸模9翻出圆孔,凸模11翻出间距脚。
    最后基本成形的零件被送出凹模,由凹模的外刃口和切刀切下零件,制件落入容器。
    卸料板5工作时压住条料,上模上行时使翻边凸模顺利退出翻边孔,梯形顶芯19,翻边顶心10、顶芯16依靠弹簧的推动将条料顶出凹模,顺畅地送进,4个小导杜装在固定板3上,穿过卸料板5,工作时小导柱进入凹模板导套孔。卸料极5始终在小导柱上滑动,定位效果好,又起保护凸模6和11的作用。
本模具安装在带有自动送料装置的高速冲床上冲压,要求模具精皮高、刚性好,因此,采用的是四导柱滚珠模架。工作零件均采用Crl2MoV钢制造,热处理硬度58-62HBC,其它支撑件用45钢,卸料板、挡板、顶芯等受力大的零件作调质处理硬度为45~48HRC。
    (2)改进要点。
    翅片间距的不同体现在间距脚的翻边高度上。首先是考虑间距脚的切边,梯形凸模6切开间距脚的3条边,间距大,切的边就长。然后由凸模11翻出间距脚。目前X型翅片的间距尺寸有3种,分别是2.5mm、3mm、4mm。相差为O.5mm和1mm,尺寸相差不大,那么能否只切一个最大的尺寸,高度由翻脚来保证如图4所示。

    经过讨论分析提出了两个解决方法。一个是因为切边的长度尺寸相差不大,切边时桉4mm的间距切边。然后在凹模上按所需的间距高度考虑翻脚的位置。第二个就是用控制梯形凸模进入凹筷的深浅,来确定切边的长度,该方法对模具的维修和调试要求很高。经比较在切边的长度尺寸相差不大的情况下选第一种方案较好。
    共用梯形凸模的问题解决了,下一步是解决凹模问题。
    从实践中总结出经验,影响翻边脚高度有多方面的因素,如梯形凸横边的长短、钢带的软硬,翻边凸模与凹模之间间隙的大小、凹模上翻边位置精确性的确定等。其中确定凹模翻边位置的精确性是关键,影响也最大。而该因素可以通过改进结构来解决。
    实践中我们掌握了翻边高度的变化规律,因而确定了翻边的位置尺寸。凹模上有4个翻脚孔,翻脚孔间的空间较大,可以将翻脚孔部分设计成镶件,镶件采用H7/n6的配合。更换凹模镶件和相应的翻脚凸模,即可改变间距,不同间距的翅片就可共用一块凹模,采用镶件形式还便于翻脚高度尺寸的修正。
    4 结束语
    该模具结构设计合理,且降低了模具投入成本。经验证效果良好,能满足大批量生产的需要,取得了显著的经济效益,也为其它同类情况积累设计经验。

参考文献
1 许发樾 实用模具设计与制造手册.机械工业出版社,2002
2 模具手册之四冲模设计手册.机械工业出版社  1988
责任编辑: banye 参与评论
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