槽钢锁口冲压模具设计工艺

槽钢锁口冲压模具设计工艺

孙敖

西门子歌美飒可再生能源科技（中国）有限公司天津市300384

摘要：为了节省成本，提高生产效率，我司设计并成功制作出了一种槽钢锁口一次冲压成型模具。它不仅提高了工作效率还使质量和精度有了很大程度的提升，省去了大量人力、氧气、乙炔的使用，相对而言更加科学环保高效，并且降低了劳动强度，减少生产工序、缩短产品生产周期，提高生产效率，保证了产品的制造质量。本文探析了槽钢锁口冲压模具的设计工艺，以供参考。

关键词：槽钢锁口；冲压模具；设计工艺

引言

最近生产的一批锅炉平台框架，平台框架槽钢间为锁口型式连接，两端槽钢端部需要加工成锁口型式，原平台框架的制作工艺方法：划锁扣线—气割—清理熔渣—打磨—演装。这种加工方法制作的工件尺寸误差大，表面质量粗糙，制成的框架不规整，氧气、乙炔消耗量大，生产效率非常低，制作成本高。为了节省成本，提高生产效率，经过多次研究讨论，最终设计并成功制作出了一种槽钢锁口一次冲压成型模具，解决了成本高的问题，减少了人力、物力，提高了质量与生产效率。

1槽钢锁口一次冲压成型工艺分析

槽钢由腹板与两翼板组成，想要一个冲剪行程就能实现冲裁翼板与腹板的目的，必须先向两侧翼板施加剪切力，剪切翼板时为防止腹板变形，需对腹板施加一个垂直的压力（图1中件14压料装置），对腹板的剪切是垂直冲剪力。冲剪模具必须同时满足以上三个方面的要求，由此，设计了一种既能剪开翼板两侧又能同时冲裁腹板的冲压模具。

2模具结构及工作原理

设计的模具采用冲剪结合的方式冲压槽钢锁口一次成型工艺，如图1所示。

图1

该模具主要由上模、下模、母块、压料装置及定位块组成。槽钢沿13送料轨道装入下模，12定位块控制冲压槽钢锁口伸进长度。图2为上刀片零件图，上刀片尺寸嵌入槽钢内口两侧留有2~3mm缝隙为好，经多次现场试验证明，上刀片底部做成3.5mm直边可减少冲裁力，材质为Cr12MoV，淬火硬度为HCR56~60,提高了刀片寿命。上刀片做成45°的斜面，利用45°的斜刃与槽钢两侧下模上的侧刀片先把槽钢两侧翼板剪开，上刀片继续下行，14压料装置顶住腹板使槽钢固定，压料弹簧收缩，上刀片底部与下模将槽钢两侧翼板与底部腹板边缘同时剪掉。上模上升，由于冲剪使槽钢腹板有一定的变形，冲压结束后，工件会一同与上模块一起向上运动，这时压料装置内部弹簧释放，使压料装置向下运动，工件与上模脱离，达到脱料效果。每个上刀片与母块用两个螺钉沿中线固定，间距自定，螺钉长度可根据刀片厚度与母块厚度确定，但不能影响压料装置正常运行。当其中一侧刀片由于受挤压，45°斜刃磨损严重需要更换刀片时，可拆掉上刀片与母块间的螺钉，达到上刀片的快速更换。

图3为槽钢锁口加工零件图，经过改进并多次试验，最终决定不采用腹板冲剪成45°角的方法（图3.2）。而是直接剪开翼板两侧和腹板边缘，保留腹板两直角（图3.1）。以上所述有以下优点：第一，增加了上刀片反复使用功能，（详见3.1章）。第二，槽钢腹板两45°直角，操作者在装配前用联合冲裁机床将两个小直角裁掉，虽然多一道工序，比较在上刀片增加45°直角刀刃要经济得多。

图2

图3

3结构及零件设计

3.1上模

上模如图4所示，工作时首先剪开槽钢工件两侧翼板，然后冲剪腹板，因为上模刀片斜刃与下模侧剪刃接触时间长，斜刃底部5~17mm（№12槽钢）范围内刀片磨损严重，从而使模具局部温度升高，一旦磨损就需要更换。另外，模具经长时间使用，刀片与母块间由于冲压槽钢受力不均匀，使刀片两侧磨损程度不同，影响模具寿命，也需要检修与更换。生产槽钢锁口需求量大，刀片磨损属于正常消耗范畴，为了提高生产效率，简单容易更换，在结构上把刀片设计成快换刀片，如图4所示。一旦刀片斜刃磨损，有两种方式实现快换；第一种，使用以前磨损过一侧的刀片替换到另一侧继续使用，设计的刀片满足对称使用的条件，可以一刀两用。如果两侧都磨损严重，第二种，直接更换新刀片。母块键槽与刀片凸台通用配置，使刀片与母块连接更紧密，不易产生偏移而影响刀具寿命。

图4

3.1.1上模压料装置

设计的压料装置，结构简单易实现，内部弹簧收缩释放时达到上模与物料脱离的效果。

3.2下模

为了使槽钢精确地进入下模中，下模上设计了引导槽钢进入下模的引导套与送料轨道配合使用。

3.3定位块

在下底板工件送料方向另一端安装一个定位块，定位块上有一可固定的活动挡板，用于不同长度尺寸槽钢工件的加工。

槽钢锁口一次冲压成型的特点

（1）将原有锁口制作工艺：划锁口线——气割——清理熔渣——打磨——演装，改为自动冲裁，节约了大量人力、物力，降低了成本。

（2）采用了快换刀片，简单易更换，使用寿命长。

（3）压料装置的设计，使上模与物料自动快速脱离，节约时间而且安全性高。

结束语

槽钢锁口一次冲压成型工艺经实际应用，不仅较以往提高了效率还使质量和精度有了很大的提高，省去了大量人力也省去了大量氧气、乙炔的使用更加环保高效，并且降低了劳动强度，减少生产工序、缩短产品生产周期，提高生产效率，保证了产品的制造质量。

参考文献

[1]冲压设计资料,重庆大学王孝培主编,1983年.

[2]冲模设计手册,冲模设计手册编写组,1999年.

[3]锅炉制造,哈尔滨锅炉厂工业锅炉公司.李英杰,2007年2月.

[4]锅炉制造,鞍山锅炉厂有限公司.史克伦,2009年1月.