铝板冲孔压印模具设计

阴极铝板结构如图1所示, 该产品是电力工程所用的一个重要零件, 材料为高纯度铝轧制轧延板, 剪切强度约为79.7MPa, 产品形状简单, 铝板厚度为7mm。要求φ6mm孔无毛刺, 压印花纹密度适中, 花纹深度为0.7±0.1mm, 能满足粘边及极板使用寿命。产品批量小, 每年用量约3000件。

阴极铝板属于大型产品件, 尺寸为1760mm×1000mm, 厚度为7mm。所冲孔直径为6mm, 属于厚板冲小孔, 孔径小于料厚, 对冲针强度要求较高。压印位置靠近产品边缘, 压印宽度为13mm, 压印间距为5mm, 压印尺寸较小, 压印凸模需采用淬火材料。

从生产工艺分析, 产品共分为两个工序, 即冲孔与压印。具体方案如下:

(1) 先冲孔后压印或者先压印后冲孔, 共需要两套模具, 模具加工简单, 每个工序相互独立。需要进行两次加工, 加工精度降低, 且成本较高。

(2) 冲孔压印同时进行, 只需一套模具, 进行一次加工即可, 加工精度较高, 成本降低, 但模具加工和装配相对复杂。

综合比较两种方案, 选用第二种方案比较合理。

通过对产品进行分析, 模具压印尺寸较小, 工件尺寸较大, 根据使用冲床的吨位以及冲床平台尺寸, 工件分四次进行加工, 每次加工长度约为400mm。

模芯的压印尺寸, 如图2所示, 由于其加工比较困难, 需要淬火后精加工, 再加上加工量比较大, 容易产生变形, 可采用线切割加工, 减小变形, 但是加工长度尺寸加工难度, 故模芯采用镶块式分体结构, 如图3所示。

模具结构与冲孔压印同时进行, 对模具模芯强度要求较高, 压印位置距离孔位置较近, 在冲孔压印过程中, 工件移动要避免碰到压印凸模。由于冲针直径小, 在冲孔过程中容易变形, 需要在固定板和卸料板设计导向装置, 保证模具稳定性和工件尺寸精度。

工件采用四次加工, 为保证每次加工间距尺寸准确性, 在长度方向和宽度方向需要安装模具准确定位, 模具结构如图4所示。

综上所述, 铝板冲孔压印模结构要点总结如下:

(1) 冲孔压印卸料板4和凹模5采用分体镶块方式;

(2) 模具导向装置采用14导向件和17小导柱;

(3) 弹性元件9选用φ40mm中荷重KM红色弹簧;

(4) 为了保证多次加工位置准确, 采用横向弹性定位13和纵向可调节定位板15。

铝板冲孔压花模具在使用过程中, 要增加送料机构, 避免板材重量太大碰到压印凸模。另外, 为了保证位置尺寸准确, 要保证定位准确, 压印深度尺寸调节要根据实际使用情况调节冲床行程。

由于本文所研究工件材料比较厚, 且冲孔压印同步进行, 要求较高, 模具加工和装配难度大, 模具设计要注意很多细节。由于用量不大, 采用多次加工方法, 大大降低了模具成本