淺談狀態(tài)空間法沖壓磨具設(shè)計(jì)運(yùn)用

柯青志

(西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,四川 成都 610039)

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淺談狀態(tài)空間法沖壓磨具設(shè)計(jì)運(yùn)用

柯青志

(西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,四川 成都 610039)

摘要：依據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的狀態(tài)空間理論，實(shí)現(xiàn)了把串聯(lián)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為對偶矢量的分解，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為狀態(tài)矩陣的分解，通過組合狀態(tài)矩陣對應(yīng)的基本變換單元獲得相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)可行解。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)空間;沖壓磨具

1引言

以沖壓工藝學(xué)基本理論為依據(jù)，通過對各種沖壓工藝基本運(yùn)動(dòng)的分析，提出了對沖壓模具設(shè)計(jì)的要求。指出模具設(shè)計(jì)中應(yīng)著重關(guān)注的內(nèi)容，并介紹了在模具設(shè)計(jì)中對機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活運(yùn)用的方法和—些實(shí)例。最后總結(jié)了根據(jù)具體情況進(jìn)行產(chǎn)品工藝運(yùn)動(dòng)分析的方法，并強(qiáng)調(diào)在模具設(shè)計(jì)中，對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和靈活運(yùn)用對提高設(shè)計(jì)水平和保證沖壓件品質(zhì)的重要意義。

2沖壓過程中運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設(shè)備(壓力機(jī)，又名沖床)對其施加壓力，使之產(chǎn)生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件?！闵a(chǎn)都是采用立式?jīng)_床，因而決定了沖壓過程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，另外，還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)之間的各種相互運(yùn)動(dòng)。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)可分為滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)等三種基本運(yùn)動(dòng)形式，在沖壓過程中都存在，但是各種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)不同，對沖壓的影響也各不相同。既然沖壓過程存在如此多樣的運(yùn)動(dòng)，在沖壓模具設(shè)計(jì)中就應(yīng)該對各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以達(dá)到模具設(shè)計(jì)的要求；同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況，靈活運(yùn)用各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到產(chǎn)品的要求。接通常的方法設(shè)計(jì)落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響工件質(zhì)量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖孔運(yùn)動(dòng)完成后，凹模卸料板先從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來，工件與廢利也就自然分開了。

有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產(chǎn)不利，甚至無足夠噸位的沖床，有—個(gè)簡單的方法，是采用不同長度的2～4批沖頭，在沖壓時(shí)讓沖孔運(yùn)動(dòng)分時(shí)進(jìn)行，可以有效地減小沖裁力。對那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔(例如對側(cè)彎曲上兩孔的同心度等)的沖壓件，如果先沖孔再彎曲是很難達(dá)到孔位要求的，必須設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)，在彎曲后再?zèng)_孔，利用水平方向的沖孔運(yùn)動(dòng)可以達(dá)到目的。對那些翻邊、拉深高度要求較嚴(yán)需要特別工序的，也可以采用類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3彎曲模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

彎曲工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料變形折彎，然后凸、凹模分開，彎曲凹模上的頂桿(或滑塊)把彎曲邊推出，完成彎曲運(yùn)動(dòng)。卸料板及頂桿的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠。否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應(yīng)確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應(yīng)特別注意一點(diǎn)，最好在彎曲運(yùn)動(dòng)中，要有一個(gè)運(yùn)動(dòng)死 ，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模E脫落，這時(shí)，往往需要用到斜楔結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)，例如，采用斜楔結(jié)構(gòu)，可以完成回鉤式彎曲，采用轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)圓筒件—次成型。

4拉伸模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

拉伸工藝的基本運(yùn)動(dòng)是，卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降，進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料體積成形，然后凸、凹模分開，凹?；瑝K把工件推出，完成拉伸運(yùn)動(dòng)。

卸料板和滑塊的運(yùn)動(dòng)非常關(guān)鍵，為了保證拉伸件的質(zhì)量，必須控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則拉伸件容易起皺，甚至裂開；其次應(yīng)確保凹?；瑝K壓力足夠，以保證拉伸件底面的平面度。拉伸復(fù)合模 t合理，可以很好地控制結(jié)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)過程，達(dá)到多工序組合的目的。例如典型的落料拉伸切邊沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)。另外，有些裝飾品和日用品的拉伸件需要有卷邊(或滾邊)工序，模具設(shè)計(jì)中也用到了滾軸結(jié)構(gòu)，所以在卷邊過程中滾動(dòng)的摩擦力非常小，不容易擦傷工件表面。對那些需要在馬達(dá)中旋轉(zhuǎn)的拉伸結(jié)構(gòu)件．切邊的高度、跳動(dòng)度等要求相當(dāng)高，需要在模具中設(shè)計(jì)特別的旋切結(jié)構(gòu)，利用旋轉(zhuǎn)(切)運(yùn)動(dòng)修邊，不僅能保證切邊的尺寸精度高，甚至切邊的毛刺及沖切紋路亦相當(dāng)美觀。值得—提的是，此旋切結(jié)構(gòu)在實(shí)際設(shè)計(jì)改良后，已經(jīng)非常易于模具制作，并且已運(yùn)用于連續(xù)到模具當(dāng)中。

5連續(xù)模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

連續(xù)模具中常常同時(shí)包括了沖裁、彎曲和拉伸等沖壓工藝，因而其沖壓過程中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)也包括了這三種工藝的基本運(yùn)動(dòng)模式，對連續(xù)模具中運(yùn)動(dòng)的控制，應(yīng)分成各基本工藝分別進(jìn)行控制。通常連續(xù)模具要求不斷加快沖壓速度，提高生產(chǎn)效率，有些形狀較復(fù)雜、較特別的沖壓件，其沖壓運(yùn)動(dòng)較費(fèi)時(shí)，在連續(xù)模具沒計(jì)中可以分解成效率較高的沖壓運(yùn)動(dòng)。例如，工程膨脹螺釘圓筒件在連續(xù)模具設(shè)計(jì)中即可將其圓筒成型運(yùn)動(dòng)分解為兩側(cè)90°圓弧彎曲一中間60°圓弧彎曲—整體圓—圓度校正四個(gè)工序，不僅提高效率，亦能保證沖壓件圓度。53需要特別指出的是，連續(xù)模具因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中還牽涉到送料機(jī)、吹風(fēng)裝置等，在沒計(jì)中應(yīng)充分考慮到這些因素，讓沖床、模具、送料機(jī)和吹風(fēng)裝置的運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上配合好，連續(xù)模具才能真正順利生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張繼忠.基于功能分析的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2004,(4):75-76.

[2]機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)方法探討[J]. 洛陽工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2003， 13(01):50-55.

[3]秦永左.上海市機(jī)械工程學(xué)會成立50周年暨第二屆上海機(jī)械工程科技論壇.2003，10(2)：100-105.

中圖分類號:TP391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)08-0046-01

作者簡介：柯青志,性別：男,民族：漢族,籍貫：四川省樂山市沙灣,職務(wù)：工人,學(xué)歷：大學(xué)本科,單位：深圳市鵬勞人力資源管理有限公司。