一种火箭焰料喷嘴帽盖锻件用的复合模具设计

文／张立军，马绍明，王震，杨金岭·中信戴卡股份有限公司

本文介绍了应用于某一种轻合金火箭焰料喷嘴帽盖锻件全自动生产线上的一种多件切边、压字、冲孔复合模具结构及使用的难点和解决方法。其独特的坯料切边、压字、冲孔复合模具结构，有效地将多件毛坯一次切边、压字、冲孔复合完成，省去后序机床加工环节，有效提高了生产效率，节约了成本。

通常采用的生产工艺技术，火箭焰料喷嘴帽盖锻造毛坯的飞边和孔都是通过机床加工完成，制造厂家的公司标识文字通过刻字完成，这样就需要多道工序才能完成，费时费力且占用设备成本高；
或者在轻合金火箭焰料喷嘴帽盖锻件生产中，切边、冲孔时常需要粗加工完成，费时费力费设备，成为生产线提升效率的瓶颈。本文旨在克服现有模具技术缺陷，根据实际情况设计了适合工厂现有压力机的一种新型轻合金火箭焰料喷嘴帽盖锻件用的多件切边、压字、冲孔复合模具，还设计了机器人抓取工艺爪块来保证机器人一次抓取多件，特点是能同时一次完成多件切边、冲孔、压字连续工作，提高了生产效率，保证生产的稳定性。

图1 为某火箭焰料喷嘴帽盖锻件毛坯。材料为轻合金，具有良好的可成形性、机加工性，广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种结构件，如制造车辆、建筑、船舶、铁道车辆等。

图1 火箭焰料喷嘴帽盖锻件示意图

结构组成

本文旨在提供一种克服现有技术缺陷的新型火箭焰料喷嘴帽盖锻件切边、压字、冲孔复合模具。模具结构设计见图2，模具结构按功能区分：

图2 火箭焰料喷嘴帽盖锻件切边、压字、冲孔复合模具示意图(上下模合模状态)

⑴导向机构：导柱22、导套23；

⑵工作机构：冲头10、刃口8、压字头9；

⑶卸料机构：上卸料板7、卸料弹簧5；

⑷定位机构：下模13。

结构关系

该种火箭焰料喷嘴帽盖锻件切边、压字冲孔复合模具特征包括以下结构关系。

上大板1 与固定垫板6 通过螺栓2、3 连接，刃口8 通过固定螺栓2 连接于上大板1 与固定垫板6；
上卸料板7 通过导向螺栓4 和卸料弹簧5 连接于上大板1 与固定垫板6；
销11 置于上大板1 与固定垫板6中起到定位作用；
压字头9、冲头10 固定于上大板1与固定垫板6 中；
下模13 和下模支撑座16 通过固定螺栓连接，下模支撑座16 通过固定螺栓连接于下大板20上；
连接立板21和大托板17之间通过螺栓连接，连接立板21 上端连接于飞边卸料托板24；
配重板15通过螺栓连接于大托板17 上起到配重作用；
4 个导柱22 通过螺栓置于下大板20 上，4 个导套23 通过螺栓置于上大板1；
小连接板19 置于大托板17 下部，并穿过其中；
大托板17 置于下模支撑座16 下，并通过小连接板19 顶举作用下在下模支撑座16 下空槽空间中上下滑动。

工艺块

根据实际情况设计了适合自身压力机的一种多件火箭焰料喷嘴帽盖切边、冲孔、压字连续模具，并设计了机器人抓取用的工艺块，可以保证机器人一次抓取多件，这样保证生产的稳定性，提高了生产效率，其特点是：

⑴借助机器人能实现自动连续工作，在一个工序中机器人利用工艺爪块26，同时抓取2 个锻件毛坯12 完成切边，2 个锻件毛坯12 完成冲孔和公司标识文字压印压字。

⑵由于火箭焰料喷嘴帽盖毛坯的外部为异形形状，这就造成一个机器人抓取多个火箭焰料喷嘴帽盖毛坯出现困难。为了在有效的空间内抓取多个火箭焰料喷嘴帽盖毛坯，特地在火箭焰料喷嘴帽盖毛坯上设计了一个机器人抓取工艺爪块26，实现一个机器人抓取多个火箭焰料喷嘴帽盖毛坯的目的。

⑶一模多件的同时，一次切除锻造飞边、冲孔、压字，省时省力省设备，降低成本和提高了效率。

⑷上卸料板7 下型面和下模13 上型面必须与火箭焰料喷嘴帽盖毛坯12 接触面一起仿形数控加工，刃口8 和飞边卸料托板24 必须与火箭焰料喷嘴帽盖毛坯12 接触面一起仿形数控加工，保证冲切件质量无压伤。

⑸可以根据压字内容需要更换不同字的压字头9，完成不同的压印压字工作。

上下模打开状态见图3，卸料托板24 托起飞边状态见图4，下模布局分布示意图见图5。本模具的结构特点和优势主要体现在以下几点。

图3 上下模打开状态

图4 卸料托板24 托起飞边状态

图5 下模布局分布示意图

⑴坯料支撑和定位装置。

由于使用机械手放置和移走坯料，并且要求坯料冲裁位置准确，毛坯冲孔和切边后无变形。因此，模具上需设定毛坯导向和定位装置，上、下模设置定压料和导向凸台来定位坯料；
模具的上卸料板7、下模13与火箭焰料喷嘴帽盖锻件接触面的形状必须吻合，也就是需要进行仿形数控加工，这样才能使上模压下位置准确固定，保证坯料掏料和冲裁后尺寸稳定。

⑵冲孔、切边和脱模装置。

坯料冲孔、切边时，上卸料板7 上的卸料弹簧5被压缩，上卸料板7 向下移动，而下模位置固定，因此坯料被压实，冲孔、切边、压字、冲孔后将毛坯12 带起，上卸料板7 上的卸料弹簧恢复形状，毛坯12 被顶起后脱离冲头，被机械手取出转移至下道工序。加工时可以在冲头表面喷涂石墨润滑剂，减少毛坯和冲头之间的摩擦力。

⑶多件毛坯一次冲切边、压字、冲孔复合工作。

传统的工艺技术是切边、压字、冲孔分别由三道工序来完成，这样费时费力又占用设备，成为生产线提升效率的瓶颈。为此，我们根据实际情况设计了适合自身压力机的新型多件火箭焰料喷嘴帽盖锻件切边、压字、冲孔模具。保证生产的稳定性，特点是同时能完成2件或4件火箭焰料喷嘴帽盖锻件复合工作，不仅省时省力省设备，还提高了效率。

工步一：压力机滑块带动上大板1、上卸料板7、刃口8 等组成的整个上模处于上位状态时，机器人借助抓取工艺爪块26 顺利抓取4 个火箭焰料喷嘴帽盖毛坯12，其中左边2 个火箭焰料喷嘴帽盖毛坯12 实现锻件切边，右边2 个火箭焰料喷嘴帽盖毛坯12 实现锻件冲孔和压字(公司标识)。机械手将火箭焰料喷嘴帽盖毛坯放在下模13 上后离开，压力机滑块带动上大板1 下行，同时带动压字头9、冲头10、上卸料板7 和刃口8 下行，上卸料板7 压实火箭焰料喷嘴帽盖毛坯，上大板1 带动冲头10 继续下行，同时卸料弹簧5 被压缩。这样刃口8 切除轻合金火箭焰料喷嘴帽盖毛坯飞边，同时冲头10 冲孔、压字头9 完成在火箭焰料喷嘴帽盖毛坯上部面压字，直至到限位停止工作，冲下废料18 从下模13 上掉落下来。

工步二：完成上述工作后，上大板1 带动冲头10、压字头9 和上卸料板7 上行，冲好的火箭焰料喷嘴帽盖毛坯在与上卸料板7 连接的卸料弹簧5 压缩力作用下从冲头10、压字头9 中顶出。机械手将轻合金火箭焰料喷嘴帽盖毛坯取走后离开，同时火箭焰料喷嘴帽盖毛坯12 的飞边被刃口8 切下。在压力机下顶料器作用下，被小连接板19、大托板17、飞边卸料托板24 通过螺栓连接，共同作用下将毛坯飞边25从下模13 顶出完成，毛坯飞边25 被清理工具取走。在一次行程中，同时进行左边2 个火箭焰料喷嘴帽盖12 切边，右边2 个火箭焰料喷嘴帽盖12 冲孔和公司标识压印压字。完成一个工作循环后，接着下一组火箭焰料喷嘴帽盖12 放过来将进行下一个工作循环，重复完成上述工作。

为了克服现有模具技术缺陷，根据实际情况设计了适合自身压力机的一种锻造轻合金火箭焰料喷嘴帽盖锻件全自动生产线上的一种多件切边、压字、冲孔复合模具。模具特点是结构紧凑、稳定实用，同时能完成多件切边、压字、冲孔工作。省时省力省设备，提高了效率。

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