第一章 緒論
隨著鐵路建設(shè)的強(qiáng)力推動(dòng)，鐵路信號(hào)繼電器需求呈逐年增加趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)高速?zèng)_剪工藝應(yīng)用性研究，結(jié)合信號(hào)繼電器的產(chǎn)品特點(diǎn)及技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)其在鐵路信號(hào)繼電器生產(chǎn)制造中的使用，提高信號(hào)繼電器零件的生產(chǎn)效率及加工質(zhì)量，降低制造成本，同時(shí)提高沖工作業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全性。
1.1重錘片概述
重錘片是無(wú)極繼電器磁系統(tǒng)中的一個(gè)零件，也是影響繼電器機(jī)械特性的關(guān)鍵件。無(wú)極繼電器的磁系統(tǒng)見(jiàn)圖1 由鐵心、L形軛鐵、角形銜鐵、前后線圈組成。銜鐵是用個(gè)蝶形鋼絲卡壓在軛鐵刀口上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈活，重錘片鉚接在銜鐵上，以保證繼電器斷電后在重力的作用下使銜鐵可靠斷開，安裝重錘片的數(shù)量由繼電器接點(diǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而確定，應(yīng)使銜鐵的重量基本能滿足后接點(diǎn)壓力的需要。其生產(chǎn)一直使用普通沖床，通過(guò)剪、沖等工序完成，隨著該類產(chǎn)品年需求量的不斷增長(zhǎng)，該工藝已經(jīng)不能滿足需求。為了提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，根據(jù)零件的形狀、技術(shù)要求以及現(xiàn)有的設(shè)備，對(duì)該零件加工工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。
圖1 無(wú)極繼電器磁系統(tǒng)
1—鐵心；2—止片；3—銜鐵；4—鋼絲卡；5—重錘片；6—軛鐵；7—前后線圈；8—前后線圈架。
第二章 重錘片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
2.1工藝分析及排樣設(shè)計(jì)
安全型繼電器重錘片如圖2所示，材料為冷軋鋼板Q235-A，零件外觀及技術(shù)要求如下：①零件表面不允許有劃痕、拉傷、點(diǎn)狀墊傷、無(wú)毛刺；②鉚接安裝后零件的外觀應(yīng)平整，一致性精度要求高；③要求零件生產(chǎn)成本低,模具便于拆卸、維修、刃磨方便,刃磨一次沖次需達(dá)到100萬(wàn)次。④生產(chǎn)批量大,有A、B兩種規(guī)格，厚度分別為1mm和1.5mm，每臺(tái)繼電器疊鉚數(shù)量大致在3～8片，年產(chǎn)量36萬(wàn)臺(tái)。⑤要求利用現(xiàn)有德國(guó)進(jìn)口RVD40-720NS型高速自動(dòng)壓力機(jī)（含校平、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)）設(shè)計(jì)，最大沖裁噸位為40噸，模具允許最大長(zhǎng)度720mm ,模具閉合高度為340mm。
圖2 重錘片零件圖
零件沖壓的工藝特性：從沖零件的安裝孔開始到最后切斷零件成形，為減少工位中步距誤差，對(duì)有相對(duì)位置的安裝孔在同一工位沖裁；考慮滾剪帶料的鐮刀彎現(xiàn)象、材料利用率等，對(duì)零件尺寸精度以及組裝后銜鐵組件周邊整齊度的影響；為便于維修、更換、調(diào)模、設(shè)備的臺(tái)面尺寸，盡可能減小模具的長(zhǎng)度。綜合以上各因素并按零件的工藝可行性設(shè)計(jì)出了合理的排樣，采用無(wú)搭邊，橫向排料方式，料寬46mm，步距36mm，材料的利用率提高了15﹪，年節(jié)約成本可達(dá)到15萬(wàn)，排樣共設(shè)5工位，為了提高凹面鑲塊、卸料板和固定板的強(qiáng)度，在第4工位設(shè)置了空工位，有效工位4步。排樣圖如圖3所示，工位：①?zèng)_導(dǎo)正孔及重錘片疊鉚孔；②沖導(dǎo)正孔及重錘片疊鉚孔；③沖中間槽空步；④空工位；⑤切斷；
圖3 重錘片排料圖
2.1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于高速自動(dòng)送料沖壓級(jí)進(jìn)模而言，模具的導(dǎo)向精度要求比較高，同時(shí)由于采用無(wú)搭邊排樣設(shè)計(jì)，給設(shè)計(jì)與制造模具帶來(lái)一定的難度。模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，此模具工作臺(tái)面300×300mm，閉合高度340mm，模具沖速在120～300次/min，具有良好的剛度和精度、穩(wěn)定可靠的卸料和安全保護(hù)功能，各工藝零件和輔助零件都給定淬火硬度。
1）模具精度高。上下模座分別安裝4組導(dǎo)柱為50mm的滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套、起精密導(dǎo)向作用，裝入級(jí)進(jìn)模的每對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套按過(guò)盈配合的方式裝配，保證模座的導(dǎo)向精度達(dá)到0.02mm，加上高速?zèng)_配有自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，經(jīng)調(diào)整后步距精度可達(dá)到0.005-0.01mm。在凹模固定板、卸料板上之間增設(shè)8個(gè)導(dǎo)正釘，保證凸凹模固定板、卸料板之間的導(dǎo)向精度，零件尺寸精度的一致性也得到了有效的保證。
2）安全保護(hù)功能。主模架上下運(yùn)動(dòng)位置分別設(shè)計(jì)有：4組限位柱、6組凹模限位柱、6組卸料版限位柱限程和安全監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置。在第2工位有檢測(cè)沖片零件位置是否正確到位的檢測(cè)銷，當(dāng)條料誤送或是送料不到位時(shí)，檢測(cè)銷就會(huì)上移，促使傳力桿向左移動(dòng)，安裝在模具機(jī)床上的安全監(jiān)測(cè)裝置即向機(jī)床發(fā)出指令（停機(jī)并報(bào)警），從而對(duì)模具和機(jī)床起到保護(hù)作用，避免出現(xiàn)廢品、損壞模具和機(jī)床。
3）模具主要零件的材料。上下模座材料、卸料版材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理硬度為240-280HB。各沖孔、沖槽、切斷凸凹模材料均為進(jìn)口瑞典一勝百的ASP-23粉末高速鋼，淬火處理后硬度61-63HRC。導(dǎo)向板、導(dǎo)料板，檢測(cè)銷材料為CrWMn，硬度為60-62HRC。檢測(cè)銷材料為CrWMn，硬度為55-60HRC。
4）側(cè)壓裝置。在送料方向的一側(cè)裝側(cè)壓裝置，迫使條料始終如一緊靠另一側(cè)導(dǎo)料板送進(jìn)，避免條料在導(dǎo)料板中偏擺，消除了條料的寬帶誤差而造成的工件尺寸精度降低。
5）凸凹模結(jié)構(gòu)。為節(jié)約模具材料,降低加工成本,用ASP-23粉末高速鋼材料較多的凸模均采用兩層鑲拼結(jié)構(gòu),基體為模具鋼。凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，更換方便，鑲套外部與凹模固定板以適量過(guò)盈配合的方式壓入，內(nèi)壁采用直通式結(jié)構(gòu)，相對(duì)于沖壓的方向的斜度取8'，從凹模上端刃口向下10mm長(zhǎng)度由于斜度而引起的沖裁間隙的增大值在沖裁間隙的允許范圍內(nèi)，這樣做的結(jié)構(gòu)保證了高速鋼合金鑲套良好的加工工藝性和以后凹模損壞時(shí)維修的方便性，同時(shí)保證了沖壓時(shí)廢料能及時(shí)漏料，有效的防止廢料上帶。沖孔凸模安裝形式均采用從上模座上用頂桿、雙螺塞鎖緊及調(diào)整圈等構(gòu)件組成，此結(jié)構(gòu)便于調(diào)整凸模高度及拆卸更換。為減小凸模長(zhǎng)度，并保證卸料板的強(qiáng)度，工作時(shí)上墊板、凸模固定板分別沉入卸料板基體中，這樣可以最大限度加大卸料板基體的厚度，滿足強(qiáng)度要求。
5）經(jīng)濟(jì)效益分析。無(wú)搭邊高速?zèng)_工藝有以下特點(diǎn)：一是由于采用無(wú)搭邊沖裁，材料利用率提高14﹪，年節(jié)約材料費(fèi)用達(dá)5萬(wàn)多；二是提高了生產(chǎn)效率，按原工藝加工日生產(chǎn)量為10000件/人，新工藝日生產(chǎn)量可達(dá)到54000件/人，效率可以提高5倍以上 ；三是新模具的刀口材料采用了進(jìn)口合金材料，提高了模具耐磨性，修模由原來(lái)每年100多次減少到2次左右，降低了模具維修費(fèi)用，每年可以節(jié)約維修費(fèi)用7萬(wàn)多。四是重錘片在高速?zèng)_上加工生產(chǎn)后，工作環(huán)境和安全性得到明顯改善，設(shè)備利用率也得到了提高。綜合以上各因素并按年生產(chǎn)該類繼電器36萬(wàn)臺(tái)計(jì)算，年節(jié)約成本達(dá)到15萬(wàn)，經(jīng)濟(jì)效益還是相當(dāng)可觀。
第三章 結(jié)論
根據(jù)上述分析，綜合考慮工藝、設(shè)備、安全、生產(chǎn)管理等因素，確定重錘片級(jí)進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)方案，如圖4 。
無(wú)搭邊高速?zèng)_裁工藝已投入批量生產(chǎn)，沖件質(zhì)量穩(wěn)定，模具壽命高，生產(chǎn)沖次達(dá)200次/min以上，刃模一次連續(xù)沖裁達(dá)到100萬(wàn)次以上,并實(shí)現(xiàn)了零件無(wú)搭邊高速?zèng)_裁，生產(chǎn)效率提高了5倍以上，節(jié)約了原材料，降低了模具成本。通過(guò)批量生產(chǎn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)和完善該工藝，批量生產(chǎn)后，陸續(xù)推廣到其他零件的生產(chǎn)上，并將該工藝作為提高繼電器生產(chǎn)效率、材料利用率、降低成本的切入點(diǎn)繼續(xù)對(duì)類似零件進(jìn)行工藝改進(jìn)。
圖4 重錘片模具結(jié)構(gòu)圖
參考文獻(xiàn)
[1]胡耀華.信號(hào)繼電器及檢修（上冊(cè)）.北京：中國(guó)鐵道出版社.
[2]于駿一 鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.
[3]彭健聲.冷沖壓技術(shù)問(wèn)答（下冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.
