日常做冲压模具结构设计时,经常会碰到这类带均布通孔、侧边带安装凸耳的圆形板件,这类零件在食品加工筛分设备、小型物料输送限位机构、模具内透气排屑结构里都有大量应用,很多刚入行的工程师容易忽略这类板件的安装边界与孔位排布的匹配关系,最后做出来的件要么安装时凸耳干涉周边结构,要么孔位的通透率达不到实际使用要求。
先从实际使用场景说,这类带密集通孔的圆板,最常见的用途是作为小型筛分设备的筛面承托板,或者是注塑模具里的透气承托镶件,两个侧边的凸耳是专门做安装定位用的,不需要额外做焊接支架,直接通过凸耳上的预留孔位锁螺丝就能固定在安装基座上,相比整圈做法兰边的结构,两个对称凸耳的设计能大幅减少材料占用,同时安装时不需要对准整圈的孔位,只要对准两个凸耳的固定点就能完成装配,在需要频繁拆换筛板或者透气板的工位上,这种结构的拆装效率能提升至少40%。
设计这类板件的时候,首先要确认的是安装边界尺寸,两个凸耳的外边缘间距是整个零件的最大安装轮廓,设计时要提前给基座的安装槽预留单边0.2mm的装配间隙,避免板件受热膨胀后卡在安装槽里。板身的厚度要根据实际承托的物料重量来选,如果是筛分粉状物料,板厚选1.5-2mm就足够,如果是承托颗粒状或者有一定冲击的物料,板厚要加到3mm以上,同时凸耳和圆板主体的衔接位置要做R角过渡,不能直接做直角衔接,不然冲压成型的时候这个位置容易出现应力集中,生产批量大了之后会在衔接位置出现开裂,实际建模的时候这个过渡R角一般取板厚的0.8-1倍,既能保证结构强度,也不会在冲压时出现料厚堆积的问题。
再说到板面的通孔排布,很多新手做这类孔阵的时候喜欢直接用整列填充,最后靠近板边缘的孔会出现半孔或者孔边距过小的问题,实际生产中孔边距如果小于板厚的0.7倍,冲压的时候边缘位置容易出现翘曲,所以排布孔位的时候,最外圈的孔中心到圆板外边缘的距离要保持在1.5倍孔径以上,同时两个凸耳的位置要避开孔阵,凸耳范围内不能做通孔,不然会降低凸耳的结构强度,锁螺丝的时候容易出现凸耳断裂的问题。另外孔的排布要尽量做等距均布,保证整个板面的通透率一致,要是用作筛板的话,等距孔能让物料筛分的速度更均匀,不会出现局部堵料的情况;要是用作模具透气板的话,均布的孔能让型腔内的空气均匀排出,避免注塑件出现困气烧焦的缺陷。
还有两个凸耳的位置设计,要保持在圆板的同一条直径线上,对称分布,这样安装的时候受力均匀,不会出现单侧受力导致板件翘曲的情况。凸耳上的固定孔中心到圆板边缘的距离要根据选用的螺丝规格来定,比如用M4的螺丝固定,孔中心到板边的距离至少要留6mm,保证螺丝锁附的时候有足够的承力面积,不会出现滑牙或者凸耳崩裂的问题。如果是用在有振动的工况下,凸耳的固定孔可以做成长圆孔,预留一定的安装调整余量,抵消装配时的位置误差,也能避免振动过程中硬连接导致的螺丝松动。
建模的时候还要注意板件的拔模角度,如果是冲压件的话,通孔的冲裁方向要和板件的安装方向一致,孔壁的脱模斜度不用特意做,冲压自然形成的断裂带和光亮带就能满足使用要求;如果是用塑料注塑生产这类板件,那通孔的拔模角度要做到0.5-1度,方便脱模,同时凸耳的背面要做0.3mm的凹坑,避免注塑时出现缩痕,影响安装面的平面度。另外整个板件的安装面要保证平面度在0.1mm以内,要是平面度超差,安装之后板件和基座之间会出现缝隙,用作筛板的时候会出现漏料的问题,用作透气板的时候会出现漏气泄压的情况。
实际生产前还要做成型模拟,确认板件冲压成型后的回弹量,因为这类带密集孔的板件冲压后容易出现轻微的拱曲,建模的时候可以提前做0.1-0.2mm的反变形补偿,保证成型后的板件平面度符合要求。另外孔的毛刺方向要统一朝向非接触面,避免安装的时候毛刺垫在安装面之间导致装配间隙,要是对孔壁光洁度有要求,冲裁后可以加一道滚毛边的工序,把孔边缘的毛刺去掉,避免使用过程中毛刺脱落混入物料里。
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