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正文內(nèi)容

推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝(編輯修改稿)

2025-07-12 00:28 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 在壓力機的一次行程內(nèi),在模具同一位置同時地完成兩個或兩個以上的沖壓工序。其生產(chǎn)批量為中批量甚至大批量,而且沖壓的精度較高,生產(chǎn)效率較高,可以讓壓力機在一次行程內(nèi)可完成二個以上工序。因為它的制件和廢料的排除較復雜,只能在單機上實現(xiàn)部分機械操作。它的通用性較差,僅適合于大批量生產(chǎn)。沖裁較復雜零件時,價格比級進模低。 級進沖裁則是把沖裁件的若干個沖壓工序,排列成一定的順序,在壓力機的一次行程中條料在沖模的不同位置上,分別完成工件所要求的工序。其生產(chǎn)批量為中批量到大批量,而且沖壓的精度較高,生產(chǎn)效率較高,可以讓壓力機在一次行程內(nèi)可完成多個工序。在這三個工藝方案中,它最容易實現(xiàn)自動化的操作機械,尤其適應(yīng)于單機上實現(xiàn)自動化操作。它的通用性較差,僅僅適合于中小型零件的大批量生產(chǎn)。沖裁較簡單零件時,價格比復合模低。 本文所研究的制件,根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)以及其要求中批量生產(chǎn)。為了提高生產(chǎn)率,根據(jù)上述方案的分析和比較,適合采用級進模沖裁 。采用級進模,通過沖孔,落料,彎曲,切斷載體落料幾道工序完成零件的成形。該方案生產(chǎn)效率高,可自動送料, 工人操作安全, 但是零件在成形過程中存在累積誤差,平整性一般。綜合考慮到制件的用途,需要大批量生產(chǎn),生產(chǎn)效率要求高,生產(chǎn)成本不易過高,制件的尺寸適中,所需的工序數(shù)較多,故優(yōu)先選用方案二多工位級進模。 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 9 3 模具的工藝計算 毛坯展開尺寸計算 外層 纖維出現(xiàn)拉裂前的極限相對彎曲半徑。當 r/t 的值較小的情況下,板料外側(cè)縱向的材料可能會因為變形過大而產(chǎn)生破裂,或者是讓板料斷面會出現(xiàn)大的畸變,厚度會嚴 重變薄,甚至影響到彎曲件的質(zhì)量。有效的方法是增大 r/t 的值,可以減少或避免這些缺陷。當 r/t 變得過大的情 況下,板料內(nèi)彈性變形的區(qū)域增大,塑性變形不夠充分,使得彎曲后的回彈大,工件的圓角半徑以及角度不容易得到保證。所以,彎曲件的相對彎曲半徑 r/t 值應(yīng)該取在兩者之間。 各個彎角處,彎曲角度為 90 度,材料厚度 t 為 , r/t=,查 文獻 [2]表知 :中性層系數(shù) x為 ,由經(jīng)驗公式 ( 31) 中性層的曲率半徑 xtr??? ( 31) 得 中性層的曲率半徑 ?? 。 由下公式 (32)計算得毛坯展開尺寸 : xtllL ??? 21 ( 32) 式中: l1, l2:未彎曲部分長度 (mm); X:折彎系數(shù),一般取 ; 具體尺寸標注及展開形狀如圖 31所示。 圖 31 零件展開及具體尺寸 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 10 排樣設(shè)計 排樣方法與原則 合理有效的排樣是可以保證在材料消耗最低和生產(chǎn)效率較高的條件 下,得到符合設(shè)計技術(shù)的要求的工件。由于產(chǎn)量比較大,所以材料利用率是一項很重要的經(jīng)濟指標。合理地利用材料是降低成本、保證零件的質(zhì)量以及模具的壽命等最有效的措施。尤其是在生產(chǎn)效率高時,沖壓零件的數(shù)量達到數(shù)萬件,其合理的利用的經(jīng)濟效果更為的突出。 所以,一般會按照如下的原則進行排樣: 1)沖裁小工件或者某種工件需要窄形帶料的時候,應(yīng)該沿著板料順長的方向進行排樣,并且要符合材料的規(guī)格以及工藝的要求;2)沖裁彎曲件毛坯的時候,要考慮板料軋制的方向; 3)沖裁件在帶料上的排樣,要考慮沖壓生產(chǎn)效率、模具的壽命、沖模的 結(jié)構(gòu)是否簡單以及工人操作時是否方便、安全;4)條料的寬度選擇和在板料上的排樣需要考慮到選用條料寬度較大、步距較小的方案;5)在可能的情況下,采取少甚至無廢料的排樣方法。排樣應(yīng)該保證沖裁件的質(zhì)量,其方法可分為有廢料和少、無廢料的排樣三種方式。根據(jù)沖裁件在條料上不同布置的方法,排樣的方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排列方式,可以根據(jù)不同的沖裁件形狀加以選出用。 排樣方案 本文的制件材料為 08F,料厚 T=, 展開件形狀規(guī)則,出件方式為切斷載體落料。根據(jù)上面所述的排樣原則對排樣中 的沖裁順序和工序組合進行設(shè)計并優(yōu)化。排樣設(shè)計最終的表達方式是排樣圖,是編制沖壓的工藝以及設(shè)計模具的重要的工藝文件。 方案一:采用單排多工位級進模,沖壓、彎曲在一副模具中完成。如圖 32所示 圖 32 排樣方案一 本排樣圖的材料利用率不是很高。而且一次只能出一件。 方案二:采用雙排多工位級進模,沖壓、彎曲在一副模具中完成。如圖 33所示 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 11 圖 33 排樣方案二 這個排樣的材料的利用率比上一個要高,且一次成型的零件的個數(shù)也比上一個多,但是帶料困難,在后期試模和調(diào)模時很難做到完美同步,使最后的零件尺 寸得不到保證。 方案三:同樣是單排多工位級進模,但較以方案一有所改進。如圖 34所示。 圖 34 排樣方案三 這個排樣解決了上面的所有問題,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,并加寬了切除余料凸模的寬度,兩邊帶料使零件在整個加工過程中的精度得到保證,而且模具刀口磨損小,加工簡單,所以最終確定為這個排樣。 排樣分析 本排樣采用一次出一件的排樣形式。如圖 34 所示,設(shè)有 10 個工位,由左向右送料。 由排樣可知: 第 14工位為沖制件的導正孔和外形。 第 5工位為向上折彎。 第 6工位為向下折彎。 第 7工位為制件 Z形彎曲。 第 8工位為落料。 第 9工位為空步。 第 10工位為落零件。 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 12 確定條料寬和步距 排料搭邊值的大小不僅與材料的性能和厚度,沖件的形狀和尺寸的大小有關(guān)。而且其與沖裁模具所用的不同的卸料方式有關(guān)。搭邊是廢料,因此要盡可能地取小。但是數(shù)值較小地搭邊容易擠進凹模,會增加刃口地磨損,影響到模具的壽命。搭邊可以用在補償定位誤差。使凸、凹模的刃口兩邊受力,受力得到平衡,合理間隙不易破壞,模具壽命與工件斷面質(zhì)量都能提高,并且可以讓條料有一定的剛度,方便送料。對于利用搭邊自動送料的模具,搭邊會讓條料有一定的剛度,來保證條料 連續(xù)地送進。搭邊的合理數(shù)值主要取決于材料的厚度、材料的種類、沖裁件大小以及沖裁件的輪廓形狀等。一般的情況是板料越厚,材料愈軟以及沖裁件尺寸愈大,形狀越復雜,則搭邊值也應(yīng)愈大。 條料在模具上每一次送進的距離被稱之為送料步距。每一步距可以沖出一個制件,也可以沖出幾個制件。而送料步距的數(shù)值則應(yīng)該是條料上兩個對應(yīng)制件所對應(yīng)點之間的距離。如果一個模具是出兩個制件的,那它的送料步距則是制件寬度的兩倍。 條料的厚度較薄,根據(jù)厚度和零件材料查閱模具設(shè)計手冊得出:兩側(cè)搭邊值取 4mm。 條料寬 B=49mm。 步距 A=20mm。 材料利用率 材料的經(jīng)濟利用,會直接取決到?jīng)_壓制件的制造方法和排樣方式。在沖壓的工藝設(shè)計中,而評價材料經(jīng)濟的利用程度的指標是材料的利用率。按照公式 (33)計算為: ( 33) 式中: k:材料利用率; N:條料上生產(chǎn)的沖件數(shù); S 工件 :每個沖件面積, mm2; S 總 :條料面積, mm2 計算得: K=% 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 13 沖裁力及彎曲力的計算 沖壓力計算 沖裁力是從板料或是卷料上沖出工 件需要的輪廓尺寸或是在坯料上沖孔的時候,材料對凸模的最大抵抗力,也就是壓力機在這個時候應(yīng)該具有的最小壓力。計算沖裁力的目的是為了選擇合理的壓力機,設(shè)計的模具以及檢驗?zāi)>邚姸?。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力,來適應(yīng)沖裁工藝的需求。影響沖裁力主要的因素是材料的厚度、抗剪強度和沖裁件的周長。而且刃口的銳利的程度、沖裁的間隙、速度等也會對沖裁力有比較大的影響。 1)用普 通平刃口模具沖裁時,沖裁力 F 一般按以下式 (34)計算: bF KLT?? (34) 式中 F:沖 裁力 (N) L:沖裁周邊長度( mm) :材料抗剪切強度( MPa) K:系數(shù) , 模具間隙值的波動、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素 而影響而給出的修正系數(shù), 一般取 K=。 T :料厚 ( mm) 查表得 =(300400Mpa)取 =350Mpa; T=。 計算得各個工位沖裁力為: F1 =350=11415N F2=350=14360N F3=350=21137N F4=45350=16380N F5=350=20515N F6=20350=7280N F7=350=10607N 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 14 因此 :F沖 =F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7 = 卸料力是將工件或是廢料從凸模上卸下時所需要的力。 2)卸料力按公式 (35)計算: 卸F =KX 178。 F沖 (35) 其中: 卸F :卸料力( N) F沖 :沖裁 力( N) KX:卸料系數(shù),查模具設(shè)計手冊,其值為 ,取 K=。 計算得 :F 卸 = 彎曲力計算 彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)。彎曲力的大小在毛坯的尺寸,零件的形狀,材料的力學性能,彎曲方式,模具的結(jié)構(gòu),模具的間隙和模具的工作表面的質(zhì)量等諸多因素有關(guān)。因此運用理論分析的方法很難確切的計算彎曲 力。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式計算彎曲力。 1)自由彎曲時的彎曲力按以下公式 (36)進行計算: ( 36) 式中: B:彎曲件的寬度( mm) T:彎曲材料的厚度( mm) R:彎曲件的內(nèi)彎半徑( mm) :材料的抗拉強度 ,275380Mpa。 K:安全系數(shù),一般取 K= 校正彎曲力可按下公式 (37)進行計算: ApFj ? (37) 式中 Fj:校正彎曲力( N); P:單位校正力 (可查表 31),( MPa); 推件固定片級進模設(shè)計及其制造工藝 15 A:工件被校正部分在凹模上的投影面積( mm2 ); 表 31 單位校正力 p 材料 材料厚度 t/mm ≤ 1 1~ 2 2~ 5 5~ 10 黃銅 15~ 20 20~ 30 30~ 40 40~ 60 10~ 20 鋼 20~ 30 30~ 40 40~ 60 60~ 80 25~ 30 鋼 30~ 40 40~ 50 50~ 70 70~ 100 計算得總彎曲力: F 彎 =4043N 2)頂件力的計算: 頂件力是將 工件從凹模洞口逆著沖裁方向頂出所需要的了。對于具有頂件裝置或壓料裝置的彎曲模具,頂件力的值可近似取自由彎曲力的 30%80%。 因此,總的沖壓力 F 總 ≈ 107KN 初選開式壓力機。 彈性原件的選用與計算 彈性元件中的彈簧主要是彈性卸料、壓料以及頂件等裝置來提供作用力和行程,是沖壓模具中應(yīng)用最為廣泛的彈性元件之一,彈簧品種規(guī)格很多而且性能用途各異,器標準化,系列化和通用化程度比較高,互換性好,設(shè)計模具時按標準選用即可??砂聪卤?3 選取所需彈簧。 表 32 圓柱螺旋壓縮彈簧規(guī)格 (mm) D d H t H2 f F2 N1 15 3 50 440 10 18 2 55 98 20 4 45 780 22 4 45 700 25 4 45 590 30 5 50 950 表中: D:彈簧外徑, d:鋼絲直徑, H:彈簧的自由高度, t:彈簧節(jié)距, H2:最大
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