切邊沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì)

切邊沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì),切邊,沖孔,復(fù)合,設(shè)計(jì) 工藝分析一、零件材料的分析35鋼為中碳鋼，須經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用，具有良好的綜合力學(xué)性能，既有較好的強(qiáng)度又有較好的韌性和塑性，可切削性好，板材可進(jìn)行冷沖壓，鋼的淬透性低。二、零件的結(jié)構(gòu)分析工件結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)簡單，有四個(gè)圓孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為4mm滿足壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。三、零件的工藝性分析該零件是鋼料，該零件形狀的基本特征是簡單、對(duì)稱。工件底部有兩個(gè)14孔，精度要求不高，采用精度IT14級(jí)，兩側(cè)有兩個(gè)35 +00.1孔，外形轉(zhuǎn)角出為圓弧過渡，便于模具加工，孔邊距合適，孔與壁距離適當(dāng)。主要工藝為落料、沖孔、彎曲和車35 +00.1孔。該零件為大批量生產(chǎn)，零件外形簡單對(duì)稱。材料為35鋼，采用沖壓加工經(jīng)濟(jì)性較好。 零件圖工藝方案的確定沖壓工藝方案的確定是制定沖壓工藝過程的主要內(nèi)容，需要綜合考慮各方面的因素，有的還需要進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，因此，實(shí)際確定時(shí)通常先提出幾種可能的方案。再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析、比較和擇優(yōu)。根據(jù)制件工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲和車35 +00.1孔四種。按其先后順序組合，可得如下方案方案一：沖孔落料彎曲車35 +00.1孔 級(jí)進(jìn)模完成沖孔落料，單工序模完成彎曲, 車35 +00.1孔。方案二：落料沖孔彎曲車35 +00.1孔 單工序模分別完成落料，沖孔，彎曲, 車35 +00.1孔。方案三：沖孔落料彎曲車35 +00.1孔 復(fù)合沖壓完成沖孔落料，單工序模完成彎曲, 車35 +00.1孔。表2-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)比較模具種類比較項(xiàng)目單工序模（無導(dǎo)向）（有導(dǎo)向）級(jí)進(jìn)模復(fù)合模零件公差等級(jí)低一般可達(dá)IT13IT10級(jí)可達(dá)IT10IT8級(jí)零件特點(diǎn)尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.26mm可加工復(fù)雜零件，如寬度極小的異形件形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，尺寸可以較大，厚度可達(dá)3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量制件需較平由于壓料沖件的同時(shí)得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產(chǎn)效率低較低工序間自動(dòng)送料，可以自動(dòng)排除制件，生產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻嫔希仨毷謩?dòng)或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導(dǎo)向的稍高沖裁簡單的零件時(shí)，比復(fù)合模低沖裁較復(fù)雜零件時(shí)，比級(jí)進(jìn)模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產(chǎn)大批量小型沖壓件的生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產(chǎn)根據(jù)分析結(jié)合表分析：方案一只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時(shí)比復(fù)合模低。方案二模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強(qiáng)度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對(duì)位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。通過對(duì)上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳。操作方式零件的生產(chǎn)批量為大批量，但合理安排生產(chǎn)可用手動(dòng)送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。卸料、出件方式卸料方式剛性卸料與彈性卸料的比較：剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.20.5）t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結(jié)構(gòu)為倒裝的場合。 工件平直度較高，料厚為4mm相對(duì)較厚，卸料力大，故選用剛性卸料裝置。4.3.2 出件方式采用向下落料出件。4.4 確定送料方式因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。4.5 確定導(dǎo)向方式方案一：采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蚩v向送料的落料模、復(fù)合模。方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向平穩(wěn)、準(zhǔn)確。但只能一個(gè)方向送料。根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案一最佳。工藝設(shè)計(jì)1） 計(jì)算毛坯尺寸 相對(duì)彎曲半徑為 r/t=6/4=1.50.5式中 r彎曲半徑（mm） t料厚（mm）圓角半徑較大（r0.5t）的彎曲件毛坯長度計(jì)算公式L=l1+l2+/180*（r+xt）式中 L毛坯展開總長度 彎曲中心角（） x中心層位移系數(shù)，見表4-7由圖1可知對(duì)于r0.5t的彎曲件毛坯長度的計(jì)算公式Lz/2=49+19+11.68=79.68mm Lz=159.36mm 圖12）畫排樣圖排樣方式的選擇方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 排樣圖計(jì)算條料寬度和倒料板間距離搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值通常由表4所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。根據(jù)零件形狀，查表工件之間搭邊值a=3.5mm, 工件與側(cè)邊之間搭邊值a1=3.2mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負(fù)值條料寬度B0 -=（Dmax2*a1Z）0 - 倒料板間距A=B+Z式中 Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1-沖裁件之間的搭邊值；Z-倒料板與最寬條之間的間隙，其最小值可查表得Z=8板料剪裁下的偏差；其值查表可得=1.2mm。B0 =16023.28=174.40 -1.2mmA=174.4+8=182.4mm確定步距送料步距S：條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，每個(gè)步距可沖一個(gè)或多個(gè)零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。級(jí)進(jìn)模送料步距SS=Dmax+a1 Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊S903.293.2mm計(jì)算材料利用率沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率/BS100% 式中 A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B條料寬度；S步距；由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：1）、提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀）。2) 、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全。3) 、 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。4) 、保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積A=mm2 所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率=BS100% =10065.8293.2174.4100%=61.93%考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率總為總= nA1LB100% 式中 n一張板料上沖裁件的總數(shù)目；A1一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積；L板料長度；B板料寬度。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用710mm2000mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為4張條料（174.4mm2000mm）,每張條料可以沖21個(gè)工件，所以每張鋼板的材料利用率總 = nA1/LB100% =42110065.82/7102000100%=59.54%根據(jù)計(jì)算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達(dá)59.54%，滿足要求。1、沖壓力計(jì)算5.2.1 沖裁力的計(jì)算在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力一般按下式計(jì)算：F=KLtb 式中F沖裁力； L沖裁周邊長度；t材料厚度；b材料抗剪強(qiáng)度；系數(shù)；L=467.75mm系數(shù)是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。b的值查表為392511pa,取b=400Mpa所以F=KLtb =1.3467.754400 =972920N5.2.2 卸料力、頂件力的計(jì)算在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下公式計(jì)算：卸料力 F x =K xF 推件力 F T=nK TF 頂件力 F D=K DF （K x、K T、K D為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值查表可得）F x=K xF =0.04972920N=38916.8NF T=nK TF=10.45972920N=437814NF D=K DF =0.05972920N=48646N所以總沖壓力F Z=F+ F T= 972920N+437814N=1410734N表5-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKXKTKD鋼0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果擬選壓力機(jī)為JA31-160B。JA31-160B壓力機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格為：公稱壓力：1600KN 滑塊行程：160 mm 滑塊行程次數(shù)：32次/min 最大封閉高度：375mm封閉高度調(diào)節(jié)量：1200mm 導(dǎo)軌距離 :590mm壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會(huì)使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：1）.對(duì)稱形狀的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。2）.工件形狀相同且分布位置對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。3）.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。X 0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) Y 0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）用解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模形口圖，如圖所示。在圖中將XOY坐標(biāo)系建立在建立在圖示對(duì)稱中心線上。求得：X 0=0Y 0=05.4 模具刃口尺寸的計(jì)算5.4.1 沖裁間隙分析沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，其值可為正也可為負(fù)，在普通沖裁模中均為正值。它對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。1）、間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄５钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。2）、間隙對(duì)模具壽命的影響模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。3）、間隙對(duì)沖裁工藝力的影響隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的520%左右時(shí)，沖裁力的降低不超過510%。間隙對(duì)卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的1525%左右時(shí)的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂件力迅速增大?）、間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗(yàn)法、理論確定法和查表法。根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。對(duì)于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對(duì)于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。查表3-4得間隙值Z max=0.880mmZ min=0.640mm由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。5）計(jì)算凸、凹模尺寸：由于零件沖裁是由沖孔、落料兩道工序完成的，所以落料以凹模為基準(zhǔn)尺寸，沖孔以凸模為基準(zhǔn)尺寸，計(jì)算如下：