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墊片沖壓模具設計及工藝分析

文章出處:五金制品廠責任編輯:yaxun88作者:康鼎金屬人氣: 發表時間:2018-08-19 14:39 字體大小:【
沖裁件工藝性分析
工件名稱:三角墊片沖壓
工件簡圖:如圖1-1所示
生產批量:年產量20萬件為一般批量
材料:Q235
材料厚度0.5mm
 
沖壓模具設計
1-1
 
1.1沖壓件材料
查沖壓手冊知:Q235為普通碳素結構鋼,強度一般,具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性,主要用于工程結構和受力較小的機械零件,可以沖裁。
1.2工件結構形狀
工件結構形狀相對簡單,尺寸不大,成三角形,內外形無尖角,孔與邊緣之間的距離也滿足要求,適合沖裁加工。沖裁件除有一個φ10的大孔,生產綱領為二十萬件,屬一般批量,應重視模具材料的選擇和結構的選擇,保證一定的模具壽命。
1.3尺寸精度
零件圖上未注公差為IT13級,尺寸精度較低,普通沖裁完全可以滿足要求。
根據以上分析:該零件沖裁工藝性較好,適宜沖裁加工。
二、沖裁工藝方案的確定
本制件所需的沖壓工序為落料和沖孔兩個基本工序,可以有一下三種工藝方案:
方案一:先沖孔,后落料;單工序模生產。
方案二:沖孔—落料復合沖壓;復合模生產。
方案三:沖孔—落料級進沖壓;級進模生產。
結合所學模具設計知識分析知:方案一模具結構簡單,制造周期短,制造簡單,但需要兩副模具,成本高而生產效率低,難以滿足大批量生產的要求。方案三只需一副模具,生產效率高,操作方便,精度也能滿足要求,但模具輪廓尺寸較大,制造復雜,成本較高。方案二也只需一副模具,制件精度和生產效率都較高,且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內孔與邊緣的相對位置精度較高,板料的定位精度比方案三低,模具輪廓尺寸較小,制造比方案三簡單。
通過對上述三種方案的分析比較,該工件的沖壓生產采用方案二為佳。
三、工藝計算
1、計算沖壓力
  采用彈性卸料裝置和倒裝式的復合沖裁模,沖壓力為沖裁力、卸料力、以及推薦力的總和。
1)、沖裁力的計算
用平刃沖裁時,其沖裁力F一般按下式計算:F=Ltτb
式中  F—沖裁力;
        L—沖裁件周長;
    t—材料厚度;
    τb—材料抗剪強度;   
        K—系數,系數K是考慮到實際生產中,模具間隙值的波動和不均勻,刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數,一般?。?1.3。
計算沖裁件輪廓周長L      L= a+b+c+d (公式5-4)
式中  a,b,c,d—沖裁件邊長;      L=65+30+10+63=168(mm)
查表2-1取τb=450Mpa所以
F=Ltτb=168×0.5×450=37.8(KN)
2)、卸料力、推料力的計算
卸料力FX         FX=KXF   (公式5-5)
推料力FT       FT =nKTF  (公式5-6)
n~梗塞在凹模內的制件或廢料數量(n=h/t);
h~直刃口部分的高(mm);
t~ 材料厚度(mm)
FX=KXF=0.045×37800=1.701(KN)
 (KX、KT為卸料力、推件力系數,其值查表5-3可得)
FT=nKTF =12×0.063×37800 =28.576(KN)
所以總沖壓力FZ=F+FX+FT=37.8+1.701+28.576=68.077(KN)
2、初選壓力機
根據沖壓力計算結果擬選壓力機規格為J23-10型壓力機。
 
 
表5-3  卸料力、推件力和頂件力系數
料厚t/mm KX KT KD
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅,黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
         
 
3、排樣設計及材料的利用率分析 
1)、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,沖件質量差,模具壽命較方案一低,但材料利用率稍高,沖模結構簡單。
方案三:無廢料排樣  沖件的質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量,該沖件的排樣方式選擇方案一為佳??紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇對排最佳。
2)、計算條料寬度
搭邊的作用是補償定位誤差,保持條料有一定的剛度,以保證零件質量和送料方便。搭邊過大,浪費材料。搭邊過小,沖裁時容易翹曲或被拉斷,不僅會增大沖件毛刺,有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口,降低模具壽命?;蛴绊懰土瞎ぷ?。
搭邊值通常由經驗確定,表4所列搭邊值為普通沖裁時經驗數據之一。
根據零件形狀,查表4工件之間搭邊值a=1.0mm, 工件與側邊之間搭邊值a1=1.2mm, 條料是有板料裁剪下料而得,為保證送料順利,規定其上偏差為零,小偏差為負值—△
B=(Dmax+2a)-0      (公式5-1)
式中   Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;
  • 沖裁件之間的搭邊值;
     △—板料剪裁下的偏差(其值查表5-2);
B=(30.1+2×3)=32.40-0.5(mm)
所以條料寬度在32.4~32.9mm
表5-1 搭邊值和側邊值的數值
材料厚度t 圓件及r>2t圓角 矩形邊長l≤50 矩形邊長l>50或圓角 r≤2
 工件間a1 側邊a                          工件間a 側邊a1 工件間a1 側邊a
0.25以下 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0
0.25~0.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5
0.5~0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 1.8 2.0
0.8~1.2 0.8 1.0 1.2 1.5 1.5 1.8
1.2~1.5 1.0 1.2 1.5 1.8 1.9 2.0
1.6~2.0 1.2 1.5 2.0 2.2 2.0 2.2
表5-2  剪裁下的下偏差(mm
條料厚度(mm) 條料寬度(mm)
≤50 >50~100 >100~200 >200
≤1 0.5 0.5 0.7 1.0
>1~3 0.5 1.0 1.0 1.0
>3~4 1.0 1.0 1.0 1.5
>4~6 1.0 1.0 1.0 2.0
3)、確定步距
送料步距S:條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距,每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關,是決定擋料銷位置的依據。條料寬度的確定與模具的結構有關。
進距確定的原則是,最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值;最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料,并有一定的間隙。
送料步距S =30+1.2=31.2(mm)
排樣圖如圖5-2所示。
沖壓材料排樣設計圖
 
圖5-2  排樣
4)、板料規格選用1500mmx3000mmx0.5mm                 
5)、條料長度L=1500mm
6)、每張板料可裁剪的條料數
  3000/46.3=64.79條.
7)、每條條料可沖裁的零件數
n=1500/61.4=22.2
8)、每快板料可沖裁的零件數
  64x22=1408個
9)、一條條料的材料利用率
22x65x43.63/1500x46.3=89.83%
10)、一塊板料的材料利用率
1408x65x42.2/1500x3000=85.8%
沖裁件的實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。
一個步距內的材料利用率
η=A/BS×100%  (公式5-2)
式中  A—一個步距內沖裁件的實際面積;
B—條料寬度;
S—步距;
η=70x30+0.5×30×55/46.03×31.2×100%=89.03%
 
4、模具壓力中心的確定
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作,應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合,否則,會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷,使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦,模具導向零件加速磨損,降低模具和壓力機的使用壽命。該零件為三角形圖形,其型心即為壓力中心。

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