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垫片冲压模具设计及工艺分析

文章出处:五金制品厂责任编辑:yaxun88作者:康鼎金属人气: 发表时间:2018-08-19 14:39 字体大小:【
冲裁件工艺性分析
工件名称:三角垫片冲压
工件简图:如图1-1所示
生产批量:年产量20万件为一般批量
材料:Q235
材料厚度0.5mm
 
冲压模具设计
1-1
 
1.1冲压件材料
查冲压手册知:Q235为普通碳素结构钢,强度一般,具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性,主要用于工程结构和受力较小的机械零件,可以冲裁。
1.2工件结构形状
工件结构形状相对简单,尺寸不大,成三角形,内外形无尖角,孔与边缘之间的距离也满足要求,适合冲裁加工。冲裁件除有一个φ10的大孔,生产纲领为二十万件,属一般批量,应重视模具材料的选择和结构的选择,保证一定的模具寿命。
1.3尺寸精度
零件图上未注公差为IT13级,尺寸精度较低,普通冲裁完全可以满足要求。
根据以上分析:该零件冲裁工艺性较好,适宜冲裁加工。
二、冲裁工艺方案的确定
本制件所需的冲压工序为落料和冲孔两个基本工序,可以有一下三种工艺方案:
方案一:先冲孔,后落料;单工序模生产。
方案二:冲孔—落料复合冲压;复合模生产。
方案三:冲孔—落料级进冲压;级进模生产。
结合所学模具设计知识分析知:方案一模具结构简单,制造周期短,制造简单,但需要两副模具,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产的要求。方案三只需一副模具,生产效率高,操作方便,精度也能满足要求,但模具轮廓尺寸较大,制造复杂,成本较高。方案二也只需一副模具,制件精度和生产效率都较高,且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高,板料的定位精度比方案三低,模具轮廓尺寸较小,制造比方案三简单。
通过对上述三种方案的分析比较,该工件的冲压生产采用方案二为佳。
三、工艺计算
1、计算冲压力
  采用弹性卸料装置和倒装式的复合冲裁模,冲压力为冲裁力、卸料力、以及推荐力的总和。
1)、冲裁力的计算
用平刃冲裁时,其冲裁力F一般按下式计算:F=Ltτb
式中  F—冲裁力;
        L—冲裁件周长;
    t—材料厚度;
    τb—材料抗剪强度;   
        K—系数,系数K是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀,刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数,一般取K=1.3。
计算冲裁件轮廓周长L      L= a+b+c+d (公式5-4)
式中  a,b,c,d—冲裁件边长;      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、推料力的计算
卸料力FX         FX=KXF   (公式5-5)
推料力FT       FT =nKTF  (公式5-6)
n~梗塞在凹模内的制件或废料数量(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为卸料力、推件力系数,其值查表5-3可得)
FT=nKTF =12×0.063×37800 =28.576(KN)
所以总冲压力FZ=F+FX+FT=37.8+1.701+28.576=68.077(KN)
2、初选压力机
根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J23-10型压力机。
 
 
表5-3  卸料力、推件力和顶件力系数
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
铝、铝合金
纯铜,黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
         
 
3、排样设计及材料的利用率分析 
1)、排样方式的选择
方案一:有废料排样  沿冲件外形冲裁,在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证,因此冲件精度高,模具寿命高,但材料利用率低。
方案二:少废料排样  因受剪切条料和定位误差的影响,冲件质量差,模具寿命较方案一低,但材料利用率稍高,冲模结构简单。
方案三:无废料排样  冲件的质量和模具寿命更低一些,但材料利用率最高。
通过上述三种方案的分析比较,综合考虑模具寿命和冲件质量,该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择对排最佳。
2)、计算条料宽度
搭边的作用是补偿定位误差,保持条料有一定的刚度,以保证零件质量和送料方便。搭边过大,浪费材料。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,降低模具寿命。或影响送料工作。
搭边值通常由经验确定,表4所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。
根据零件形状,查表4工件之间搭边值a=1.0mm, 工件与侧边之间搭边值a1=1.2mm, 条料是有板料裁剪下料而得,为保证送料顺利,规定其上偏差为零,小偏差为负值—△
B=(Dmax+2a)-0      (公式5-1)
式中   Dmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;
  • 冲裁件之间的搭边值;
     △—板料剪裁下的偏差(其值查表5-2);
B=(30.1+2×3)=32.40-0.5(mm)
所以条料宽度在32.4~32.9mm
表5-1 搭边值和侧边值的数值
材料厚度t 圆件及r>2t圆角 矩形边长l≤50 矩形边长l>50或圆角 r≤2
 工件间a1 侧边a                          工件间a 侧边a1 工件间a1 侧边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
条料厚度(mm) 条料宽度(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)、确定步距
送料步距S:条料在模具上每次送进的距离称为送料步距,每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关,是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。
进距确定的原则是,最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值;最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料,并有一定的间隙。
送料步距S =30+1.2=31.2(mm)
排样图如图5-2所示。
冲压材料排样设计图
 
图5-2  排样
4)、板料规格选用1500mmx3000mmx0.5mm                 
5)、条料长度L=1500mm
6)、每张板料可裁剪的条料数
  3000/46.3=64.79条.
7)、每条条料可冲裁的零件数
n=1500/61.4=22.2
8)、每快板料可冲裁的零件数
  64x22=1408个
9)、一条条料的材料利用率
22x65x43.63/1500x46.3=89.83%
10)、一块板料的材料利用率
1408x65x42.2/1500x3000=85.8%
冲裁件的实际面积与所用板料面积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标。
一个步距内的材料利用率
η=A/BS×100%  (公式5-2)
式中  A—一个步距内冲裁件的实际面积;
B—条料宽度;
S—步距;
η=70x30+0.5×30×55/46.03×31.2×100%=89.03%
 
4、模具压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合,否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨之间产生过大的摩擦,模具导向零件加速磨损,降低模具和压力机的使用寿命。该零件为三角形图形,其型心即为压力中心。

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