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综合评适合冲裁加工。
2、工件结构:
工件形状简单、对称,无悬臂、窄槽及锐的清角,孔边距大于1.5倍工件厚度,孔边距大于凸凹模允许的最小壁厚,最小孔径φ7.3大于过小孔径,满足冲裁要求。
3、尺寸精度:
零件图上未注公差,属于自由公差,按IT14级确定工件尺寸的公差,一般冲压均能满足其尺寸精度要求。
综上所述,制件具有较好的冲裁性能,适宜采用冲裁加工。
弯曲工艺分析
该工件材料为Q235为普通素结构钢,较利于弯曲。
工件为L形,形状简单、对称,孔边(弯曲线)距Smin=11.75≥3、弯曲直边高度、最小弯曲半径均大于弯曲工艺要求,弯曲坯料上的孔还可以防止弯曲时坯料产生的偏移,弯曲边缘无缺口,尺寸为自由尺寸和表面粗糙度要求一般。
因此,其弯曲工艺良好。
分析比较和确定工艺方案
从零件的结构特点以及冲压变形特点来看,该零件冲压工序性质有冲孔、落料、弯曲三种。
工件弯曲部分简单。
根据工序性质可能的组合情况,该零件可能的冲压方案有:
方案一:
先落料,后冲孔,再进行弯曲。
采用单工序模生产
方案二:
冲孔、弯曲、落料,采用复合模生产。
方案三:
冲孔、切废+弯曲连续冲压。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需三道工序三副模具,成本高而生产效率低,难以满足大批量生产要求。
方案二只需一副模具,工件的精度及生产效率都较高,模具强度较差,制造难度大。
模具各部分的强度、刚度难保证。
冲裁与弯曲在一起,模具结构复杂。
复合模的维修保养用高。
方案三也只需一副模具,生产效率高,将零件结构的外形分解为简单形状的凸模或凹模,在不同工位上分步逐次冲压,提高了模具强度和模具寿命,操作方便,工件精度也能满足要求。
由于工件和孔废料都可由压力机台下排出,操作方便安全,生产效率高,同时连续模上可以利用已冲的孔进行导正销定位,从而保证了工件的精度。
通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案三为佳。
毛坯尺寸计算
弯曲件展开尺寸计算
毛坯长度按零件中性层计算。
圆弧的中性层位移系数根据查《冷冲压工艺与模具制造》(表3—9)得k=0.449,故中5性层曲率半径为:
式中——弯曲件中性层曲率半径;
r——弯曲件层弯曲半径;
t——材料厚度;
k——中性层位移系数;
圆弧部分长度s=α=2.499×
=3.85
垂直部分的直线长度:
l1=3
底部的直线长度为:
l2=25
故弯曲件展开长度为:
排样:
本工件采用直排方案,排样图如下:
排样图
为节约材料,应合理确定搭边值.查表取搭边a=2,为了保证送料时工件间连接强度工件间搭边值a1=3。
材料利用率
计算冲压件一个进距的材料利用率:
式中:
——一个布局零件冲裁件面积,;
——一个布局所需毛坯面积,;
——条料宽度,;
——送料进距,;
此工件的材料利用率为
η=100%=×
100%≈63.7%
回弹补偿量的确定
r/t=3<
5~8时,弯曲半径的回弹值不大,因此只考虑角度的回弹。
查表-1可得α=2.5°
大变形(r/t<
5)时弯曲件圆角半径变化很小,而只修正弯曲角。
表-1单角90°
校正弯曲回弹角
材料
r/t
≤1
1~2
2~3
Q215、Q235
1~1.5°
0~2°
1.5~2.5°
纯铜、铝、黄铜
0~1.5°
0~3°
2~4°
冲压力计算及冲压中心的确定
冲裁力
F=KLtτ
式中F——冲裁力(N);
L——冲裁件
K——系数,取K=1.3
t——材料厚度
τ——材料抗剪强度(MPa)
外轮廓周边长度L=205.74,材料抗剪强度350MPa,材料厚度
1
则F=KLtτ=205.74×
1.3×
1×
350=93611N
卸料力
F卸=K卸F
式中F——冲裁力,单位为N;
K卸——卸料力系数,其值为0.025~0.060;
则F卸=93611×
0.06=5616.66N
推料力
F推=nK推F
K推——推料力系数,其值为0.050;
n——废料叠加数量,其值为5;
则F推=93611×
5×
0.050=23402.75N
顶件力
F顶=K顶F
K顶——顶件力系数,其值为0.14;
则F顶=93611×
0.14=13105.54N
弯曲力的计算
自由弯曲力
——冲压行程结束时的自由弯曲力;
K——安全系数,一般去K=1.3;
——弯曲件的宽度(mm);
t——弯曲材料的厚度(mm);
r——弯曲件的弯曲半径(mm);
——材料的抗拉强度(Mpa)。
有零件图可知b=20mm
t=1mm
r=3mm
查表可知=450Mpa
故
由于L形弯曲,其自由弯曲力为U形弯曲的一半,所以自由弯曲力为1023.75N。
顶件力和卸料力
或值可近似去自由弯曲力的30%~80%,
即=(0.3—0.8)=0.3×
1023.75=307.125N
校正弯曲力
校正弯曲力有公式:
——校正弯曲时的弯曲力(N);
A——校正部分的垂直投影面积();
——单位面积上的校正力(Mpa)。
经计算得A=60
经查表得p=30Mpa
考虑到回弹补偿,故采用校正弯曲,本工件采用卸料板,故可省去压料板,所以卸料力不计算在。
则==1440N
则
冲压中心
由AUTOCAD得冲裁得质心:
X:
1699.2670Y:
1550.5883。
根据
。
则弯曲模的压力中心为
冲压设备的选择
模具采用160KN开式压力机。
选用开式双柱可倾式压力机(J23-160),其部分参数如下:
开式双柱可倾式压力机参数表
公称压力
160KN
滑块行程
70mm
行程次数
115次/min
连杆调节长度
80mm
最大装模高度
220mm
装模高度调节量
60mm
工作台尺寸前后×
左右
300mm×
450mm
模柄孔尺寸直径×
深度
φ30×
50mm
机身可最大倾斜角
30
立柱间距离
260mm
垫板厚度
凸凹模结构设计
冲裁间隙的确定
工件断面精度等级
Ⅲ型断面
合理双面间隙围t%
1%
刃口计算方式
配合加工
最小合理单面间隙mm
0.1
落料
Dd=(Dmax-x∆)
DP=(Dd-Zmin)=(Dmax-x∆-Zmin)
冲孔
dp=(dmin+x∆)
dd=(dp+Zmin)=(dmin+x∆+Zmin)
孔心距
Ld=(Lmin+0.5∆)±
0.125∆
式中Dd——落料凹模基本尺寸(㎜);
Dmax——落料件最大极限尺寸(㎜);
dmin——冲孔件孔的最小极限尺寸(㎜);
Ld——同一工步中凹模孔距基本尺寸(㎜);
Zmin——凸、凹模最小初始双向间隙(㎜);
——凸模下偏差,按IT6~IT7选取或查规则形状凸、凹模的刃口尺寸偏差表;
——凹模上偏差,按IT6~IT7选取或查规则形状凸、凹模的刃口尺寸偏差表;
x——为磨损系数,按刃口尺寸计算原则选取或查磨损系数x表;
规则形状凸、凹模的刃口尺寸偏差(mm)
公称尺寸/mm
凸模偏差δp
凹模偏差δd
≤18
>18~30
>30~80
-0.020
+0.020
+0.025
+0.030
80~120
-0.025
+0.035
磨损系数x
料厚
t/mm
非圆形
圆形
0.75
0.5
工件公差∆/mm
<0.16
0.17~0.35
≥0.36
≥0.16
<0.20
0.21~0.41
≥0.42
≥0.20
2~4
<0.24
0.25~0.49
≥0.50
≥0.24
>4
<0.30
0.31~0.59
≥0.60
≥0.30
查磨损系数x表得x=0.75;
冲孔凸模刃口计算
切废凸模刃口计算
凸模刃口图如下:
实际生产,工件为小批量生产,凸模尺寸可以为工件的基本尺寸。
弯曲部分工作部件尺寸计算
2<
10,相对圆角半径较小。
,
式中r为工件弯曲半径,为Q235最小弯曲半径。
因为有公式,所以凹模圆角半径。
则凸模圆角半径,根据当
;
则此工件。
凹模深度
根据《冷冲压工艺与模具设计》表3-20,知凹模深度,则凹模总体厚度为。
弯曲模间隙的确定
根据公式
式中——弯曲模凸、凹模单边间隙(㎜);
——工件材料厚度(㎜);
——工件材料厚度的正偏差(㎜),可查《冷冲压工艺与模具设计》附录F得到;
——间隙系数,可查《冷冲压工艺与模具设计》表3-22(㎜);
则,考虑到回弹修正,取。
弯曲模工作部分尺寸与公差
取工件精度等级为IT14级,取模具精度等级为IT9级。
本工件为L形弯曲件,弯曲的凸凹模尺寸未定。
可取凹模尺寸10㎜,凸模与凹模相距一个间隙2.062㎜,区凸模工作尺寸为6㎜。
尺寸结构图如下:
凹模结构设计
如图
凹模
凸模结构设计
左冲孔凸模右切断凸模
切废凸模
弯曲凸模
总体结构设计
送料装置
模具采用自动送料机送料,简单方便。
定距装置
模具采用自动送料机进行定距送料。
定位装置
模具采用,采用导料销倒料、两个导正销进行精定位。
弯曲工位,采用一个定位销,进行防偏定位
卸料装置
模具采用弹性卸料板卸料。
导向装置
模具采用四角导柱,进行导向。
导柱、导套结构图如下:
导柱、导套
其它结构
模具采用,反侧压块对弯曲凸模进行保护。
模柄裁直径为30的压入式模柄。
如下图所示
模柄
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