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而零件上的
孔到弯曲中心的距离为
,弯曲时不会引起孔变形,因此
孔可在压弯前冲出,冲出的孔可以做后续工序的定位孔用。
因此完成该零件的弯曲成形,可能的工艺方案有以下几种:
方案一:
冲
的孔→落料与弯曲复合级进模
方案二:
冲孔→落料(不完全)→弯曲→落料(完全)级进模
方案三:
孔→落料与弯曲复合两副模具
方案四:
冲料与落料复合→弯曲两副模具
方案五:
冲孔→落料→弯曲三套模具
在上述列举的方案中,各方案优、缺点如下:
方案一优点:
只需一副模具,工序集中,生产效率高,工件的回弹易于控制,第二道工序可靠第一道工序中的
孔定位,尺寸和形状准确,表面质量高。
缺点:
模具维修较难,制造周期稍长。
方案二优点:
只需一副模具,生产效率高,模具寿命长。
模具安装、调试、维修困难,精度稍低。
方案三优点:
工序集中,由一副模具完成所有工序,生产效率高。
模具结构复杂,制造周期长。
方案四优点:
模具结构简单。
缺点:
需两套模具,生产效率低,零件精度稍差,难以满足零件年产量的要求。
方案五优点:
模具结构简单,制造简单,寿命长。
需三套模具,工序分散,生产效率低。
综上所述,考虑的零件比较简单,产量大,为保证各项技术要求与精度要求,采用方案一。
工序如下:
的孔→落料与弯曲复合级进模。
三、坯料计算及排样
1、毛坯尺寸:
毛坯各部分尺寸如图2
对于
的弯曲件,由于弯曲变形时不仅制作的圆角变形区产生严重变薄,而且与其相邻的直边部分也产生变薄,故因按变形前后体积不变条件确定坯料长度。
坯料长度
坯料宽度
图2工件尺寸
2、排样
由于该工件比较简单,各尺寸公差为IT14,精度较低,较容易加工,且为便于落料与弯曲的复合,决定采用无废料排样。
如此能最大限度节省材料。
其排样方式如下:
图3-1排样1
图3-2排样2
分析可知,排样2更适合落料与弯曲的复合,故选排样2。
四、工艺力计算及压力中心确定
1、冲裁力计算
式中
-冲裁力
-冲裁周边长度
-材料厚度
-材料抗剪强度
-系数(一般取1.3)
经查,20钢的抗剪强度为246~328Mpa,取328Mpa,冲孔时冲裁周边长度
则冲孔时冲裁力
落料时,冲裁周边长度
则落料时冲裁力
2、弯曲力计算
采用自由弯曲时
-自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力
-安全系数(一般取1.3)
-弯曲件宽度
-弯曲件厚度
-弯曲件内弯曲半径
-材料的抗拉强度
经查,20钢的抗拉强度为
,则
则该模具需要总压力为
选用
冲床。
冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。
为了保证压力机和冲模正常平稳的工作,必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。
由于该制件为轴对称件,因此压力中心就是冲裁件的几何中心。
3、考虑冲裁件尺寸总体形状
复合矩形厚凹模尺寸为:
凹模周界为115×
63mm
垫板为115×
63×
5mm
固定板为115×
25mm
冲孔凹模厚度为42.2×
40mm
导料板为42.2×
4mm
内六角圆柱头螺钉为6×
M10×
60mm
内六角圆柱头螺钉为7×
M8×
48mm
采用模架如下
滚动式导柱导套模架主要用于高精度高寿命及薄材料的冲裁模具。
因此采用滑动式导向中间导柱圆形模架,(参考选用冷冲模设计指导/史铁梁主编P95)规格如下:
凹模周界为L=180mm
闭合高度H=90mm
导柱为20×
130mm
导套为20×
80×
44mm
上模座为240×
200×
23mm
下模座为240×
30mm3?
R>
o9
4、凸凹尺寸计算以及结构设计
4.1冲孔凸凹模刃口尺寸的确定
冲孔
dT=(dmin+x∆)-ᵨT0
dA=(dT+Zmin)0+ᵟ=(dmin+x∆+Zmin)0+ᵟ
dT,dA--------冲孔凸凹模尺寸
dmin----------冲孔件的最小极限尺寸(由工件图可知为8)
∆------------冲裁件制造公差(查表取0.5)
Zmin----------最小双面间隙(查表取0.360)
dT=8.180-0.020
dA=8.2460+0.020
4.2弯曲凸凹模工作部分尺寸的计算
决定U形件弯曲凸凹模横向尺寸及公差的原则是:
工件标注外形尺寸时,应以凹模为基准件,间隙取在凸模上,由于工件标注如右图,因此
1)尺寸标注在外形上的弯曲件
凹模尺寸为
LA=(Lmax-0.75∆)0+ᵟA
凸模尺寸为
LT=(LA-2Z)0-ᵨT
式中LA、LT------------------凸凹模横向尺寸
Lmax-------------------弯曲件横向的最大极限尺寸
∆-------------------弯曲件横向的尺寸公差
Z--------------------弯曲模凸凹模单边间隙(由于工件精度有高要求,其间隙取为Z=t)
-ᵨTᵟA----------------------------凸凹模的制造工差
带入数据得
LA=31.480+0.021
LT=240-0.021
4.3冲孔凸模结构设计
为了保证凸模能够正常工作,设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个
原则:
1)精确定位:
凸模安装到固定板上以后,在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位,否则将造成冲裁间隙不均匀,降低模具寿命,严重时造成啃模。
2)防止拔出:
回程时,卸料力对凸模产生一定的作用。
凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。
3)防止转动。
对于非圆形凸模,则制成无台阶断面的形式,材料常用Cr6Wv,
Cr12,CrWmn等。
(参考冷冲压模具设计)即直通式凸模。
冲孔凸模用固定板压配固定,采用H7/m6配合,刃口部分热处理硬度为58-62HRC,尾部回火至40-50HRC。
凸模的长度应根据冲模的具体结构确定,且应留修磨量,用螺钉和销钉固定,热处理硬度为58-62HRC,尾部回火至40-50HRC。
冲裁时凸模进入凹模一定深度。
同时,凸模的长度应根据冲模的具体结构确定,如图所示:
台阶式圆形凸模强度刚性较好,装配修磨方便。
按国标JB/5827-2008及国标JB/5828-2008及JB/5829-2008选用如右图所示的凸模结构图。
凸模长度计算
L=L1+L2+L3+l
式中L--------凸模长度
L1-------凸模固定板厚度,(根据国际模板厚度取其厚度为25mm)
L2--------卸料板厚度(设计中不设有卸料板)
L3-------导料板厚度(设计为5mm)
l-----------考虑闭模时的安全空间、凸模刃磨高度等因素后的附加长度,一般取l=15~20。
既L=25+6+20=51图4
D1=17
d=8.180-0.020
凸模校核
所设计凸模为无导向圆形凸模
根据校核公式lmax≤94d2/√p
式中p--------冲裁力
d-------冲孔凸模直径
lmax=12.6≤94d2/√p=14.1
因此符合强度标准
4.4冲孔凹模结构设计
表1
选择图a的结构形式进行凹模设计,由于板料厚度为2mm,固h=3*2=6,如图5。
图5
4.5弯曲凸模的设计
凸模圆角半径:
当工件的相对弯曲半径r/t较小时,凸模圆角半径r1取等于工件的弯曲半径,但不应小于最小弯曲半径值。
当工件r/t>
10时,则应考虑回弹,将凸模圆角半径r1加以修正。
所设计的零件厚度为t=2,最小半径取为r=1.5,r/t值比较小,因此,凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径。
4.6弯曲凹模的设计
凹模圆角半径
凹模圆角半径rA不能过小,以免擦伤工件表面,影响冲模使用寿命,凹模两边的圆角半径应一致,否则在弯曲时坯料会发生偏移。
rA值通常根据材料厚度取为
t≤2mmrA=(3~6)t
t=2~4mmrA=(2~3)t
t>
4mmrA=2t
由于工件厚度为2,因此,取rA=2t=4
凹模深度
凹模深度l0过小,则坯料两端未受压部分太多,工件回弹量大且不平直,影响工件质量。
若过大,则浪费模具材料,且需冲床有较大的工作行程。
表2
根据表格信息,因此选取l0<
50mm。
弯曲模结构设计如图6:
图6
4.7标准件的使用
凸凹模固定板,材料为45钢,选自(GB2873.1---81)尺寸115×
25mm。
uqw%_x0019_n
导料板:
材料为45钢,选自(GB2873.1---81)尺寸40.5×
7.5mm。
垫板:
材料为45钢,选自(GB2873.1---81)尺寸115×
5mm。
内六角圆柱头螺钉选自(GB/T70.1-2008)
导套的选择参照(GB/T2861.4-2008)
导柱的选择参照(GB/T2861.2-2008)
弹簧的选用:
节选(冷冲压模具设计/江维健、林玉琼、许华昌编)P80表2-31.尺寸为:
mm
mm
n=5~8mmu
模柄选择参照(JB/T7646.2-2008)
五、模具装配
1—下模座2—弯曲凸模3—挡块4—顶件销5—弯曲凹模6—导套7—弹簧
8—螺栓9—上模座10—垫板11—固定板12—冲孔凸模13—弹性元件
14—压板15—冲孔凹模16—导柱17、18—导料板
图7模具装配图
工作原理:
事先将板材切割成宽度为
的条料,加工第一个件时,将条料前端沿导料板送至与冲孔凹模内边缘平齐,然后开启压力机,上模座下行,加工
孔;
之后上模座上行,继续送料,直至条料与挡块接触;
上模座下行,冲出下一工件的
孔的同时,弯曲凹模将条料裁断,上模座继续下行,被裁断部分条料进入弯曲工序,工件被压缩,同时弹簧被压缩;
上模座上行时,顶板在弹簧的作用下将加工好的工件顶出弯曲凹模,以达到卸料作用。
六、设计小结:
用该模具加工工件,其工序集中,生产效率高,能实现大批量生产,且在加工过程中产生的废料极少,大大降低了生产成本。
参考文献
[1]翁其金.冲压工艺与冲模工艺.机械工业出版社
[2]冯炳尧.王南根.王晓晓.模具设计与制造简明手册上海科学技术出版社,
[3]:
张捷.机械制造技术基础[M].成都:
西南交通大学出版社,2006.2
[4]:
赵岷.机械制图与AUTO/CAD/[M].西安:
西北大学出版社,2006.8
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