J23-40型开式压力机在冲压模设计中的应用.doc

J23-40型开式压力机在冲压模设计中的应用王德山（南京铁道职业技术学院苏州校区 江苏 苏州 215137）摘要：J23-40型开式双柱可倾式曲柄压力机具有曲柄滑块机构刚性好，装、卸模具及操作方便的工艺特点。在电极冲片模具设计应用中通过冲裁力的计算发现，在凹模、凸模固定板、卸料板之间增加四个小导柱导向，可以避免偏裁对模具的影响。同时该压力机三维方向敞开、可倾式工作的特点，为冲压件或废料导出及实现冲压机械生产自动化提供了条件。关键词：J23-40型开式压力机；冲压模设计；电极冲片；应用The application of J23-40 gap-framepress in the press-tool designWANG Deshan(Nanjing Institute of Railway Technology Suzhou Campus，Suzhou 215137,China)Abstract:J23-40-based open-pillar tilting crank press crank rigid with good loading and unloading operations to facilitate mold and the process features. Punching Die Design on the electrode by application of the calculation of blanking force found in the die, punch retainers, stripper plate added between the four Small guide oriented to avoid the impact of partial cutting on the mold. At the same time three-dimensional orientation of the press opening, tilting the features, for the stamping or punching machine waste export and realization of the conditions of production automation.Key words: J23-40 gap-framepress；press-tool； electrode；application1 J23-40型压力机设备与冲压件的工艺特点在冷冲压生产中，冲裁工艺就是利用安装在压力机上的冲裁模使材料产生分离的冲压工序。冲裁模具设计时要合理选择冲裁设备，首先要计算冲裁力的大小，使压力机的公称压力大于冲裁力，并要进行冲裁功的验算，压力机每次行程中的功不超过额定数值，以保证其电机不过载。1.1 J23-40型压力机工艺设备特点J23-40型开式双柱可倾式曲柄压力机是模具设计生产中常用的设备，是板料冲压生产中用于冲孔、落料、切边、弯曲、浅拉伸和成形等工序。可分为开式曲柄压力机和闭式曲柄压力机，曲柄压力机的驱动连杆数是不同的，所以又分为单点压力机和多点压力机两种，按照滑块数量的不同可分为单动压力机和双动压力机两种，像冲床，挤压机，精压机，热模锻压力机，拉伸压力机了等都属于曲柄压力机。J23-40型开式双柱可倾式曲柄压力机工艺特点是：曲柄滑块机构是刚性的，因而滑块的运动是强制性的，滑块每分钟行程次数及运动曲线都是固定不变的。它具有开式机身，工作在三个方向是敞开的，装、卸模具和操作都比较方便。其机身通过调整可以倾斜一定角度，以便于冲压件或废料从模具上滑下，这为实现冲压机械化和自动化提供了良好的条件。1.2 冲压件的结构特点由零件图1可知，工件为落料、弯曲，产品形状比较简单、无狭槽、尖角，外形尺寸较小。弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，以免产生裂纹。但也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。弯曲件的弯边长度不宜过小，其值应为hR+2t。当h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易得到形状准确的零件。弯曲线不应位于零件宽度突变处，以避免撕裂。图1 零件图2 电极插片冲模的结构工艺性分析（1）冲压件的尺寸精度 图1所示冲压件，材料为10钢板，料厚0.381mm，其未注公差尺寸精度等级为IT13，属一般冲裁模能达到的公差等级，不需采用精冲或整修等特殊冲裁方式。从该冲压件的形状来看，完全可以实现少、无废料排样法。但该冲压件的尺寸精度等级决定了应采用有废料排样法。（2）冲压件的生产批量 该冲压件属于大批量的生产类型，因此优先考虑多排、或一模多件的方案，该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上。 （3）原材料利用率 排样图上搭边值设计是否合理，直接影响到原材料的利用率和模具制造的难易程度。总是采用最小许用搭边值，往往人为地提高了模具的制造难度，而在通常情况下却并不能提高原材料的利用率。除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在基础上圆整(料宽尺寸也须圆整)，以降低模具制造难度。（4）模具工序安排在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。从零件图1可知此件外形尺寸小，不适合单工序加工，即落料，弯曲工序，因为若采用单工序，制件在转序过程中工人操作难度大，且在下道工序制件定位较复杂，所以考虑上述因素，最后确定采用级进模加工此件，即采用多工位级进模，一工位四件。 （5）主要零部件此设计中采用定位板进行粗定位，导正销导正精确定位。本模具所冲材料的料厚为0.381mm，因此可采用弹压卸料板。针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可降低成本。本模具采用对角导柱导套模架，一是对横向送料方式较适宜，二是对角导柱导套模架工作时受力比较均衡、对称。综上所述，模具采用对角导柱标准模架，模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模固定板及卸料板组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模板、凹模、定位板、导件板等组成。模具工作时除导柱导套导向外，工作部分设四个小导柱导向，保证模具工作平稳。冲孔废料和成品均从凹模漏料口漏出。 （6）模具工作原理模具工作过程中采用手工送料，模具工作前靠导尺导向，定位板定位，滑块下行，卸料板先把条料压住，导正销进入导向孔里导向，弯曲凸模导向部位首先工作进入弯曲凹模洞口，当进入凹模5mm，其他凸模开始工作，再进入凹模1.4mm时，所有工作结束。滑块达到下止点，滑块回程，卸料板首先工作，把包在凸模上的废料卸掉，滑块达到上止点，工作结束。3 冲裁力的工艺计算3.1冲压力的计算（1）侧刃切外形的力（2）冲导正孔的力（3）弯曲力（4）落料力（5）卸料力（6）冲压力总和式中 K系数，一般取K=1.3；l1，l2，l3，l4分别为各道工序的冲裁周边长度，mm； 制件材料的抗剪强度，Mpa，查表=300Mpa；t制件材料厚度，mm；A工件被校正部分的投影面积，mm2；P单位校正力，Mpa，取p=30Mpa；Kx卸料系数，查表Kx=0.045；P冲裁力与弯曲力之和，N6。3.2初选压力机（1）根据冲裁力初选J23-40型开式双柱可倾式曲柄压力机。表1 J23-40型压力机各参数值型号J23-40公称压力（kN）400滑块行程（mm）80滑块行程次数（min-1）55最大闭合高度（mm）330闭合高度调节量（mm）65滑块中心线至床身距离（mm）250立柱距离（mm）340工作台尺寸（mm）前 后460左 右700工作台孔尺寸（mm）前 后250左 右360垫板尺寸（mm）厚度65直径模柄孔尺寸（mm）直径50深度70滑块底面尺寸（mm）前 后260左 右300床身最大可倾角（）30（2）校核压力机。冲压力：J23-40公称压力为400KN远远大于所需压力29KN。闭合高度：模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系：(Hmax-Hd)-5H(Hmin-Hd)+10330-5H265+10325H275此设计中模具的闭合高度为180mm，满足要求。3.3模具压力中心的设计计算图2 压力中心计算（1）冲裁压力中心的计算如图所示，确定坐标原点。表2 压力中心线段名称力作用点线段名称力作用点L1（60.54，13.48）L8（48.42，-13.48）L2（59.79，16.350）L9（48.17，-16.350）L3（55.98，16.350）L10（52.98，-16.350）L4（54.48，13.48）L11（54.48，-13.48）L5（52.98，16.350）L12（55.98，-16.350）L6（49.17，16.350）L13（59.79，-16.350）L7（48.42，13.48）L14（60.54，-13.48）经过计算得到：第一工位，冲裁，（x01，y01）=（54.48，0）第三工位，弯曲，（x03，y03）=（27.24，0）第五工位，落料，（x05，y05）=（0，0）（2）冲裁压力中心的确定分析在模具设计时，要求模具的模柄中心与压力中心重合。对要求不高或冲裁力较小或间隙较大的模具，压力中心也不允许超出模柄投影面积范围。模具的中心与冲裁力中心重合时，可延长模具的寿命，又不至于损坏压力机。对于图1零件，在电极冲片模设计确定压力中心时，考虑到加工此制件所需的压力很小，且第一工位与第五工位都用冲裁，第二工位、第四工位是空工位，第三工位是弯曲工位，通过冲裁力的计算，在第一工位上所需的冲裁力与第五工位所需的冲裁力相差不大，故把压力中心设计在弯曲工位上，因为此模具安装在25t冲床上，考虑到偏裁会对模具具有一定的影响，所以在凹模、凸模固定板、卸料板之间增加了四个小导柱导向，这样就可以避免偏裁对模具的影响，故略去压力中心的计算。4 结论J23-40型开式双柱可倾式曲柄压力机具有曲柄滑块机构刚性好，滑块每分钟行程次数及运动曲线都是固定不变，装、卸模具和操作都比较方便的工艺特点。在电极冲片模具设计应用中通过冲裁力的计算发现，在凹模、凸模固定板、卸料板之间增加四个小导柱导向，可以避免偏裁对模具的影响，压力中心的计算可以忽略。这样的压力机设计选择既简便又符合冲压级进模的工艺设计要求，该应用实例具有经济技术双优性特点，同时J23-40型开式压