【《角片套级进模设计案例分析》7100字】

PAGE18/=NUMPAGES20-119角片套级进模设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u18357角片套级进模设计案例分析 1304271.1模具结构 2137191.2确定其搭边值 3136041.3确定排样图 4177741.4材料利用率计算 7262301.6冲压力计算 8195261.6.1侧刃冲压力 858441.6.2冲切口部分冲压力 9325431.6.3拉深部分冲压力 10313731.6.4冲导正孔冲压力 1117301.6.5整形部分冲压力 12215891.6.6冲圆孔冲压力 1230641.6.7切废料部分冲压力 13243611.6.8切断部分冲压力 1396591.6.9弯曲部分冲压力 14179881.6.10总冲压力 15107141.7压力机选用 1524871.10标准件确定 16316701.10.1模架确定 1673311.10.2上模螺钉确定 1846221.10.3上模销确定 18129061.10.4下模螺钉确定 18296751.10.5下模销确定 1867451.10.6卸料螺钉确定 18118201.10.7卸料弹簧设计 19178051.10.8拉深顶件弹簧设计 1936571.10.9抬料销确定 19125851.10.10抬料销弹簧设计 1951801.10.11凸模固定螺钉确定 19325361.10.12挡块固定螺钉确定 20237381.10.13挡块销确定 201.1模具结构本冲压级进模具结构如下图所示。图1.1模具结构图1.2确定其搭边值冲压排样时，冲压件之间和冲压件与条料之间留下的工艺废料被称为搭边。搭边的作用是为定位误差做补偿，由此来保证冲出合格的冲件，并且能有效保证条料保持刚度，利于送料。在对成形范围进行确定和相关要素的分析时，要基于下列几个层面展开详细的分析探讨：⑴材料在实践应用期间所体现出的相关性能：结合之前实际的参数设置经验可知，软件、脆件搭边值取可以适当的进行较高参数的选取，硬材料的搭边值则普遍控制在更低水平⑵冲件外形上的结构特征以及具体的尺寸大小：针对结构体现出高度复杂性且面积较大的冲压件应当采用较大的搭边值。⑶材料的硬度和厚度：根据材料厚度的逐渐提高其对应的搭边值需要与之表现出正相关的变化。⑷材料及挡料形式：模具侧边使用单侧侧刃，并在中心区域辅以导正销完成定距。⑸卸料方式：相比较刚性而言，在进行弹性卸料时，其对应的搭边值往往维持在更低水平。⑹材料：黄铜H62M。考虑到在本文中材料的整体厚度参量为t=0.8mm，且送料均为自动化送料，因此结合相关的表格可知，最小工艺搭边值：两工件间的搭边值：a1=0.8mm工件侧面搭边值：a=1mm表1.1搭边a和a1的数值（低碳钢）[4]材料厚度圆形及的圆角矩形件边长矩形件边长或圆角工件间侧面工件间侧面工件间侧面0.25以下1.82.02.22.52.81.00.25~0.51.21.51.82.02.22.50.25~0.81.01.21.51.81.82.00.8~1.20.81.01.21.51.51.81.2~1.61.01.21.51.81.82.0注：对于其他材料，应将表中数值乘以下列系数：中等硬度钢0.9，硬钢0.8，硬黄铜1~1.1，硬铝1~1.2，软黄铜、纯铜1.2，铝1.3~1.4，非金属1.5~2。1.3确定排样图排样方法可分为三种：1．有废料排样2．少废料样3．无废料排样从客观层面上来看，即便少废料排样能够通过进一步处理和回收利用后，实现70%－90%的充分利用。然而这类处理也会存在其自身的缺陷和不足，即条料本身公差等相关定位偏差的存在，会给工作整体处理效率以及最终产品的质量造成严重的负面影响，不利于工件精度的维持。不仅如此，在单边剪切的处理下，断面质量、模具的使用周期也发生了变化。本文通过对所需要处理的工件在形状以及内部结构，处理量和模具使用周期等方面要素的考量，最终选择了废料排样策略。排样期间分布于系列工件之间的余料即为搭边。搭边能够在一定程度上控制操作期间所形成的定位误差有助于工件合格率的提升。同时还能够进一步加强带料的刚度性能，为传送过程的顺利进行奠定了基础1.1.1送料步距与带料宽度本模具排样在综合多方要素比对后，最终选择了单排排列，在距离确定和定位控制方面则是依赖于单侧侧刃粗定距，针对核心位置再基于导正销完成精定位。送料步距：S=L1+L2（3-1）已知：L1=38.6mm，L2=2mm（由于是先切废料，凸模不能太薄，故取3mm）即：。根据本模具的特点带料宽度：（3-2）式中：；a———送料方向搭边；n———侧刃数目；；Δ———条料宽度偏差。故：。Δ=0.15（查表1.2条料宽度偏差Δ，即[4]，P31页，表2-17条料宽度偏差Δ）b1=1.5（[4]，P32页，表2-19b1、y值）表3-2条料宽度偏差Δ[3]条料宽度B条料厚度t＜0.50.5～11～22～33～5＜200.050.080.10——20～300.080.100.15——30～500.100.150.20——表3-3b1、y值[3]材料厚度tb1y金属材料非金属材料<1.51～1.51.5～20.101.5～2.52.030.152.5～32.540.20导料板间距离：（3-3）（3-4）式中：B＇——冲切前导料板间距离；B1＇——冲切后导料板间距离；3-4；。查表3-4导料板与条料之间的最小间隙Zmin，得：。表3-4导料板与条料之间的最小间隙Zmin[4]材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度B条料宽度B100以下100～200200～300100以下100以上约10.50.510.50.81～50.5110.50.8查表3-3b1、y值，得：y=0.10mm。所以：1.1.2排样方案排样图分10个工位，各工位的工序如下：工位1：模具冲条料测刃工位2：冲切口工位3：第一次拉深工位4：第二次拉深工位5：导正孔的冲压工位6：第三次拉深工位7：空工位，零件整形工位8：圆孔的冲压与异形槽口工位9：切除条料废料工位10：切断折弯，得到产品排样图如图1.2所示。图1.2排样图1.4材料利用率计算在对冲压零件进行打造以及相关辅助设备的选型时，首先需要考虑到材料的利用效率。通过对材料利用效率的提高，能够进一步提升企业制造研发期间的经济效益，同时还提高了资源的高效配置，避免了材料资源的浪费。在本文中需要对产品进行连续化制造和生产，因此为了保证送料的高效性，选择了自动化送料模式，此时能够进一步将原材料设置为带料，由于普遍情况下能够结合自身需要完成对带料相关性能功能参数的设置，因此在本文中将其整体尺寸设置如下：宽46.1mm，厚0.8mm，长度则维持在较高的材料水平，为便于后续利用率分析的简便性和科学性，本文主要是基于送料步距展开对材料利用效果的分析探究。材料利用率计算公式：（3-5）其中：S0——一个送料步距的材料总面积S——1个实际产品面积一个实际产品面积，由于形状复杂计算不方便，采用3D软件画图后测量所得面积为：386.34mm2故材料利用率材料利用率相比教育，其设置目标而言相差甚远，抛弃其根本原因主要是由于结构体现出显著的不对称性，因此并不属于完全回转体形状。在相关的弯曲处理变形公式中，结构会受到一定程度的负面影响。再加上产品并没有在制造方面提出较高且严格的要求，因此为了能够在之前的基础上进一步提高其质量水平，往往难以就材料利用率低加以有效维护。1.6冲压力计算冲压力决定了冲压能否顺利进行，作为在当下进行压力机选取时主要考量的核心要素。需要从客观层面上完成对冲压力的有效分析检验。本模具总冲压力进一步划分成为八种分力。即侧刃冲压力、冲切口冲压力、拉深部分冲压力、冲导正孔的冲压力、整形冲压力、冲孔的冲压力、切废料冲压力、切断冲压力和弯曲冲压力组成，鉴于实践期间上述分力基本上会同步进行应力的施加。所以在围绕冲压力进行参数设置时，可以完成对上述八种应力的综合处理：（3-21）1.6.1侧刃冲压力根据本文所选择的模具结构特征，能够对侧刃冲压力进行划分即冲裁力（）和推件力（）。即：1．冲裁力式中L——成形侧刃周长，单位mmt——板料厚度，单位mmτ——材料抗剪强度，单位Mpa2．推件力其中，，，[4]，；n=h/t=6/0.8≈8。3．侧刃总冲压力表1.11卸料力、推件力、顶件力系数[4]冲裁件材料K卸K推K顶纯铜、黄铜0.02~0.060.03~0.090.03~0.09铝、铝合金0.025~0.080.03~0.070.03~0.071.6.2冲切口部分冲压力由于：所以在材料黄铜H62M，t=0.8mm，材的情况下完成分析。1．冲裁力式中L——零件冲切口的周长，单位mmt——板料厚度，单位mmτ——材料抗剪强度，单位MPa2．卸料力式中K卸——卸料力系数，查表1.11卸料力、推件力、顶件力系数，得K卸=0.043．推件力式中K推——推件力系数，查表1.11，得K推=0.05，n=h/t=6/0.8≈8。4．冲切口总冲压力1.6.3拉深部分冲压力根据本模具的结构可知：（3-22）1．压边力因拉深次数为3次，因此综合下所需压边力为：（3-23）式中：。[4]，P122页，可知压边力d可以基于下式完成分析：（3-24）式中：FQ——压边力，单位N；，单位为mm2；；[4]，P122页得q=1.7。所以：2．拉深力（3-25）式中：F1、F2、F3——分别为第1、2、3次拉深力。第一次拉深（3-26）以后各次拉深（3-27）其中：；，单位为mm；。查表2.1得σb=380MPa；。[4]，P124页表4-9得k1=1，k2=0.89，k3=0.87。所以：3．拉深部分总冲压力1.6.4冲导正孔冲压力导正孔共有2个，在结构和大小参量上具有一致性，而又存在：所以在材料铜H62M，板材厚t=0.8mm，τ=300MPa的情况下完成下列分析。1．冲裁力式中L——2个导正孔的周长总和，单位mmt——板料厚度，0.8mmτ——材料抗剪强度，300MPa2．卸料力式中K卸——卸料力系数，查表1.11卸料力、推件力、顶件力系数，得K卸=0.043．推件力式中K推——推件力系数，查表1.11，得K推=0.05，，[4]，；n=h/t=6/0.8≈8。4．冲导正孔总冲压力1.6.5整形部分冲压力由冲压件级进模具结构，查参考文献[5]，P253页，整形力分析过程具体如下：（3-28）其中，；；=175。所以：1.6.6冲圆孔冲压力圆孔数量为1个φ3，冲圆孔承受的冲压力，即：1．冲裁力式中L——孔的周长，单位mmt——板料厚度，0.8mmτ——材料抗剪强度，300MPa2．卸料力式中K卸——卸料力系数，查表1.11卸料力、推件力、顶件力系数，得K卸=0.043．推件力式中K推——推件力系数，查表1.11，得K推=0.05，[4]，；n=h/t=6/0.8≈8。4．冲圆孔总冲压力1.6.7切废料部分冲压力切废料部分冲压力同其他应力存在下列关系。即：材料铜H62M，厚度为t=0.8mm，τ=300MPa根据三者完成分析。1．冲裁力式中L——切废料周长总和，单位5mmt——板料厚度，单位mmτ——材料抗剪强度，单位MPa2．卸料力式中K卸——卸料力系数，查表1.11卸料力、推件力、顶件力系数，得K卸=0.043．推件力式中K推——推件力系数，查表1.11，得K推=0.05，[4]，，n=h/t=6/0.8≈8。4．切废料总冲压力F落=F冲+F卸+F推=41161+1646+16464=59271N1.6.8切断部分冲压力对于本文所选择的模具结构特性而言，其切断位置所承受到的冲压力主要能够划分为下列几个层面切断冲裁力（F冲）、卸料力（F卸）、推件力（F推）。即：F废=F冲+F卸+F推由于材料选型方面主要选择了H62M，板材整体厚度参量为t=0.8mm，材料表现出的抗剪强度为τ=300MPa。1．冲裁力式中L——切废料周长总和，为计算方便采用CAXA软件测量得周长为：10.196mmt——板料厚度，单位mmτ——材料抗剪强度，单位MPa2．卸料力式中K卸——卸料力系数，查表1.11卸料力、推件力、顶件力系数，得K卸=0.043．推件力式中K推——推件力系数，查表1.11，得K推=0.05=1。4．切断总冲压力F落=F冲+F卸+F推=3181+127+127=3435N1.6.9弯曲部分冲压力根据模具结构特点，弯曲力（F弯）仅包含：自由弯曲力（F自）即：F弯=F自本模具有2处弯曲，能够将其进一步等价处理为1个U型弯曲，此时能够结合相关文献提供的自由弯曲力分析公式展开计算[4]，P90页，公式3-22：（3-29）式中，；；；；；。已知：b=9，t=0.8，r=1，σb=380MPa所以：因此弯曲力：F弯=F自=1107N1.6.10总冲压力总冲压力：F总=F侧+F口+F拉+F导+F整+F孔+F废+F断+F弯=18826+74700+36137+8468+29575+4235+59271+3435+1107=235754N1.7压力机选用对于冲压工艺设计而言，针对冲压设备进行科学合理且可行的选取是决定最终设计方案能否有效实施的关键。一方面冲压设备体现出的安全特性会决定工艺环节能否顺利进行。另一方面，也给相关的模具使用寿命以及最终达到的产品制造水平、运行和处理期间的工作效率，经济方面的投入和最终产生的经济效益等方面带来了影响，所以必须要合理选择使用。在进行压力机相关设备的选择时，首先需要对设备类型进行确定，完成合理的规格选取。其次要围绕名义压力进行科学的分析，掌握其允许负荷，以保证器件的稳定运行。再者要对设备展开功能和性能方面的核算处理，确保其能够满足相关工艺处理的需要。最后则是要围绕闭合高度及台面尺寸等相关参量和实践应用环境展开选择。为进一步延长冲压设备的使用寿命，所选择的压力机，其能够承载的冲压力（F压）为1.3～2倍总冲压力。此处选1.5倍。即，F≥1.5F总=1.5×235754N=353631N≈354KN。综合上述，选得开式压力机型号为：J23-40标准型固定台压力机：公称压力：400KN；；滑块行程：100mm；调节行程：100～10mm；；；最大封闭高度：300mm；；；；工作台板厚度：80mm。图1.6压力机1.10标准件确定在本节的设计分析中，探讨内容主要集中为模架、弹性元件等相关构件尺寸以及性能参数的研究。1.10.1模架确定模架能够结合结构的不同进行四个部分的划分，即上、下模座、导柱、导套等。从实际应用情况来看，普遍应用的模架能够进一步划分为滑动以及滚动两类不同的发展导向的模架。相比较后者而言，前者的应用更加具有普遍性。就后者来说，其滚珠分布于导套内，且彼此镶嵌成行，基于其自身和导柱的匹配完成了高度的控制，在一定程度上实现了无间隙配合，因此能够发挥较高的导向精度控制性能，当下在精密冲裁模具制造加工中应用尤为普遍。1.模架分类结合导柱在布置方面所采取的差异化形式，能够对模架结构按照对角、中间、后侧以及斜导柱结四类结构的划分。需要强调的是，在四类结构中，只有中间导柱模架系统在物料输送期间，只能完成横纵方向上物料的传输，其余结构均能够进行任意方向上的送料处理。另外中间以及斜导柱模架普遍在中小型模具之中应用，避免应用期间出现错装等问题，其在直径参数上往往需要留有2~5mm的差距。2.设计要点(1)导柱和导套。导柱一般而言位于下模座位置，导套则固定于上模座位置，在展开具体选型和应用时需要结合相关的手册灵活科学的完成选择。通常情况下再导柱以及导套配合使用时，两者间隙需要控制为H7/h6，部分情况下也可以受H6/h5；导柱、下模座以及导套、上模座间对应参数水平为H7/r6。导套同上模座所衔接的整体长度需要低于后者后续参量的2~5mm；模具当维持于闭合状态时，导柱上端面同上模座上平面需要有高于5mm的直线距离差距(2)下模座。为了便于日常漏料送料的高效进行，往往需要设置更大的漏料孔，这样才能够促使其相比较漏料尺寸来说更大，整个形状结构也更为简单，加工处理更加容易进行。(3)上模座。首先需要就上平面位置进行浅槽的处理，将其连接于安装导套的间隙，以此规避真空问题的发生。(4)材料选用。上、下模座均应用了。导柱、导套则是选择了20钢。结合凹模整体规格大小，[6]P3页，选用规格为500×160×200-01GB/T23561.4－2009滚动导向四导柱模架。基于上述参数可以得知，上模座大小参量为23564.4－2009，下模座尺寸为500×160×50，GB/T23562.4－2009，2861.2－2008，导套尺寸为32×120×38GB/T2861.4－2008，钢球保持圈32×39.5×84GB/T2861.5－2008，弹簧2×37×87GB/T2861.6－2008，压板16×20GB/T2861.11－2008，螺钉M6×16GB/T70.1—2008。上模座、下模座材料为：45钢导柱材料为：20Cr导套材料为：20Cr弹簧材料为：65Mn模具闭合高度为261.5，200<261.5<200+100，故符合要求。1.10.2上模螺钉确定在上模螺钉设置选择方面，首先需要进一步分析凸模固定板的大小。因前文已知其尺寸，参考相关文献资料页，可知在这一方面能够进行数量为10个，且分布体现出均匀性和对称性的内六角圆柱头螺钉M12的选择，其在世纪定位设置时的大小为，内螺纹通常需要分布在凸模固定板为重，。螺钉相关性能参数：。材料45钢，硬度范围。1.10.3上模销确定参考前文可知，凸模固定板体积参量等同于，查阅3]，可知，圆柱销φ12的数量可以定为2个，对应尺寸是。圆柱性能参量具体如下：销GB/T119.1－200012m6×70。材料45钢，热处理硬度。1.10.4下模螺钉确定根据凹模的大小尺寸500×160×42，得，内六角螺钉M12数量设置为10个，尺寸为螺钉相关性能数据：。材料：45钢，硬度范围：。1.10.5下模销确定围绕前文已知的凹模外观大小数据可得，下模座整体高程，页，得，圆柱销φ12数量选择为2个，便能满足相关工作开展的需要，定位大小规模为：464×80。圆柱销相关性能参数，GB/T119.1－200012m6×60。材料45钢1.10.6卸料螺钉确定卸料螺钉共8个。在螺钉选取方面，本文主要应用了圆柱头内六角卸料螺钉，通过相关表格内容和辅助资料的查询得知其螺纹是M10，螺纹左右端相距10mm；圆柱头径长为：φ18mm，整体高：h=12mm；圆柱体直径是：φ12mm，总长为L=90mm，卸料螺钉的活动距离为16.5，为进一步保证其长度参量的合理科学，要进一步调整为18mm。为便于后续建模工作的顺利展开，冲模在第一次加以冲压处理时，若维持在闭合状态，则此时在卸料螺钉头以及上模座顶面之间，两者需要形成5mm上下的高程差异，通常情况下控制为5mm即可，此时后者为通孔，径长参数为φ19.5mm。卸料螺钉相关特性和尺寸参数：7650.6－2008。卸料螺钉材料：45钢1.10.7卸料弹簧设计从而得到弹簧整体尺寸大小为：TF30—75。材料：50CrVA模具闭合时弹簧高度为75-34=41mm，由于安放弹簧需足够空间，凸模固定板与卸料板间空隙为16mm，因此放置弹簧空间不够，凸