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一种基于压板生产的双工位级进模设计
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董济帅战文王琛初岩
摘要
基于压板生产要求,本文设计了一套实现冲孔、切断、弯曲的双工位级进模。根据压板图样对压板进行工艺性分析,制定工艺方案,采用冲孔工位,切断、弯曲复合工位的双工位级进模,提高生产效率;采用少废料排样,提高材料利用率,降低生产成本。计算冲压过程所需的冲裁力、卸料力和弯曲力等,选择合适的压力机。设计模具结构,并对模具工作过程进行说明。该设计满足生产要求,具有一定的参考价值。
关键词
压板;双工位;级进模;冲压力
中图分类号:TG386????????????文献标识码:A
DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.053
1工艺性分析
压板材料为10钢,10钢为优质碳素结构钢,塑性好,焊接性能好,适合冲孔、剪断、弯曲加工。
压板上的冲孔为长26mm、宽10mm的槽形孔,形状简单,大小适中,符合冲裁的要求。压板的形状简单、结构对称,无复杂弯曲曲线,符合弯曲要求。
弯曲件内外转角,避免尖角且尽量圆弧过渡,可以避免磨损过快、方便模具加工以及减少冲压与热处理时的开裂。弯曲件的圆角半径一般应满足R≥0.5t,其中t为板料厚度。该压板无尖角,且圆角半径合理。
压板未给出公差要求,故多数尺寸公差按照GB/T15055—2007规定处理。
2工艺方案制定
2.1级进模工位方案设计
为提高生产效率,减少工位数,防止在加工过程中出现偏移、错位现象,采用双工位级进模。第一工位为冲孔工位,第二工位为切断、弯曲工位,采用复合模完成。
其中,第二工位的复合模的冲压过程是先进行切断,再分两次U型弯曲完成整个弯曲过程。两次U型弯曲示意如图1,图2所示。
2.2排样设计
压板精度并未做出较高的精度要求,为提高材料利用率,减少工艺废料,便于完成加工,本文采用少废料排样[1],并且采用横向排样布置。
3工艺设计计算
3.1压板展开尺寸计算
查阅[2]可得展开长度
L=l1+2l2+2l3+2πR(1)
其中,l1=54mm,l2=17mm,l3=10mm,R3=3mm。故L=127mm。
由于采用少废料排样,步距大小可直接采用工件长度的值,即为127mm。对于宽度尺寸,条料下料宽度偏差Δ在t=3,B=30的条件下取0.5mm。
所以,条料宽度为:
B?=30?mm(2)
导料板之间的距离为:
A=B+c(3)
其中,c为条料与导料板之间的间隙,由于设置侧压装置,故c为条料与导料板之间的单边间隙。经查表[3]可得在t=3,B=30且有侧压装置时,c=5mm。故可得A=35mm。
3.2冲压力的计算
模具共有两个冲裁区,冲裁力可通过下式进行求解:
F=KLtτb(4)
其中,K——安全系数,一般取1.3;
L——剪切长度;
t——板料厚度,为;
τb——板料的抗剪强度,板料为10钢,此处取360MPa。
式(4)中两个冲裁区的L是不相同的,第一个冲裁区的剪切长度是冲孔的孔轮廓长度,为30mm。
第二个冲裁区的剪切长度是切断的长度,此处即单侧的条料宽度,为30mm。
分别将剪切长度数值带入求得:
F=117093.6,F=42120
又卸料力
F=KF(5)查表,K取0.03,故可得F=3512.8N
推件力
F推=K推F(6)
其中,凹模孔口內的料的件数为1。K推经查表可知应取0.045,故:
F推=5269.2N
下面对第二工位的弯曲力进行计算。
第二工位第一次弯曲力的计算公式[2]为:
F=(7)
其中,K——安全因数,取1.3;
B——弯曲件宽度,30;
t?——弯曲件厚度,3;
r——内圆弯曲半径(等于凸模圆角半径);
σ——材料的抗拉强度,335MPa。
第二次弯曲为校正弯曲,弯曲力经查阅[3]可得
FJ=qA(8)
其中,q——校正应力,经查表,取50
A——工件被校正部分在凸模运动方向上的投影面积为1800mm2
故可得:Fz=13718.3N;FJ=90000N。
由于顶件力和压料力与压力机的选择无直接关系,故本文不对顶件力和压料力的大小进行具体计算。
由于压力机的公称压力必须大于冲压工艺所用的冲压工艺力的总和,故先求出冲压工艺力之和为:
P=F+F+F+F+F+F(9)
代入数值得:P总=271713.9N
3.3压力机的选择
一般情况下,压力机的公称压力应大于或等于冲压总压力的1.3倍。所以,P≥1.3P=353228.1N。故选择公称压力为400KN的J23-40型号压力机。
4模具结构及工作过程
由于本设计采用少废料排样,直接使用导料板进行导料以避免使用其他导料零件损伤压板。由于排样方式限制,不宜使用挡料销进行挡
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