一種基于壓板生產(chǎn)的雙工位級進(jìn)模設(shè)計

董濟(jì)帥　戰(zhàn)文　王琛　初巖

摘 要

基于壓板生產(chǎn)要求，本文設(shè)計了一套實(shí)現(xiàn)沖孔、切斷、彎曲的雙工位級進(jìn)模。根據(jù)壓板圖樣對壓板進(jìn)行工藝性分析，制定工藝方案，采用沖孔工位，切斷、彎曲復(fù)合工位的雙工位級進(jìn)模，提高生產(chǎn)效率;采用少廢料排樣，提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本。計算沖壓過程所需的沖裁力、卸料力和彎曲力等，選擇合適的壓力機(jī)。設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，并對模具工作過程進(jìn)行說明。該設(shè)計滿足生產(chǎn)要求，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞

壓板;雙工位;級進(jìn)模;沖壓力

中圖分類號： TG386 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.053

1 工藝性分析

壓板材料為10鋼，10鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，塑性好，焊接性能好，適合沖孔、剪斷、彎曲加工。

壓板上的沖孔為長26mm、寬10mm的槽形孔，形狀簡單，大小適中，符合沖裁的要求。壓板的形狀簡單、結(jié)構(gòu)對稱，無復(fù)雜彎曲曲線，符合彎曲要求。

彎曲件內(nèi)外轉(zhuǎn)角，避免尖角且盡量圓弧過渡，可以避免磨損過快、方便模具加工以及減少沖壓與熱處理時的開裂。彎曲件的圓角半徑一般應(yīng)滿足R≥0.5t，其中t為板料厚度。該壓板無尖角，且圓角半徑合理。

壓板未給出公差要求，故多數(shù)尺寸公差按照GB/T 15055—2007規(guī)定處理。

2 工藝方案制定

2.1 級進(jìn)模工位方案設(shè)計

為提高生產(chǎn)效率，減少工位數(shù)，防止在加工過程中出現(xiàn)偏移、錯位現(xiàn)象，采用雙工位級進(jìn)模。第一工位為沖孔工位，第二工位為切斷、彎曲工位，采用復(fù)合模完成。

其中，第二工位的復(fù)合模的沖壓過程是先進(jìn)行切斷，再分兩次U型彎曲完成整個彎曲過程。兩次U型彎曲示意如圖1，圖2所示。

2.2 排樣設(shè)計

壓板精度并未做出較高的精度要求，為提高材料利用率，減少工藝廢料，便于完成加工，本文采用少廢料排樣[1]，并且采用橫向排樣布置。

3 工藝設(shè)計計算

3.1 壓板展開尺寸計算

查閱[2]可得展開長度

L=l1+2l2+2l3+2πR （1）

其中，l1=54mm，l2=17mm，l3=10mm，R3=3mm。故L= 127mm。

由于采用少廢料排樣，步距大小可直接采用工件長度的值，即為127mm。對于寬度尺寸，條料下料寬度偏差Δ在t=3，B=30的條件下取0.5mm。

所以，條料寬度為：

B ?=30 ?mm（2）

導(dǎo)料板之間的距離為：

A=B+c（3）

其中，c為條料與導(dǎo)料板之間的間隙，由于設(shè)置側(cè)壓裝置，故c為條料與導(dǎo)料板之間的單邊間隙。經(jīng)查表[3]可得在t=3，B=30且有側(cè)壓裝置時，c=5mm。故可得A=35mm。

3.2 沖壓力的計算

模具共有兩個沖裁區(qū)，沖裁力可通過下式進(jìn)行求解：

F=KLtτb（4）

其中，K——安全系數(shù)，一般取1.3;

L——剪切長度;

t——板料厚度，為;

τb——板料的抗剪強(qiáng)度，板料為10鋼，此處取360MPa。

式（4）中兩個沖裁區(qū)的L是不相同的，第一個沖裁區(qū)的剪切長度是沖孔的孔輪廓長度，為30mm。

第二個沖裁區(qū)的剪切長度是切斷的長度，此處即單側(cè)的條料寬度，為30mm。

分別將剪切長度數(shù)值帶入求得：

F =117093.6，F(xiàn) =42120

又卸料力

F =K F （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(nèi)的料的件數(shù)為1。K推經(jīng)查表可知應(yīng)取0.045，故：

F推=5269.2N

下面對第二工位的彎曲力進(jìn)行計算。

第二工位第一次彎曲力的計算公式[2]為：

F = （7）

其中，K ——安全因數(shù)，取1.3;

B ——彎曲件寬度，30;

t ?——彎曲件厚度，3;

r ——內(nèi)圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）;

σ ——材料的抗拉強(qiáng)度，335MPa。

第二次彎曲為校正彎曲，彎曲力經(jīng)查閱[3]可得

FJ =qA（8）

其中，q——校正應(yīng)力，經(jīng)查表，取50

A——工件被校正部分在凸模運(yùn)動方向上的投影面積為1800mm2

故可得：Fz=13718.3N;FJ=90000N。

由于頂件力和壓料力與壓力機(jī)的選擇無直接關(guān)系，故本文不對頂件力和壓料力的大小進(jìn)行具體計算。

由于壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工藝所用的沖壓工藝力的總和，故先求出沖壓工藝力之和為：

P =F +F +F +F +F +F （9）

代入數(shù)值得：P總=271713.9N

3.3 壓力機(jī)的選擇

一般情況下， 壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓總壓力的1.3倍。所以，P ≥1.3P =353228.1N。故選擇公稱壓力為400KN的 J23-40型號壓力機(jī)。

4 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

由于本設(shè)計采用少廢料排樣，直接使用導(dǎo)料板進(jìn)行導(dǎo)料以避免使用其他導(dǎo)料零件損傷壓板。由于排樣方式限制，不宜使用擋料銷進(jìn)行擋料，故在沖孔工位和切斷、彎曲復(fù)合工位分別設(shè)有一個擋料塊以實(shí)現(xiàn)擋料。其中沖孔工位在連續(xù)生產(chǎn)中只需擋料一次，故可將擋料塊手動推出，必要時也可以加裝自動化設(shè)備。

5 結(jié)語

本文設(shè)計的雙工位級進(jìn)模，具有一定的創(chuàng)新性，以一個復(fù)合工位取代原來兩個工位來實(shí)現(xiàn)對壓料的切斷、彎曲，可以提高生產(chǎn)效率。采用少廢料排樣，可以降低生產(chǎn)成本，減少廢料浪費(fèi)。模具設(shè)計合理，操作簡便，能滿足壓板零件的生產(chǎn)要求，設(shè)計思路具有一定的推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]文建平.壓板沖孔、切斷、彎曲級進(jìn)模設(shè)計[J].鍛壓技術(shù)，2012，37（04）：90-93.

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