Nov 11, 2021
王穩
(蘇州健雄職業技術學院,太倉 215400)
據此,完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。可進行的沖壓工藝方案有四個:
方案一:四副模具。落料、沖孔復合(沖φ20mm孔);彎曲(外角彎曲、內交彎曲180°);彎曲(內角彎曲)。
方案二:四副模具。落料、沖孔符合(同方案一);彎曲(彎兩外角);彎曲(彎兩內角);沖孔(同方案一)。
方案三:三副模具。沖孔、切斷、外角彎曲級進沖壓;彎曲(彎兩內角,通方案二);沖孔(同方案一)。
方案四:一副模具。所有工序組合,采用多工位級進模連續沖壓。
比較以上四套方案,分析如下。方案四效率高,但模具結構復雜,制造周期長、成本高,安裝、調試、維修困難,適于大批量生產,與產品生產批量不合,不予采納。
方案二的優點是模具結構簡單,制造周期短,但模具壽命長,彎曲時定位可靠、基準統一,操作方便;缺點是需要四副模具,工序較分散,占用設備和人員較多,不能有效減少工作時間,工作效率低。方案三與方案二在彎曲工藝上沒有區別,只是采用了結構較復雜的級進、復合模,比方案二少用一副模具,但模具制造成本并不更低。
由于落料搭邊,材料利用率稍高,但剪裁條料時,材料精度需嚴格控制。對于本項目要求,方案三應不如方案二合理。
方案一與方案二比較,模具數量相同,且第6、7工序的模具結構也完全相同,僅在第10、11工序,方案一的模具比較方案二的稍復雜。
除此,方案一具有方案二的所有優點,且由于外角彎曲時預彎內角,使得本來四處直角彎曲的兩直邊均得到校正,制件的回彈比方案二好,且容易控制。
綜上分析,考慮本項目質量要求,選擇方案一最為合理。
4 相關工藝計算
4.1 計算彎曲件展開長度
由于制件相對彎曲半徑(查資料得)為r/t=0.4<0.5,則按中性層展開長度計算。查表得四個圓角的中性層內移系數為x=0.32。
4.2 沖裁排樣設計
排樣的選擇依據有很多,如圖3、圖4所示。就企業而言,大都會對材料的利用率進行判斷。根據材料利用率,排樣方法一共有三種,有廢料、少廢料和無廢料。
也可以以選擇少、無廢料的派樣方法,以簡化模具結構,降低沖裁力。當然,這種方法也有弊端,如因條料本身公差及條料導向公差影響,導致沖裁件的公差等級較低。
同時,因模具單面受力,會加劇模具的磨損,降低模具的壽命,直接影響沖裁件的斷面質量。
根據材料利用率,本設計選用排樣2的方案。
4.3 沖壓力的計算彎曲外角、預彎內角。采用校正彎曲,忽略壓料力,根據沖模設計手冊表3-11的單位面積校正力數據(取50MPa),計算彎曲力:
F校=AP=8450 (6)不計內角彎曲,自由彎曲力計算為:
F自= 0.7KBt2σb / r +t
= 0.7 1.3× ×(20+10)×1.52 ×383/1.5+1.5 (7)
= 7841 N
F自為沖壓行程結束的自由彎曲力;B為彎曲件的寬度; r為彎曲件的內彎曲半徑;t為彎曲件材料厚度;σb 為材料的抗拉強度;K為安全系數,一般取K=1.3;a為系數;c為系數。總沖壓力為:
F=F自+F校=16291 (8)選擇沖壓設備。各工序沖壓力均較小,工件尺寸也較小,
可選用可傾式開式壓力機。根據沖模設計手冊以及壓力機參數,考慮壓力機行程應大于工件高度兩倍的要求,兼顧模具大致尺寸及漏料方便,應選用合適壓力機。
5 結語通過方案設計可以看出,方案的設計與制定必須通過項目組提供的所有信息進行設計,并與沖壓工藝相結合,深入挖掘這些信息對應的技術內涵,前呼后應,全面兼顧,才能設計出合理的沖壓方案。
模具方案設計中,滿足加工工藝的同時,必須綜合考慮生產效率、模具成本、生產條件、經濟成本等多方面因素,從而達到方案的最優化設計。
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