Nov 11, 2021
王穩(wěn)
(蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院,太倉 215400)
據(jù)此,完成此工件需要沖孔、落料兩道工序??蛇M(jìn)行的沖壓工藝方案有四個(gè):
方案一:四副模具。落料、沖孔復(fù)合(沖φ20mm孔);彎曲(外角彎曲、內(nèi)交彎曲180°);彎曲(內(nèi)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(nèi)角);沖孔(同方案一)。
方案三:三副模具。沖孔、切斷、外角彎曲級(jí)進(jìn)沖壓;彎曲(彎兩內(nèi)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(jí)進(jìn)模連續(xù)沖壓。
比較以上四套方案,分析如下。方案四效率高,但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造周期長、成本高,安裝、調(diào)試、維修困難,適于大批量生產(chǎn),與產(chǎn)品生產(chǎn)批量不合,不予采納。
方案二的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡單,制造周期短,但模具壽命長,彎曲時(shí)定位可靠、基準(zhǔn)統(tǒng)一,操作方便;缺點(diǎn)是需要四副模具,工序較分散,占用設(shè)備和人員較多,不能有效減少工作時(shí)間,工作效率低。方案三與方案二在彎曲工藝上沒有區(qū)別,只是采用了結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的級(jí)進(jìn)、復(fù)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(shí),材料精度需嚴(yán)格控制。對(duì)于本項(xiàng)目要求,方案三應(yīng)不如方案二合理。
方案一與方案二比較,模具數(shù)量相同,且第6、7工序的模具結(jié)構(gòu)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(fù)雜。
除此,方案一具有方案二的所有優(yōu)點(diǎn),且由于外角彎曲時(shí)預(yù)彎內(nèi)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(xiàng)目質(zhì)量要求,選擇方案一最為合理。
4 相關(guān)工藝計(jì)算
4.1 計(jì)算彎曲件展開長度
由于制件相對(duì)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(jì)算。查表得四個(gè)圓角的中性層內(nèi)移系數(shù)為x=0.32。
4.2 沖裁排樣設(shè)計(jì)
排樣的選擇依據(jù)有很多,如圖3、圖4所示。就企業(yè)而言,大都會(huì)對(duì)材料的利用率進(jìn)行判斷。根據(jù)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(jié)構(gòu),降低沖裁力。當(dāng)然,這種方法也有弊端,如因條料本身公差及條料導(dǎo)向公差影響,導(dǎo)致沖裁件的公差等級(jí)較低。
同時(shí),因模具單面受力,會(huì)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(zhì)量。
根據(jù)材料利用率,本設(shè)計(jì)選用排樣2的方案。
4.3 沖壓力的計(jì)算彎曲外角、預(yù)彎內(nèi)角。采用校正彎曲,忽略壓料力,根據(jù)沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-11的單位面積校正力數(shù)據(jù)(取50MPa),計(jì)算彎曲力:
F校=AP=8450 (6)不計(jì)內(nèi)角彎曲,自由彎曲力計(jì)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(jié)束的自由彎曲力;B為彎曲件的寬度; r為彎曲件的內(nèi)彎曲半徑;t為彎曲件材料厚度;σb 為材料的抗拉強(qiáng)度;K為安全系數(shù),一般取K=1.3;a為系數(shù);c為系數(shù)??倹_壓力為:
F=F自+F校=16291 (8)選擇沖壓設(shè)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(jī)。根據(jù)沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)以及壓力機(jī)參數(shù),考慮壓力機(jī)行程應(yīng)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(yīng)選用合適壓力機(jī)。
5 結(jié)語通過方案設(shè)計(jì)可以看出,方案的設(shè)計(jì)與制定必須通過項(xiàng)目組提供的所有信息進(jìn)行設(shè)計(jì),并與沖壓工藝相結(jié)合,深入挖掘這些信息對(duì)應(yīng)的技術(shù)內(nèi)涵,前呼后應(yīng),全面兼顧,才能設(shè)計(jì)出合理的沖壓方案。
模具方案設(shè)計(jì)中,滿足加工工藝的同時(shí),必須綜合考慮生產(chǎn)效率、模具成本、生產(chǎn)條件、經(jīng)濟(jì)成本等多方面因素,從而達(dá)到方案的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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