U形支板冲压模具设计(3)

2.2工艺方案比较及确定

2.2.1 方案的确定

该零件包括落料,冲孔,弯曲3个基本工序，可以采用以下3种工艺方案： 方案一：直接每道工序一个模具。 方案二：采用冲孔落料弯曲的级进模具

方案三：采用先冲孔再落料的复合模具具,在单工序弯曲。

2.2.2 方案比较

方案一:模具结构相对而言比较简单，经济性高，但相对精度较低，不能很好的保证产品的允许公差尺寸。

方案二:先采用冲孔来定位工件毛坯料，然后再落下成品,复合模具。既能很好的保证工件有一定的定位精度，又能减少一次冲压的合力，并且保证机构能在相对小的载荷下工作。

方案三：采用此种生产方式可以大大的提高工作效率，而且可以提高毛坯料的利用效率，但是该种方式会大大增加压力机的吨位，在实际生产中还得考虑减噪、安全、灵活等。况且该零件垫片本来就已经属于尺寸较大的工件了，采用一次落两个会使模具的体积扩大，不便于装卸等。

综上所述以及实际生产的相关条件和要求，我决定选择第二种方案。

2.3冲压工艺与模具设计的内容及步骤

冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产综合考虑,选择全性各个方面和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案和模具结构，应使冲压件的生产在保证达到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能降低冲压件的工艺成本和保证安全生产。一般来讲，设计的主要内容及步骤包括：成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全。

1. 零件及其冲压工艺分析

根据冲压件产品图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能,并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件/生产

批量等因素，分析零件的冲压工艺性能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、供序数目、工序顺序及组合方式等。

工艺参数指制定工艺方案所依据的数据,计算有两种情况,第一种是工艺参数可以计算的比较准确，如零件材料的排样利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二重视工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件的坯料展开尺寸。

2.4零件及其冲压工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单单等等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。对几何形状的要求是冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些形状所组成，使排样时废料最少；冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凸模折断；冲裁件的外形或内形的转角出，要避免夹角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时的在尖角处开裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。对精度的要求是冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达

2.5 弯曲工艺计算

（1）无圆角半径（较小）的弯曲件（r〈0.5t）根据毛坯与制件等体积法计算。

（2）有圆角半径（较大）的弯曲件（r>0.5t）根据中性层长度不变原理计算。因为r=2>0.5t=0.5*2=1mm,属于有圆角半径(较大)的弯曲件.所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算.视直边区在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算.

① 变形区中性层曲率半径p

P=r+kt=3+0.38*1.2=3.456(mm) LZ=∑l+∑A

其中 A=(180°-β)∏/180°*ρ(中性层圆角部分的长度)

该零件的展开长度为

Lz≈147(mm)

以上格式中 P---中性层曲率半径,mm; k---中性层位系数,查表得k=0.16 r---弯曲内弯曲半径,mm t---弯曲件材料厚度,mm LZ----弯曲件的展开长度,mm a-----弯曲中心角 β---弯角

2.6搭边

冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间留下的工艺预料称为搭边。搭边的作用是避免因误送发生零件缺角、搭边或尺寸超差；使凸凹模刃口受力均匀，提高模具的使用寿命及冲裁件的断面质量,此外利用搭边还可以实现模具的自动送料。

搭边的合理数值主要取决与冲裁件的板料厚度、材料性质、外廓形状及尺寸大小等。一般来说，材料硬时，搭边值可取小些；软材料或脆性材料，搭边值可取大些；板料厚度大，需要的搭边值大；冲裁件的形状复杂，尺寸大，过度圆角半径小，需要的搭边值大；手工送料或有侧压板导料时，搭边值可取小些。

链板片搭边设计： 查表得a1=3mm。

2.7送料进距

模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料进距或步距。当单个进距内只冲裁一个零件时，送料进距的大小等于调料上两个对应点之间的距离。

A=D+a1（2.2）

式中：A为送料进距，单位mm；D为平行于送料方向的冲裁件宽度，单位mm；a1为冲裁件之间的搭边值，单位mm。

所以板的送料进距为：A=D+a1=30

2.8条料宽度

冲裁前通常需要按要求将板料裁剪为适当宽度的条料。为保证送料顺利，不因过宽而发生卡死现象，条料的下料公差规定为负偏差。条料在模具上送料时，一般都有导料装置，有时还要使用测压装置。

条料宽度： B=L+2a+Δ（2.3）

式中：B为条料宽度，单位mm；L为冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸，单位mm；a为冲裁件与条料之间的搭边，单位mm；Δ为条料下料时的下偏差值，单位为mm。

所以条料宽度 B=L+2a+Δ=155

2.9排样设计与计算

根据冲裁件形状特征，质量要求，模具类型与结构方案，材料利用率等方面因素进行冲裁件的排样设计。鉴于生产批量大重点考虑节省材料，提高材料利用率排样方式显得尤为重要。该零件材料厚度较大，尺寸大，因此可采用直排的排样方式。如图4.1.1所示：

图4.1.1 排样图

由零件图算得一个零件的面积为3788.48mm2,一个进距内冲1件，因此材料

的利用率为：η=A/BS=3788.48/155x30×100%=81.5%

2.10冲裁力的计算与压力机的选择

根据冲裁件尺寸，排样图和模具结构方案，计算冲裁力，卸料力，推件力，及总冲压力，并计算模具的压力中心。根据冲压总力，冲件尺寸，模架类型与精度等初步选定压力机的类型与规格。

2.10.1 冲裁力的计算

本模具采用刚性卸料装置和下出料方式，考虑到在实际生产中模具间隙值的波动及均匀性，刃口磨损，材料机械性能及厚度的波动，润滑情况等因素对冲压力的值都有影响

冲孔力

由[2]得冲裁力的计算公式

F冲孔孔=KLtτ

（3.1）

式中： K—系数，K=1.3；

L—冲裁周边长度（mm）； t—冲裁件的厚度（mm）； τ

—材料的抗剪强度（MPa）。

F冲孔孔=KLtτ

=1.3×31.42×2×350×1.2 =34.3（kN）

落料力

F落料=KLtτ

（3.2）

式中： K—系数，K=1.3；

L—冲裁周边长度（mm）； t—冲裁件的厚度（mm）； τ

—材料的抗剪强度（MPa）。 F落料=KLtτ

=1.3×345.78×350×1.2 =188.8（kN）

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