材料成型及控制工程论文

材料成型及控制工程论文内容摘要：

得来，所以由公式得，  4 9. 71 6 .7A  ，    ，    。 排样图的设计 设计多工位级进模时，首先要设计条料排样图，这是设计多工位级进模的重要依据。 条料排样图一旦确定，也就确定了一下几方面： 1） 被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序； 2） 模具的工位数，及其作业内容； 3） 确定了被冲零件排列式样（单排、双排、多排），方位（正排、斜排）等。 并反应出材料利用的高低； 4） 确定了模具步距的公称尺寸和定距方式； 5） 条料的宽度 、条料纹向与送料方向的关系； 6） 条料载体的设计形式； 7） 基本上确定了模具的结构； 多工位级进模条料排样图设计得好坏，对模具设计的影响是很大的。 排样图设计错误会导致制造出来的模具无法冲制零件。 一般在设计多工位级进模条料排样图时，要拿出多种排样方案，加以比较、归纳、综合，最后得出一个最佳方案。 多工位级进模条料排样图设计是否最佳方案，首先要看工位分布是否合理、条料能否在连续冲压过程中通畅无阻；是否便于使用、制造、维修和刃磨；是否经济合理。 排样图的设计 条料排样图直接关系到级进模设计，因此在设计排样图时 ，主要需考虑到以下几个因素。 1） 送料方式：高速冲压的多工位级进模，用自动送料机构送料，用导正钉精确定距；手工送料则多用侧刃定距，用导正钉精确定距。 2） 冲压零件形状分析：每一个冲压零件都有它的一些特点，因而在设计条料排样时，必须对这些特点加以分析、研究。 3） 模具的具体结构和加工工艺性：在设计条料排样图的同时，必须考虑模具的具体结构，要把每一个环节，没一个具体部分的装配关系，装配顺序，以至对没部分的加工方案等都要考虑全面。 这样，设计出来的条料排样图才能够指导模具设计。 4） 被加工材料：多工位级进模对被加工材料的要求都是很 严格的。 在设计排样图时，对材料的供料状态、被加工材料的机械性能、材料厚度、条料宽度与材料纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。 5） 正确安排侧刃孔与导正钉孔：导正钉孔与导正钉的位置安排对于多工位级进模的精确定位时很关键的。 6） 分段切除过程零件形状连接方式的选择：多工位级进模的分段切除的排样图，其连 8 接方式基本上可以分为三种：即搭接、平接和切接。 搭接最有利于保证冲件的连接质量，因此在分段切除过程中绝大部分都采用搭接连接方式。 7） 载体：条料载体是条料在送进过程中，经过不断地冲切余料，条料内连接冲压零件运载前进的这部分材料称 为条料载体。 条料载体分为：双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。 8） 工位的确定与空位工位：在划分工位时，对零件要求精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好，以避免步距误差影响精度要求。 对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分也应当在同一工位一次加工成形。 这样不仅保证了尺寸精度，并且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。 在排样图中，增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了便于模具设置特殊结构。 9） 各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则： 在一般冲冷 模设计中，各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。 但是在多工位级进模连续冲压时，常有一些不同之处，如果在设计条料排样图时，没有很好的掌握这些特点和内在关系，会使模具的设计与制造走弯路，甚至影响模具顺利冲制和冲压零件的质量。 在本设计属于冲裁弯曲多工位级进模，应冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，再进行弯曲。 10） 冲裁力的平衡：力求压力中心与模具中心重合，其最大偏移量不超过模具长度的 1/6（或宽度的 1/6）；同时要分析多工位级进模在冲压过程中可能产生的侧向力的部位，大小和方向，力求抵消侧向力。 排样图的设计 方案与比较 1）绘制排样图 绘制排样图过程： ○ 1 首先根据已绘制的零件图、零件展开图的形状、特点，初定采用单排。 ○ 2 零件的排样方式有两种，直排和斜排。 ○ 3 初步估计工位数，以排样基准线为准画一排零件的展开图。 ○ 4 按零件图的形状，考虑对弯曲、成形部分分解加工工序。 ○ 5 综合考虑产品各内孔外形和各分解加工成新的内 容，共分多少工位，以及各工位加工 内容。 2）两种方案的比较 直排：虽然这种排样方式比较简单，但是经计算，其材料利用率不足 30%，所以不可取。 斜排：排样结构紧凑，经计算，除去料头料尾，其材料利用率可超过 70%（详见），而且方案可行，故采用斜排的方式。 如下图： 9 图 32 排样图 工位 ○ 1 ：冲定距侧刃槽； 工位 ○ 2 ：冲周边余料； 工位 ○ 3 ：空工位； 工位 ○ 4 ：冲制件上的孔； 工位 ○ 5 ：切断制件、弯曲成型。 该方案较好的解决了最后一个工位的动作，即切断制件，同时利用两个弯曲凸模不同高度进行向上弯曲以及向下弯曲；另外，也较好的解决了各凸模之间的干涩问题，又使各凹模壁厚比较合理。 步距与步距精度 级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。 步距的 精度直接影响冲件的精度。 步距基本尺寸的确定 10 图 33 冲件步距与条料宽度 查《多工位级进模设计与制造》 P44 表 32 得，工件间的搭边值 a=，工件与条料间的搭沿值 a1=。 条料宽度 1253c o o ain   其中 a1—— 条料与工件间的搭沿值，为。 所以  mm。 步距的基本尺寸 in in MBS 。 步距精度 步距的精度直接影响冲件的精度。 由于步距的误差，不仅影响分段切除余料，导致外形尺寸的误 差，还影响冲件内、外形的相对位置。 也就是说，步距精度愈高，冲件精度也愈高，但步距精度过高，模具制造也就愈困难。 所以步距精度的确定必须根据冲件的具体情况而定。 影响步距精度的因素很多，但归纳起来主要有制件的精度等级、制件形状复杂程度、制件的材质和厚度、模具的工位数，以及冲压时条料的送进方式和走距方式等。 由实践经验总结出多工位级进模的步距精度可由下式确定： kn32  式中 δ —— 多工位级进模步距对称偏差值； β —— 制件沿 条料送进方向最大轮廓基本尺寸（指展开后）精度提高三级后的实际公差值； n—— 模具设计的工位数； k—— 修正系数，查《多工位级进模设计与制造》 P127 表 51，取 k=1。 如图 33 所示，排样图中沿送料方向的最大轮廓尺寸为 ，共分为 5 个工位。 11 尺寸 的 IT14 级公差值为。 模具的双面冲裁间隙为 [,]mm。 所以式中 β =， n=5， k=1， 带入公式计算得 33  kn 所以这副多工位级进模的步距公差为177。 材料的利用率 排样的材料利用率（除去料头料尾）： %% 3 72%100BSA  第四章 模具工艺计算 凸、凹模间隙值的确定 材料为 08钢，厚度为 1mm。 对冲裁，其凸、凹模间隙值可查《冲压工艺及冲模设计》 P41 表 34 得冲裁模初始双面间隙 Z=[,]。 对弯曲，其 凸模和凹模之间的间隙值可由下式来决定： nttZ  max 式中 Z—— 弯曲凸模与凹模的单面间隙（ mm）； tmax、 tmin—— 材料厚度的最大尺寸和最小尺寸（ mm）； n—— 间隙系数。 查《冲压工艺及冲模设计》 P155 表 410 得， n=。 计算得，单面间隙为 Z=。 公称压力的计算 压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。 计算总冲压力 F 时，原则上要计算同时发生的所有的力，但由于弯曲力、卸料力、推件力、顶件力与冲裁力相比较小，所以计算公称压力的时候，可只计算冲裁力，而忽略其 他三种力，并相应的提高。 冲裁力计算公式： LtF  式中 L—— 冲裁轮廓线总长度（ mm）； t—— 板料厚度（ mm），此处 t=1mm； τ —— 材料抗剪强度（ MPa），查表 08 钢τ =310MPa。 据排样图，工位一中冲裁力为   1  工位二： 1 8 0F 52  工位三：空 工位； 工位四：   . 3F 44   工位五： N8 0 0 03 1 5 。 2 8 8K N2 4 0K 总公称压力 ＞。 压力设备的选择 根据以上计算，查《简明冲压模具设计手册》 P452 表 92，选压力机型号为 J2340，其参数为：公称力 =400KN，滑块行程： 100mm，模柄尺寸： Φ 50mmx70mm。 压力中心的确定 冲裁时的 合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，成为模具压力中心。 如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致的话，在冲压过程中就会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 通常利用求平行力系合力作用点方法确定模具的压力中心。 12 图 33 压力中心的计算公式： niin。