方形类件连续模设计

李重儒 孙殷楠 高堃 荆树浩 王伟棋 安锐

1.冲压件的工艺性分析

1.1冲裁件工艺性分析

1.1.1形状和尺寸

该工件形状外形规则，无凹陷、无悬臂和狭槽及其他形状的突变，工件外形无尖角，适合用冲压方法生产。

1.1.2精度和粗糙度

该工件的尺寸不多且精度要求较低，因此采用一般冲模进行普通冲裁即可满足要求，不需采用精密冲裁。

1.1.3冲压加工的经济性分析

该工件是大批量生产，故采用冲压模具进行生产可以取得良好的经济效益，可以降低工件的生产成本。

2.冲压工艺方案的确定

由分析可知，该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：

方案一：采用单工序模生产。

方案二：采用复合模生产。

方案三：采用连续模生产。

现从生产效率、模具结构和模具寿命等方面考虑，分析各工艺方案特点：

方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高，生产效率低，难以满足大批量生产生产效率高的要求。

方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度较大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的废料影响冲压速度，操作不方便。

方案三只需要一套模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。

经过比较，根据经济的承受能力和设计的需要，再结合工件的材料力学性能，采用方案三最合适。

3.主要设计计算

3.1排样方式

采用有废料直排排样方式。根据工件外形轮廓尺寸，知工件间搭边a1=1.0mm，侧面搭边a=1.2mm，Δ=0.15。

条料宽度: 

步距:     

查表7 -19[1]选用板料规格为750mm×1500mm×1.5mm的板料。

计算一个步距材料利用率：

计算整张板料材料利用率：

采用横裁裁板条数：    取整数n1=64

每条料可裁件数：       取整数n2=28

每板总件数：

最终排样如图1所示。

      图1 排样图

3.2压力中心的确定及计算

如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具、滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。压力中心计算图如图2所示；

图2 压力中心计算

根据 ，

计算得

结果压力中心坐标为x0=28，y0=19.6。

3.3冲压力的计算

该模具采用连续模，选择刚性卸料、下出件方式。冲压力的相关计算如表1所示。

表1 冲压力计算

计算分类	项目	公式	结果	备注
冲压力	冲裁力		65KN	查表7-13[2] 材料抗剪强度取 =400MPa
	推件力		14.3KN	查表2-38[2] ， 凹模刃口高度 h=6mm
	总冲压力		79.3KN

3.4工作零件刃口尺寸计算

落料模以凹模为基准，间隙取在凸模上。由于凹模孔形较复杂，故采用配合加工法。计算见表2。

表2工作零件刃口尺寸计算

尺寸及分类			冲模间隙	磨损 系数	计算公式	制造 公差	计算结果
落料模	凹模			查表 2-31[1] x=1
				x=1
				x=1
				x=1
	凸模	相应凸模按凹模尺寸制作，保证双面间隙在Zmin～Zmax之间

4、选定冲压设备

由总冲压力、模具闭合高度、冲床工作台尺寸，查表9-13[1]选用开式压力机。

主要技术参数如下：

公称压力：100KN

滑块行程：60mm

最大闭合高度：180mm

封闭高度调节量：130mm

工作台尺寸（前后×左右）：240 mm×360 mm

工作台孔尺寸（直径×前后×左右）：φ180 mm×130 mm×260 mm

而模具的闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系式确定，即：

此式满足要求，故所选压力机可以满足模具工作要求。

参考文献

[1] 王孝培.冲压设计资料[M].北京: 机械工业出版社，1995.

[2] GB2851～2875-81.冷冲模国家标准[S].北京：中国标准出版社，1984.

[3] 肖景容，姜奎华.冲压工艺学[M].北京: 机械工业出版社，1999.

[4] 李天佑.冲模图册[M].北京: 机械工业出版社，1988.

[5] 王新华, 袁朕富.冲模结构图册[M].北京: 机械工业出版社，2006.