《沖壓模具設計與制作》配套案例庫：案例02-彈簧片沖壓工藝分析及冷沖模設計

案例二彈簧片沖壓工藝分析及冷沖模設計原始資料:工件名稱：彈簧片工件簡圖：如圖所示圖2-1工件簡圖圖2-1工件簡圖材料：QSn6.5-0.1Y厚度:0.5材料沖壓性能非常好，非常有利于沖裁。這個制件的結構并不怎么復雜，主體的部分為階梯圓筒形，可以用拉伸的方法進行成型。有一個Ф8mm的孔，孔與制件外圍的距離分別4mm、4mm，4mm,39mm.這些距離遠大于材料厚度0.5mm，是非常滿足沖裁的。沖裁時對孔徑的要求也是有一點的，通過查資料，此材料的抗剪切強度所對應的孔的直經(jīng)能滿足沖孔時的最小孔的直徑的要求，然而材料：QSn6.5-0.1Y本身就有非常好的沖裁性能，便于沖裁．工件別的好多尺寸也沒有標注尺寸公差，就可以把它當做自由公差，要想更好的進行設計，我們可以取合適的等級精度，若是這樣做的話，應該能達到本次課題的預期效果。1.工藝方案的確定工藝方案的確定就是確定相關的工藝工序，工藝工序之間的排列與合成，工藝參數(shù)。沖壓方案有好多種，我們要一個一個的方案，一個一個的工序去分析，在經(jīng)濟等因素的考慮下，選擇最合理的方案。第一種：利用單工序沖裁模，第一步落料，第二步?jīng)_孔，最后成型。在壓力機的一次作業(yè)行程中，在模具莫一工位中會完成莫一工序的沖壓。這樣的話，需要非常多的模具，就有很高的成本，但它有非常簡單的操作，也有利于維護與保養(yǎng)，最主要的是它還能大批量生產(chǎn)。從整體上看，優(yōu)點大于缺點。第二種：利用復合沖裁模，同時進行落料沖孔，最后成型。在模具的莫一工位上在同一時間完成兩個或者兩個以上的沖壓工序。因此，它不需要太多的沖裁模具，但對于沖裁模具的要求非常嚴格。并且很難維修保養(yǎng)，制造出來的精度也不高。并且在作業(yè)中，經(jīng)常出現(xiàn)問題。第三種：利用級進沖裁模，按照一定的順序，將沖裁件的全部工序在一次沖壓行程中完成，其中的條料會在不同的工位上完成沖裁。這樣就只需一個模具。這樣以來，對于精度的要求非常之高。有了非常復雜的操作，但同樣也有了非常少的成本。綜合上面三種方案優(yōu)缺點的分析，最適合本課題的應是第一種方案。可以在落料沖孔復合模和成型模上一次性的，非常迅速的完成作業(yè)。2.主要的設計及計算圖彎曲毛坯長度2.1毛坯尺寸的計算圖彎曲毛坯長度查閱資料得當時式中---彎曲件中心角()；r---彎曲件內(nèi)表面的圓角半徑(mm)；---彎曲件中性層系數(shù)；---應變中性層的曲率半徑(mm)。所以L展開為43mm。2.2排樣方式的確定在沖裁之前，必須要確定好排樣方式，排樣方式的合理會影響到材料的耗能，經(jīng)濟的利用，制件的質(zhì)量，模具的健康程度等。當生產(chǎn)大批量制件時，它的材料的成本占到?jīng)_裁件非常大的一部分，估計有60%，甚至比這還多，為了減少成本，減少浪費，應該使更多的材料都能用上。所以排樣的好與不好非常重要，而材料的利用率又決定了排樣的好與不好。材料的利用率等于零部件的表面積除以所用材料的表面積。η=(na/Ch)100%式中A---沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2）；n---一個進距內(nèi)沖件數(shù)量；C--條料寬度（mm）；h---進距（mm）。為了提高材料的利用率，減少成本。應該就要較少廢料的表面積。廢料又分為工藝廢料和結構廢料。零件與零件的廢料和料頭和料尾產(chǎn)生的廢料叫工藝廢料。而零件本身的輪廓產(chǎn)生的廢料為結構廢料。圖4-2排樣圖考慮到操作的方便，可以選作單排。圖4-2排樣圖材料的利用率：η=NA/CL式中A---沖裁件的表面積；N---一張板上沖件的總數(shù)目；L---板料的長度；C---板料的寬度。這一次用的是橫排利用率大概在65%左右。2．3載體的設置在沖壓的進行中，條料每一次向著前面送進的距離為步距，它的數(shù)值大小是排樣沿送進的方向兩個相鄰的毛坯之間的最小距離值。步距的公式為：S=L+a式中S---沖裁步距L---沿著條料送進的方向，毛坯的外形輪廓的最大寬度值36a---沿送進方向的搭邊值 1.5S=9.5若使對送進，定位和導正有著益處，并且使末尾一個工位前的條料的兩側的外形完整，應該采用雙側載體。2.4條料寬度的確定通過排樣結果確定毛坯所需要條料的寬度方向的最小尺寸為條料寬度。公式為C=D+2B+δ式中C--條料寬度的理論值44.5D---垂直于送料方向毛坯的最大輪廓尺寸。B---側搭邊值1.3（《沖壓工藝與模具設計》）δ---條料與板料之間的間隙0.5（《沖壓工藝與模具設計》表）該零件條料寬度的確定：B=43+2×1.3+=45.6mm2.5條料寬度，材料進距和材料利用率的計算通過查表得工件之間的搭邊值A=1.5mm，邊距搭邊值為B=1.3mm設送料進距為H,材料利用率為η則H=D+A=8+1.5=9.5mmC=D+2B=43+2*1.3=45.6mmη=253/45.6*9.5=0.582.6沖壓力的確定和壓力中心的確定QSN6.5-0.1Y所滿足的抗拉強度為350MPa1.落料力此模具的出料方式為固定卸料和后方出料。1）沖裁力。2）推件力，通過查表得出推件力系數(shù)k=0.05，凹模中的卡件數(shù)=h/t=6/3=2F沖＝nkf＝2×0.055×5＝0.55KN3）卸料力。通過查表得出卸料力系數(shù)K卸=0.05。F卸＝K卸F＝0.05×71.5＝3.5KN4）總沖壓力F1＝F+F推+F卸＝71.5+5+0.55+3.5=80.55KN壓力中心就在中點，因為此零件是一個旋轉(zhuǎn)件2.7壓力機的選擇可以選擇開式壓力機JB20-10。因為它的公稱壓力F=100kn大于總沖壓力，Hmax-5mm大于或等于Hm,Hm小于或等于Hm+10mm.它的滑行行程大于成型高度的2-2.5倍，它的工作臺面尺寸比模具尺寸大.2.8刃口分解設計對于一次性沖切的這樣的邊要么是有公差要求的，要么采用滑動配合方式的。為了方便加工，刃口分解必須要充分考慮加工成型方式和加工的設備。刃口分解與重組必須要朝著模具簡單的方向發(fā)展，最好有非常少次的分解的階段。重組之后應當有一個簡化，有應當?shù)膹姸龋螤钣幸?guī)律，方便加工的凹模和凸模。在以下情況下需要進行分解，第一種情況；零件的外圍表面有毛刺，且方向各不相同。第二種情況；形狀非常復雜，有的部位細而長，有的槽又非常的窄。分解后，內(nèi)輪廓和外輪廓在各個階段期間應保持圓滑和平直。分解還要滿足相應的零件的尺寸，精度和形狀的要求。避免過多的分段塔結點，避免塔接點在外形非常重要的地方和零件的薄弱之處。2.9刃口尺寸的計算由給出的題目可知，沖孔直徑和沖孔尺寸均為3.5mm沖孔凸模刃口尺寸落料凸模磨損后變小的尺寸，=（+-）=（-+-） 公差為IT14級時磨損補償系數(shù)=0.5。按板料厚度0.5mm，由表可獲得=0.120mm。所以落料凸模的刃口尺寸分別為：由表可知Zmax=0.1Zmin=0.06因此Φ6=（3.5+0.25×0.47+0.47/4-0.120）=3.6mm凹模為3.68mm3.模具主要零件設計3.1凹模和凸模模具的好壞體現(xiàn)在其工作的周期上，工作的壽命上，工作的性能上，以及成本上。然而模具的結構又決定了模具的好壞。那么我們又該如何把它的結構給設計出來呢。首先要把它的最基礎的結構框架給分析出來，從而把它的單位結構和形式給分析出來。而分析模具的結構的依據(jù)為工序的排樣。然后要把單位結構之間的關系以及零件之間的關系給分析出來。通過對該零件的分析，加工這個零件需要兩套模具。然而模具還可以有以下這樣的方式進行分類。其中的一種為正裝式模具，次模具是凹模組裝在下模座上，不管是工件的沖孔還是工件的落料，工件或者廢料很容易地落在下模座的工作臺面上，也就是沖床工作臺上的廢料孔中，所以并不需要考慮到廢料的流向。但是廢料會在凹模的孔中大量的積累，這樣以來的話，就會使凸凹?？變?nèi)的小組張力變得非常的大，所以凹模的壁厚需要增加，來滿足一定的強度需要。但是積累在廢料孔中的廢料需要進行清理，這又是相當麻煩的。板料的分開需要在壓緊的情況下進行，因此它要求得平直度有一點高。那么另外一種模具就是倒裝式模具，這種模具的凸模組裝在下模座上，沖壓所產(chǎn)生的廢料會在凹模洞口中慢慢積累，當積累的廢料越來越來多，沖壓廢料會從下模漏孔中流出，這樣以來的話，就會免除了廢料的清理這一過程，是非常的方便的。由于當積累過多的廢料會從孔中流出，所以會減少廢料對孔的張力，這樣以來的話，會減少凹模的壁厚，因此可以節(jié)約模具的材料，減少經(jīng)濟成本。還有一點，就是工件表面平直度有一點差。通過認真的思考，若是加工這個制件以IT14級來進行。這個制件的平直度要求非常嚴格，精度的要求也非常嚴格，，所以從精度這個方面考慮，應該利用倒裝模具。模具一般情況下有自動送料機構定距、定位釘定距、導正釘定距，側刃定距四種定距方式，他們可以在各個不同的場合進行使用，可以自己獨立地進行使用，也可以相互配合著進行使用。,而其中的定位釘進行相互配合是非常好的?，F(xiàn)在就從定位裝置這一方面上來考慮吧。定位裝置用于定位的方法有好多種，在對于沖模這一方面來講，有導料銷定位，有導料板定位，有定位銷定位，有定距側刃定位，有擋料銷定位，有測壓裝置定位。然而定位裝置要滿足一下幾個條件。1：應滿足適宜的強度要求。2:所放的地方應滿足操作人員方便看到并且方便作業(yè)。3：所放的地方也應滿足不能有油污，并且也沒有活動構件的干擾。4：應該有牢固的質(zhì)量，相應的精度。對于定位精度這一項上來說，必須先進行粗定位，再進行精定位。若是有多個工序需要進行定位時，需要保持同樣的定位基準。通過綜合分析，這一次的課題設計所需要的定位方式為擋料銷進行的定位方式，這樣以來，條料才會以正確的送進去，用的擋料銷的材料為45鋼，熱處理硬度為43～48HRC。因為從零部件輪廓上面考慮的話，凹模的刃口應該是圓形的?，F(xiàn)在開始設凹模的厚度為H,凹模的壁厚為C，凹模的周徑為D1.通過模具的結構可以知道H=35mmC=（1.5～2）H=90mm?？卓诔叽鏱=115mm，通過查表得凹模尺寸規(guī)格為：160X140X25。材料選用Cr12MoV。如圖所示圖3-1凹模圖3-1凹模凸凹模尺寸規(guī)格如圖:,材料選用Cr12MoV，熱處理：58～60HRC。其結構與尺寸所示：圖凸模圖凸模3.2卸料版為了把卸料板的性能和參數(shù)