冲裁排样设计
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冲裁件的排样录入: 151zqh 来源: 日期: 2007-12-7,12:26材料的利用率在冲压零件的成本中,材料费用约占 60%以上,因此材料的经济利用具有非常重要的意义。
冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。
不合理的排样会浪费材料,衡量排样经济性的指标是材料的利用率。
可用下式计算:一个进距内的材料利用率:η=A/A0×100%=nA/hB×100% (2—20)式中η——材料利用率;F——工件的实际面积;A0——所用材料面积,包括工件面积与废料面积;h——送料进距 (相邻两个制件对应点的距离);B——条料宽度。
n----一个进距内冲件数目。
从上式可看出,若能减少废料面积,则材料利用率高。
废料可分为工艺废料与结构废料两种(图1)。
搭边和余料属工艺废料,这是与排样形式及冲压方式有关的废料;结构废料由工件的形状特点决定,一般不能改变。
所以只有设计合理的排样方案,减少工艺废料,才能提高材料利用率。
1-结构废料; 2-工艺废料图 1 废料分类排样合理与否不但影响材料的经济利用,还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。
因此,排样时应考虑如下原则:1.提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下,还可适当改变制件形状)。
2.排样方法使应操作方便,劳动强度小且安全。
3.模具结构简单、寿命高。
4.保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。
排样方法根据材料经济利用程度,排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种,根据制件在条料上的布置形式,排样又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多种形式。
图 2 排样1.有废料排样法:如图 2a)所示,沿制件的全部外形轮廓冲裁,在制件之间及制件与条料侧边之间,都有工艺余料 (称搭边)存在。
因留有搭边,所以制件质量和模具寿命较高,但材料利用率降低。
2.少废料排样法:如图 2b)所示。
沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁,只在制件之间(或制件与条料侧边之间 )留有搭边,材料利用率有所提高。
冲裁的排样方法一、冲裁件的排样(一)排样:排样指冲裁件在条料上或条料在板料上的布置形式。
排样的圆形是提高材料和用率。
1、材料利用率K=F0/F×100%= 冲裁件实际面积×100%其中: K=材料利用率。
F=板料面积。
F0=冲裁件面积设计废料:工件的各种内孔所产生的废料。
2、冲裁件的废料:工艺废料:由於工件之间及工件与条料侧边之间的边存在而产生的废料及料头料尾而产生的废料。
取决於冲压方法和排样方法。
设计废料:工件内孔而产生的废料3、排样方法:1)、有废料排样,即工件与工件之间,工件与条料边缘间都有塔边存在。
2)、少废料排样:即工件与工件间有搭边存在。
工件与条料边缘大废料搭边存在。
3)、无废料的排样:即工件与工件间,工件与条料边缘之间均无搭边存在。
具体的排样形式有:直排,斜排,对排,混合排样,多排冲裁搭边。
直排,斜排,对排,混合排,多排(二)搭边排保时工件与工件之间,工件与条料侧边之间留下的余料。
1、搭边的作用。
A. 起到补催定位差的作用。
B. 冲裁后使条料具有一定的程度,刚度便於道料。
2、搭边什的选取。
查表2-8四.条料的的宽度B。
B=(D+2a)-(mm)其中:D--工件在条料宽度方向上的基本尺寸。
a--工件与条料的侧边的搭边值。
--条料宽度偏差。
二、冲裁件的工艺性:(一)冲裁件的工艺性指:冲裁件对工艺的适应能力。
即冲裁件的结构形状,尺寸大小,工件精度等在冲裁的难易程度。
冲裁件形状尺寸要求:(1)冲裁件的形状简单,对称。
(2)外形内孔转角处避免过尖的锐角。
(3)冲孔的最小尺寸与材料,孔形料厚,是否采用护套有关。
(4)避免工件上有细长的是臂和狭长的是臂和狭长的槽,以防凸模折断。
(5)冲裁件的孔与孔间,孔至边缘间距离不宜过小。
(6)在弯曲件和拉深件上冲孔时,其孔边与工件直壁间应保持一定的距离。
(7)如用条料冲裁端部带圆弧工件时,其端部半径应大于条料宽度B的一半。
(二)冲裁件的尺寸精度:1、普通冲裁IT10-IT11级以下,粗糙度。
第2章 冲 裁2.1 冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性,是指冲裁件对冲压工艺的适应性。
冲裁件的工艺性对冲裁件质量、材料利用率、生产率、模具制造及使用寿命等都有很大影响。
因此,在设计中应尽可能提高其工艺性。
冲裁件的工艺性主要包括以下几个方面。
2.1.1冲裁件的形状和尺寸(1)冲裁件形状应尽可能设计成简单、对称,使排样时废料最少,如图2-1所示。
(2)冲裁件的外形和内孔应尽量避免尖锐的角,在各直线或曲线连接处,除少、无废料排样或采用镶拼模结构外,都应有适当的圆角相连,其半径R的最小值见表2-1。
图2-1 少、无废料冲裁件的排样表2-1冲裁件圆角半径R的最小值 mm(3)冲裁件的凸出悬臂和凹槽宽度不宜过小,其合理数值可参考表2-2。
(4)冲孔时,孔径不宜过小。
其最小孔径与孔的形状、材料的力学性能、材料的厚度等有关(见表2-3、表2-4)。
表2-2冲裁件的凸出悬臂和凹槽的最小宽度b mm第2章 冲 裁 25表2-3 无导向凸槽冲孔的最小尺寸 mm表2-4 采用凸模护套冲孔的最小尺寸 mm材 料 圆形孔(d )方形孔(a )硬钢 软钢及黄铜 铝、锌0.5 t 0.35 t 0.3 t0.4 t 0.3 t 0.28 t注:t 为板材厚度。
(5)冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离不应过小,其许可值如图2-2所示。
当孔边缘与制件外形边缘不平行时应不小于t ,平行时应不小于1.5 t 。
图2-2 最小孔边距(6)端头圆弧尺寸的腰鼓形冲压件,如若采用两侧无废料排样,如图2-3所示,2bR =时,当条料出现正偏差就会使两端产生台阶,如图2-3(b )所示,因而最好取2b R +∆>,如图2-3(c )所示。
(7)在弯曲件或拉深件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离(如图2-4所示),若距离太小,冲孔时会使凸模受水平推力而折断。
2.1.2 冲裁件的精度、表面粗糙度和毛刺1. 冲裁件的精度冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。
一:零件的工艺性分析二:冲压工艺方案的确定三:冲裁排样设计1:排样方案的确定2:搭边的选取四:计算冲裁件的面积五:一个进距的材料利用率六:冲裁力和压力中心的计算1 冲裁力2. 压力中心的计算七:刃口尺寸计算八:模具类型的选择九:卸料装置选择十:凸模. 凹模. 凸凹模设计1:凹模设计2:凸凹模的设计3:凸模的设计一:模架及组成零件的设计十二:压力机的选择十三:模具的组装图目录1113161718182021232324:零件的工艺性分析根据制件的材料、厚度、形状及尺寸,在进行冲裁工艺和模具设计时应注意以下几点:(1)冲裁件虽尺寸不大,形状简单,但要保证制件的尺寸公差,尤其是对空和槽的位置的确定。
板材的尺寸还是一个总要点。
(2)凸凹模的制造尺寸要按落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。
既以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制。
二:冲压工艺方案的确定该工件包括冲孔、落料两个基本工序,可以有以下三种方案: 方案一:先落料,后冲孔,采用单工序模生产;方案二:落料一冲孔复合冲压, 采用复合模生产;三种方案比较见表2.1方案一模具结构简单,但需要两道工序,两副模具,生产率较低,难 以满足该零件的年产量要求。
三种方案的比较表2.1 方案三:冲孔一落料连续冲裁,采用级进模生产。
方案二只需一套模具,冲压件的形位精度容易保证,且生产率也高。
尽管模具结构较方案一复杂,但由于零件的几何形状简单,模具制造并不困难。
方案三也只需要一副模具,生产率也高,但零件的冲压精度较差。
欲保证冲压件的形位精度,需要在模具上设置导正销导正,故模具制造安装较复合模复杂,且成本高。
通过对上述三种方案的分析比较,该件的冲压生产采用方案二为佳。
三:冲裁排样设计1:排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。
合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下,得到符合设计技术要求的工件。
在冲压生产过程中,保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。
合理利用材料是降低成本的有效措施,尤其在大批量生产中,冲压件的年产量达数十万件,甚至数百万件,材料合理利用的经济效益更为突出。
保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件,同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况,以选择较为合理的排样方案。
根据材料的合理利用情况,条料排样方法可以分为以下三种:一)有废料排样:冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料,冲件尺寸完全由冲模来保证,因此精度高,模具寿命也高,但材料利用率低。
二)少废料排样:只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值,因受剪裁条料质量和定位误差的影响,其冲件质量稍差,同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命,但材料利用率高,冲模结构简单。
三)无废料排样:冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边,沿直线或曲线切断条料而获得冲件。
冲件的质量较差,模具寿命较短,但材料利用率高。
采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构,减小冲裁力,提高材料利用率。
但是,因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响,冲裁件公差等级低。
同时,由于模具单边受力,不但会加剧模具磨损,降低模具寿命,而且也直接影响冲裁件的断面质量。
综上分析,并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料,选取有废料排样。
2:搭边的选取排样时,工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边,搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度,以保证冲压件质量和送料方便。
搭边太宽,浪费材料;搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲,可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断,有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口,从而影响模具寿命。
搭边值的大小与下列因素有关:①材料的力学性能。
硬材料可小些,软材料的搭边可要大些。
②工件的形状与尺寸。
尺寸大或有尖突的复杂的形状时,搭边要取得大值。
③材料厚度。
薄材料的搭边值应取的大一些。
④送料方式及挡料方式。
用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。
表3.1搭边值表注:表中数值适用于低碳钢,对于其他材料,应将表中数值乘以下系数;中等硬度钢0.9,硬钢0.8查表得:最小搭边值a=1.5 X 0.9=1.35 mm为了取整数则a=1.5 mm1 =1.8 X 0.9=1.62 m为了取整数则a i =2 m条料宽度:B=60+2X 1.8 =64 m进距:S=40+ 1.5=41.5 mm四:计算冲裁件的面积A=40X 60 - 10 x( 60- 26) - 52〜1981.5 mm2五:一个进距的材料利用率n =( n A)/( BS)x 100%=( 1 x 1981.5)/( 64 x 41.6)x 100沧74.6%六:冲裁力和压力中心的计算1冲裁力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力,它是随凸模进入材料的深度而变化的。
通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。
冲裁周边长度 材料厚度材料抗拉强度(查表得 b =685MPat=1b= 685MPaF=272X 1X 685N=1.8632X 105L=10 t=1b=685MPa冲=101 685 = 2.1509 104(1)冲裁力:F=Lt b(4-1 )式中F冲裁力 L=60 X 2 + 40X 2+ 34X 2= 272(2)冲孔力: F 冲=Lt b(3)下模卸料力: F x = KxF为冲裁力(N)表卸料力、推件力及顶件力系数查表Kx=0.05Kx 为卸料系数则:F x = 1.8632 X 105 X 0.05 = 9316N总冲压力Fz总冲压力是各种冲压工艺的总和,根据不同的模具结构计算,由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模,则:总=F+ F 冲+ F x= 1.8632 105+2.1509 104+9316 N=2.171452 10 N30即选择冲床时的总冲裁力为:F ^= 2.171452 2.压力中心的计算模具的压力中心就是冲压力合力的作用点, 为了保证压力机和模具的 正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。
对于 级进模以及轮廓形状复杂或多凸模的冲裁模, 必须求出冲压力合力的 作用点即压力中心。
模具的压力中心应与模柄的轴线重合, 否则会影 响模具及压力机的精度和寿命。
40+120+68+30+10+31.4所以该零件的压力中心的坐标为(0, 30)105 N L 1 L2 L3L 4 L 5 L 6则: 40mm,Y 060 2 120mm,Y 2 1/2 60 30mm (60 26) 2 68mm,Y 3 26 1/2(60 26) 43mm40 10 30mm,Y 4 60mm 10mm,Y 5 26mm10 31.4mm,Y 6 12mm 丫丫Y oL 1 +L 2+L 3+L 4 +L 5+L 6 40 0+120 30+68 43+30 60+10 26+31.4 12Qi 圧力州1落料模尺寸 基本尺寸有60mn 和40mm七:刃口尺寸计算SS t Cl C2 C3cq GEc&414- 献最彙欝st id- 1射0.1 (I'015 0,035lO.OG f* — X_*■1-0.30L04S讪50.D1 0J3 X— *— *0.30.06|O.CE CU2CECH 0.01 a 03串k■().£110 0L O6 lo.0.:'40.06 a.0£50.01 0.[0 =L r0.S 0J3 0.16 讪kis 0血 0.10 0.0(5 训0,01^ 0.K3F■l130 0113 0.16 0.10 0.13 lots他 0.01 0L 0W.03|CL<&-1.2 0.24 讪 [o.L9 |o.l3 0.16叽個0,KDJHk 血吩D■1.5131 皿 b 息0.19 a.io [114 D 血O.ffi Cl DHL 时训卜l.S 询(138lysjluf «7渤机讯a. fl 0L 3S0,蛆0-30 0.54 PH |o C.lt ais 0J6 O.tfi3.5 CL ^9 0L55 0139 0出0.29 帆 0.1£ D.24 0,07 0.10 O L OK.0C L MS'"3.0 0.62 163 00.55 « 0.42 0J30,10 0.13 a 04 (106'lE 0.73 131 01SS 0.0.4S Q.51 0.270.12 O.IG OiDJ肓 讥163 0.?60.5B Q足0.131 ”写期腸凜關,sasfR%克示,单aw 稲刃「折。
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查表得凸凹模刃口制造公差为T =0.020mm, A =0.020mmT + A =0.020mm+0.020mm=0.04mm> Z max Z min 0.20 0.17 0.03mm.不满足T + A Z max Z min 这个分别制造的条件综上可知,凸凹模不适合分别制造的条件因为冲裁间隙及其范围很小,现有的加工手段不能满足凸凹模分别加工的条件,必须采用凸凹模配制的方法,对于冲裁凸凹模的配制及其制造公差的确定,要注意以下几个原则和要求1):基准件的选择。