金属手柄冲裁工艺与模具设计
金属手柄冲裁工艺与模具设计[20200123184655]
日期： 2012年10月20日 【摘要】
金属手柄冲裁工艺与模具设计主要对零件进行工艺，结构、材料、精度等方面进行分析，然后对其分析得出所设计的金属手柄应采用复合模具进行生产。再确定模具总体结构方案，包括模具类型、操作与定位方式 、卸料与出件方式以及模架类型，确定采用倒装式复合模、用手工送料、导料板导向、弹性卸料装置卸料、后侧导柱模架。然后再对零件进行排样、对其受力分析从而计算总冲压力确定压力机的型号、压力中心的确定及相关计算、计算工作零件刃口尺寸。最后分析模具结构组成确定模具材料。主要介绍片装弹簧冲压级进模，主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。
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关键字:】手柄冲压模模具加工
引言
模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。
金属手柄冲裁工艺与模具设计它主要讲了我们在设计金属手柄冲压的过程中需要考虑的一些因素。要对零件进行工艺分析，对其结构、材料、精度三方面进行分析，冲裁加工。然后对其冲裁工艺进行分析得出所设计的金属手柄应采用复合模具进行生产。再确定模具总体结构方案包括模具类型、操作与定位方式 、卸料与出件方式以及模架类型，确定采用倒装式复合模、用手工送料、导料板导向、弹性卸料装置卸料、后侧导柱模架。然后再对零件进行排样、对其受力分析从而计算总冲压力确定压力机的型号、压力中心的确定及相关计算、计算工作零件刃口尺寸。最后分析模具结构组成确定模具材料。
一、冲压工艺分析及工艺方案的确定
设计题目：手柄落料、冲孔级进模冲压件如图1-1材料：Q235-A生产批量：中小批量生产料厚：t=1.2mm
图1-1手柄
（一）工艺分析
该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精度为IT14级。
由制件图分析可知：
此工件只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，则需要冲的孔只有六个，一个φ8mm的孔和5个φ5mm的孔。大端4个φ5mm的孔与R16mm外圆及φ8mm孔之间只有3.5mm的距离。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求不能完全满足目前发展的电气安全性能测试工作的需要。因此研究符合最新国际标准的采用先进技术和具有更好性能指标的耐压测试系统具有重要意义。
耐压测试仪主要用于聚乙烯绝缘的电力电缆的耐压测试，也可用于大型电力变压器的绝缘耐压测试。耐压测试仪采用超低频高压测试电力电缆的耐压是一种新的方法。
（二）冲压工艺方案的确定
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：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。
方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3．5mm接近凸凹模许用最小壁厚3．2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。如果设计成复合模，模具制造难度较大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度。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三更为合理。
（三）排样图的计算
设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图1-2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。但凸模和凹模都要制成两套，从而增加模具成本，所以设计成各位冲压。调料完成冲压以后，将调料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2．5mm和3．5mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。
图1-2
此工件的尺寸在级进模中是较大的，只有两个工位，又是中小批量生产，因此采用挡料销定位。送料时废料孔与挡料销作为粗定位，在大凸模上安装两个导正销，利用调料上φ5mm和φ8mm孔作导正销孔进行导正，以此作为调料送进的精准定距。操作时完成第一步冲压后，把调料抬起向前移动，用落料空套在挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再做精准定距。挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后当用导正销精确分两种：一种采用单片机作为监控定位时，由导正销上圆锥形斜面再将调料向后拉回0.2mm,而完成精确定距。用这中方法定距精度可达到0.02mm。
（四）模具结构形式的确定
模具总体结构：模具采用滑动导向中间导柱模架，模具上模部分主要由上模版、垫板、凸模固定板及卸料版等组成。因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。以橡胶为弹性元件，它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。上模部分共有七个凸模，综上所述，应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，中间导柱滑动导向模架。如图1-3、1-4
图1-3
图1-4
二、冲压工艺计算与设计
（一）主要尺寸计算
最小搭边值a=3.5mm，a1=2.5mm；采用无侧压装置，调料与导料版间隙Cmin=1mm。
冲裁件面积A的计算：
A=[(162+82) +95(16+32)]/2=2782.4
调料宽度B的计算：
B=95+2*16+2*3.5+1=135mm
步距S地计算：
S=32+16+2*2.5=53mm
一个步距的材料利用率 ：
=(nA/BS)*100%=(2*2782.4/135*53)*100%
=78%
（二）冲裁力的计算
冲裁力用公式计算：
取 =300MPa，板料厚t=1.2mm，L值为六个孔的总周长与工件外轮廓线周长之和，经计算得出L=370mm，则冲裁力为：
F 0=KLt =1.3*370mm*1.2mm*300MPa=173160N
式中K——系数，K=1.3
L——冲裁周边长度（mm）
——材料的抗剪强度（MPa）
——材料的抗拉强度（MPa）
t——材料厚度（mm）
选择压力机时，再将冲裁力乘以安全系数，其值一般取1.3，则用于冲裁的总压力应大于173KN。
（三）弹性橡胶板的计算
本模具中橡胶板的工作行程由一下几个部分组成：凸模修模量5mm；凸模凹进卸料版1mm；工件厚度1.2mm；凸模冲裁后进入凹模2mm。以上四项长度之和就是橡胶板的工作行程s工作，即：
S工作=（5+1+1.2+2）mm=9.2mm
去压缩量为自由高度的0.25，则橡胶板的自由高度为：
H自由=s工作/2.5=9.2mm/0.25=36.8mm
计算卸料版的卸料力，即：
日期： 2012年10月20日 【摘要】
金属手柄冲裁工艺与模具设计主要对零件进行工艺，结构、材料、精度等方面进行分析，然后对其分析得出所设计的金属手柄应采用复合模具进行生产。再确定模具总体结构方案，包括模具类型、操作与定位方式 、卸料与出件方式以及模架类型，确定采用倒装式复合模、用手工送料、导料板导向、弹性卸料装置卸料、后侧导柱模架。然后再对零件进行排样、对其受力分析从而计算总冲压力确定压力机的型号、压力中心的确定及相关计算、计算工作零件刃口尺寸。最后分析模具结构组成确定模具材料。主要介绍片装弹簧冲压级进模，主要包括材料工艺分析和成形性能、冲压工序特点和工艺计算、模具总体结构设计、模具主要零件结构设计及工艺性分析等。
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关键字:】手柄冲压模模具加工
引言
模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲载模具在模具工业中举足轻重的地位。
金属手柄冲裁工艺与模具设计它主要讲了我们在设计金属手柄冲压的过程中需要考虑的一些因素。要对零件进行工艺分析，对其结构、材料、精度三方面进行分析，冲裁加工。然后对其冲裁工艺进行分析得出所设计的金属手柄应采用复合模具进行生产。再确定模具总体结构方案包括模具类型、操作与定位方式 、卸料与出件方式以及模架类型，确定采用倒装式复合模、用手工送料、导料板导向、弹性卸料装置卸料、后侧导柱模架。然后再对零件进行排样、对其受力分析从而计算总冲压力确定压力机的型号、压力中心的确定及相关计算、计算工作零件刃口尺寸。最后分析模具结构组成确定模具材料。
一、冲压工艺分析及工艺方案的确定
设计题目：手柄落料、冲孔级进模冲压件如图1-1材料：Q235-A生产批量：中小批量生产料厚：t=1.2mm
图1-1手柄
（一）工艺分析
该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，一般批量，属普通冲压件，制件尺寸精度为IT14级。
由制件图分析可知：
此工件只有落料和冲孔两个工序。将外形视为落料，则需要冲的孔只有六个，一个φ8mm的孔和5个φ5mm的孔。大端4个φ5mm的孔与R16mm外圆及φ8mm孔之间只有3.5mm的距离。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求不能完全满足目前发展的电气安全性能测试工作的需要。因此研究符合最新国际标准的采用先进技术和具有更好性能指标的耐压测试系统具有重要意义。
耐压测试仪主要用于聚乙烯绝缘的电力电缆的耐压测试，也可用于大型电力变压器的绝缘耐压测试。耐压测试仪采用超低频高压测试电力电缆的耐压是一种新的方法。
（二）冲压工艺方案的确定
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：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。
方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3．5mm接近凸凹模许用最小壁厚3．2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。如果设计成复合模，模具制造难度较大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度。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三更为合理。
（三）排样图的计算
设计级进模，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排，如图1-2所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减少废料。但凸模和凹模都要制成两套，从而增加模具成本，所以设计成各位冲压。调料完成冲压以后，将调料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2．5mm和3．5mm，条料宽度为135mm，步距离为53 mm，一个步距的材料利用率为78%。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为7张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。
图1-2
此工件的尺寸在级进模中是较大的，只有两个工位，又是中小批量生产，因此采用挡料销定位。送料时废料孔与挡料销作为粗定位，在大凸模上安装两个导正销，利用调料上φ5mm和φ8mm孔作导正销孔进行导正，以此作为调料送进的精准定距。操作时完成第一步冲压后，把调料抬起向前移动，用落料空套在挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销再做精准定距。挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后当用导正销精确分两种：一种采用单片机作为监控定位时，由导正销上圆锥形斜面再将调料向后拉回0.2mm,而完成精确定距。用这中方法定距精度可达到0.02mm。
（四）模具结构形式的确定
模具总体结构：模具采用滑动导向中间导柱模架，模具上模部分主要由上模版、垫板、凸模固定板及卸料版等组成。因制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹压卸料装置。以橡胶为弹性元件，它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。上模部分共有七个凸模，综上所述，应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式，中间导柱滑动导向模架。如图1-3、1-4
图1-3
图1-4
二、冲压工艺计算与设计
（一）主要尺寸计算
最小搭边值a=3.5mm，a1=2.5mm；采用无侧压装置，调料与导料版间隙Cmin=1mm。
冲裁件面积A的计算：
A=[(162+82) +95(16+32)]/2=2782.4
调料宽度B的计算：
B=95+2*16+2*3.5+1=135mm
步距S地计算：
S=32+16+2*2.5=53mm
一个步距的材料利用率 ：
=(nA/BS)*100%=(2*2782.4/135*53)*100%
=78%
（二）冲裁力的计算
冲裁力用公式计算：
取 =300MPa，板料厚t=1.2mm，L值为六个孔的总周长与工件外轮廓线周长之和，经计算得出L=370mm，则冲裁力为：
F 0=KLt =1.3*370mm*1.2mm*300MPa=173160N
式中K——系数，K=1.3
L——冲裁周边长度（mm）
——材料的抗剪强度（MPa）
——材料的抗拉强度（MPa）
t——材料厚度（mm）
选择压力机时，再将冲裁力乘以安全系数，其值一般取1.3，则用于冲裁的总压力应大于173KN。
（三）弹性橡胶板的计算
本模具中橡胶板的工作行程由一下几个部分组成：凸模修模量5mm；凸模凹进卸料版1mm；工件厚度1.2mm；凸模冲裁后进入凹模2mm。以上四项长度之和就是橡胶板的工作行程s工作，即：
S工作=（5+1+1.2+2）mm=9.2mm
去压缩量为自由高度的0.25，则橡胶板的自由高度为：
H自由=s工作/2.5=9.2mm/0.25=36.8mm
计算卸料版的卸料力，即：
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