精冲零件的排样的设计

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精冲排样设计是多工位级进模设计的关键之一。排样图的优化与否,不仅关系到材料的利用率,工件的精度,模具制造的难易程度和使用寿命等,而且关系到模具各工位的协调与稳定。
冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序,准确送进,实现级进冲压;同时还应便于模具的加工、装配和维修。冲压件的形状是千变万化的,要设计出合理的排样图,必须从大量的参考资料中学习研究,并积累实践经验,才能顺利地完成设计任务。
    排样设计是在零件冲压工艺分析的基础之上进行的。确定排样图时,首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸,然后进行各种方式的排样。在确定排样方式时,还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后,从几种排样方式中选择一种最佳方案。完整的排样图应给出工位的布置、载体结构形式和相关尺寸等。
当带料排样图设计完成后,模具的工位数及各工位的内容;被冲制工件各工序的安排及先后顺序,工件的排列方式;模具的送料步距、条料的宽度和材料的利用率;导料方式,弹顶器的设置和导正销的安排;模具的基本结构等就基本确定。所以排样设计是多工位级进模设计的重要内容,是模具结构设计的依据之一,是决定多工位级进模设计优劣的主要因素之一。

排样原则

多工位级进模的排样,除了遵守普通冲模的排样原则外,还应考虑如下几点:
(1)先制作冲压件展开毛坯样板(3~5个),在图面上反复试排,待初步方案确定后,在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位,再向另一端依次安排成形工位,最后安排工件和载体分离。在安排工位时,要尽量避免冲小半孔,以防凸模受力不均而折断。
  (2)第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料导正,在以后的工位中,视其工位数和易发生窜动的的工位设置导正销,也可在以后的工位中每隔2~3个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度,设置送料步距的误差检测装置。
  (3)冲压件上孔的数量较多,且孔的位置太近时,可分布在不同工位上冲出孔,但孔不能因后续成形工序的影响而变形。对有相对位置精度要求的多孔,应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时, 应有措施保证它们的相对位置精度。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。
  (4)成形方向的选择(向上或向下)要有利于模具的设计和制造,有利于送料的顺畅。若成形方向与冲压方向不同,可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。
    (5)为提高凹模镶块,卸料板和固定板的强度,保证各成形零件安装位置不发生干涉,可在排样中设置空工位,空工位的数量根据模具结构的要求而定。
  (6)对弯曲和拉深成形件,每一工位的变形程度不宜过大,变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证,又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件,应设置整形工位。为避免U形弯曲件变形区材料的拉伸,应考虑先弯曲45度,再弯成90°。
  (7)在级进拉深排样中,可应用拉深前切口,切槽等技术,以便材料的流动。
  (8)当局部有压筋时,一般应安排在冲孔前,防止由于压筋造成孔的变形。突包时,若突包的中央有孔,为有利于材料的流动,可先冲一小孔,压突后再冲到要求的孔径。
  (9)当级进成形工位数不是很多,工件的精度要求较高时,可采用“复位”技术,即在成形工位前,先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切,但不与带料分离,当凸模切入材料的20%~35%后,模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回条料内,再送到后续加工工形进行成型。

由于本次设计中,精冲技术对我们全新的课程,一次排样成功是不可能的,经过自己的多次尝试,以及老师的指点,我第一步冲出导正小,孔一,孔二级两小圆孔,主要考虑到这几个孔都不需要精冲,而且可以尽量保证冲裁时平衡;第二步是冲孔三及压印;第三步是压花;第四步是落料,如图1。

精冲排样

载体选择与搭边计算

载体选择:载体可分为边料载体、单边载体、双边载体、中间载体等。根据载体的使用范围,我的零件适合边料载体。
搭边计算:精冲零件的材料消耗,取决于:搭边、边距和步距。
由于精冲时压边圈上带有V形环,故搭边、边距和步距数值都较普通冲裁大。影响它们的因素,主要有:零件冲裁面质量;料厚及强度;零件形状;齿圈分布。
搭边和边距数值一般为:
搭边e:e大于或等于2S;边距a:a等于1.5S。
由于该零件厚度为3.7mm,所以e需大于或等于7.4mm,本来我选则8mm的搭边,但经过后面设计发现10mm是适合的搭边值,所以我设计的工件搭边a=10mm;边距的厚度我选择5.5mm。
由此得出我的板料宽为160mm,步距为47mm,步距精度为5级。

排样设计后的检查

   精冲排样设计后必须认真检查,以改进设计,纠正错误。不同工件的排样其检查重点和内容也不相同,一般的检查项目可归纳为以下几点:
1.材料利用率 检查是否为最佳利用率方案。
2.模具结构的适应性 级进模结构多为整体式,分段式或子模组拼式等,模具结构型式确定后应检查排样是否适应其要求。
3.有无不必要的空位 在满足凹模强度和装配位置要求的条件下,应尽量减少空工位。
4.工件尺寸精度能否保证。由于条料送料精度,定位精度和模具精度都会影响到制件关联尺寸的偏差,对于工件精度高的关联尺寸,应在同一工位上成形,否则应考虑保证工件精度的其它措施。如对工件平整度和垂直度有要求时,除在模具结构上要注意外,还应增加必要的工序(如整形,校平等)来保证。

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