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轉發自： 設 計 與 研 究 7

作者：王　穩

（蘇州健雄職業技術學院，太倉 215400）

落料與沖φ20mm孔兩工序組合也合理，但考慮沖裁件結構簡單，一復合模沖裁為好。

據此，完成此工件需要沖孔、落料兩道工序。可進行的沖壓工藝方案有四個：

方案一：四副模具。落料、沖孔復合（沖φ20mm孔）；彎曲（外角彎曲、內交彎曲180°）；彎曲（內角彎曲）。

方案二：四副模具。落料、沖孔符合（同方案一）；彎曲（彎兩外角）；彎曲（彎兩內角）；沖孔（同方案一）。

方案三：三副模具。沖孔、切斷、外角彎曲級進沖壓；彎曲（彎兩內角，通方案二）；沖孔（同方案一）。

方案四：一副模具。所有工序組合，采用多工位級進模連續沖壓。

比較以上四套方案，分析如下。方案四效率高，但模具結構復雜，制造周期長、成本高，安裝、調試、維修困難，適于大批量生產，與產品生產批量不合，不予采納。方案二的優點是模具結構簡單，制造周期短，但模具壽命長，彎曲時定位可靠、基準統一，操作方便；缺點是需要四副模具，工序較分散，占用設備和人員較多，不能有效減少工作時間，工作效率低。

方案三與方案二在彎曲工藝上沒有區別，只是采用了結構較復雜的級進、復合模，比方案二少用一副模具，但模具制造成本并不更低。由于落料搭邊，材料利用率稍高，但剪裁條料時，材料精度需嚴格控制。

對于本項目要求，方案三應不如方案二合理。方案一與方案二比較，模具數量相同，且第6、7工序的模具結構也完全相同，僅在第10、11工序，方案一的模具比較方案二的稍復雜。除此，方案一具有方案二的所有優點，且由于外角彎曲時預彎內角，使得本來四處直角彎曲的兩直邊均得到校正，制件的回彈比方案二好，且容易控制。

綜上分析，考慮本項目質量要求，選擇方案一最為合理。

4 相關工藝計算

4.1 計算彎曲件展開長度

4.1.1 工序件尺寸計算

基金項目：江蘇省現代教育技術研究 2016 年度課題“基于 FluidSIM+WS200 的液壓氣動課程仿真與實踐教學研究”階段性成果（2016-R-48889）；年度學院“三級聯動”科研基金項目與專項“盤類零件澆冒口自動切割設備研發”（2017SJLD16）；2017 年江蘇高校“青藍工程”項目。

（1） 計算彎曲件的展開料長度

=17 +(2*5)+(2*8.5)+1.5 （1）

≈ 41.5mm

式中，L為胚料展開總長度，單位mm；li為直角長度，單為mm。

圖 2　制件展開圖

材料利用率，計算一個步距的材料利用率η：

η=(A BS/ )×100%

=??(2+10 *4) +33.5*10?? / (BS) （2）

= 383/ 584.8

= 65.4%

（2） 沖裁排樣設計二

B為料寬，待計算；S為步距，每次條料送進的距離； a、a1為搭邊，排樣時沖裁件之間及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料。

該制件為矩形制件，查表得a=2.8mm，a1=2.2mm。

4.1.2 計算料寬 B

計算料帶需要考慮有無測壓裝置、有沒有距側刃。有側壓裝置的模具，條料能夠始終沿著導料板，沖裁件送入。

模具采用無側壓裝置的送料方式：

B-?=(Dmax+2a+C)-? （3）

D為條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a為搭邊值；Δ 查表得0.1mm；C查表得0.5mm。

B-?=(Dmax+2a+C)-?

=40+2×2.8+0.5 （4）

=46.1-0.1mm

步距S=70mm+2mm+2.2mm=74.2mm。

材料利用率。計算一個步距的材料利用率η：

η=(A BS/ )×100%

=??(2+10 *4) +33.5*10?? / BS （5）

= 383/ 518.65

= 73.8%

4.2　沖裁排樣設計

排樣的選擇依據有很多，如圖3、圖4所示。就企業而言，大都會對材料的利用率進行判斷。根據材料利用率，排樣方法一共有三種，有廢料、少廢料和無廢料。也可以根據制件在條料上的布置形式，選擇排樣方案。要想材料利用率高，一次沖程獲得多個制件的派樣方案，本設計可以選擇少、無廢料的派樣方法，以簡化模具結構，降低沖裁力。當然，這種方法也有弊端，如因條料本身公差及條料導向公差影響，導致沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力，會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，直接影響沖裁件的斷面質量。

根據材料利用率，本設計選用排樣2的方案。

圖 3　排樣圖 1 圖 4　排樣圖 2

4.3　沖壓力的計算彎曲外角、預彎內角。采用校正彎曲，忽略壓料力，根據沖模設計手冊表3-11的單位面積校正力數據（取

50MPa），計算彎曲力：

F校=AP=8450 （6）不計內角彎曲，自由彎曲力計算為：

F自= 0.7KBt2σb / r +t

= 0.7 1.3× ×(20+10)×1.52 ×383/1.5+1.5 （7）

= 7841 N

F自為沖壓行程結束的自由彎曲力；B為彎曲件的寬度； r為彎曲件的內彎曲半徑；t為彎曲件材料厚度；σb 為材料的抗拉強度；K為安全系數，一般取K=1.3；a為系數；c為系數。總沖壓力為：

F=F自+F校=16291 （8）選擇沖壓設備。各工序沖壓力均較小，工件尺寸也較小，

可選用可傾式開式壓力機。根據沖模設計手冊以及壓力機參數，考慮壓力機行程應大于工件高度兩倍的要求，兼顧模具大致尺寸及漏料方便，應選用合適壓力機。

5　結語通過方案設計可以看出，方案的設計與制定必須通過項目組提供的所有信息進行設計，并與沖壓工藝相結合，深入挖掘這些信息對應的技術內涵，前呼后應，全面兼顧，才能設計出合理的沖壓方案。模具方案設計中，滿足加工工藝的同時，必須綜合考慮生產效率、模具成本、生產條件、經濟成本等多方面因素，從而達到方案的最優化設計。

參考文獻

[1]徐政坤.沖壓模具及設備[M].北京：機械工業出版社，2005. [2]模具使用技術叢書編委會.沖模設計應用實例[M].北京：機械工業出版社，2001.

[3]姜奎華.沖壓工藝及模具設計[M].北京：機械工業出版社，

2005.

[4]甄瑞麟.模具制造技術[M].北京：機械工業出版社，2005.

Stamping Die Design of Punching Bending Parts

WANG Wen

(Suzhou Chien-shiung Institute of Technology, Taicang 215411)

Abstract: The paper is mainly about the design of stamping die design for a perforated bending part, including the technology analysis, stamping process plan and related process design. In the mold design, the authors design a feasible optimization scheme,through own mold professional knowledge, comprehensive consideration of production efficiency, tooling cost, production conditions, economic factors such as cost.

Key words: stamping, dimensions calculation, stamping process