冲孔模具的设计与分析

抽象 金属板加工过程主要用于各个方面，不仅用于工业目的，也用于商业目的。因此，许多人通过他们的创新理念致力于发展趋势。特别是在模具设计中，他们针对不同的功能制造了不同的模具，例如复合模具，级进模具，钢尺模具，模块化模具，分段模具，转移模具等。这些模具具有其自身的透视标准。因此，人们在微型中小规模的行业中遭受了更多单一模具的投资。他们无法以更高的利润来克服利润，而有些则处于负重状态，这是一个人很难处理的。本文的主要目的是设计一种具有可互换模具和冲头的模具，并通过改变模具材料来减轻材料的重量。本文主要关注与单个模具组合在一起进行的不同操作，就像一个级进模具一样。但不同的是操作模式 - 渐进式模具可以在一次冲压行程中执行一系列操作，这里该模具可以在一次冲压行程中在模具上的每个工位中执行单独的操作。这应该不断消除生产时间的损失并减少装载和卸载纸张的人力。模组，冲头和模具的部件在实心工程中设计并与安装硬件组装在一起。使用simulationxpress工具完成模具各部分的有限元分析。

1.引言 现在，制造业部门通过钣金零件取代了最昂贵的铸造部件。从这种现象出发，产品的成本和部件的重量尽可能地降低。只需少量模具就可以提高各部件的生产率。这些必须提出各种方面的驱动新技术的线索。在这里，金属板加工过程起到金属成形过程的作用。它也可以称为印刷工作流程。在Punch和模具的帮助下，钣金可以通过Ivana Suchy描述的钣金行为理论变形为各种形状。

1.1模具类型 钣金行为理论作为各种模具开发的支柱，通过它们的功能可以区分。在一些模具中，应从条带上切下金属板，并将剩余部分作为废料除去。在一些其他模具中，完整的部件在单个工位内完成。根据它们的结构和功能，模具分为以下几组[1]。

1.2复合模具

经过两次以上的切割操作（如冲裁和打孔等）的模具可以在一个冲程中连续进行。在复合模具中，上冲头连接到冲头上，与金属一起不断地刺穿。该冲头向下移动，弹簧继续压缩，并且在一定限制之后，下冲头向上移动并使外部空白。这里，整个操作在单站进行，产生精确的结果，但模具设计复杂。

1.3组合模具 经过切割和成形操作的模具在一次操作中组合并进行。在模具中制备第一坯料，然后通过压力垫保持并拉伸。所有这一切都完全在模具组件内通过使用凸轮致动的冲头和模具构件或通过设计用于双动压力机的模具来实现，该双动压力机具有两个独立的柱塞或在另一个上移动的滑块。

1.4渐进式模具

  在级进模中，工件从第一工位移动到连续的，其携带可变操作，在单个工位中执行。每个工作站以串联方式工作，工件放置在库存中，直到工作台末端切断成品。在每个行程结束时，库存向一个工位移动，整个工件在一个冲程中构造。它可以设计用于复杂的弯曲，成形等操作。在这些模具中，每个工位的分度非常重要，因此精度不高。但是，它设计简单。

2.模具施工  模组是每个模具结构的主要部分。它由上模和下模组成，两者都是平行加工的。模具的一部分设有柄部，该柄部用于夹紧压力机的压头。上模和下模都与导销对齐。它们牢固地固定在剥离器上，上模具有衬套，这些销滑动配合。模块安装在下模中，它们通过模具按钮连接在下模中。冲孔板以与模块相同的方式安装在上鞋上。它保持所有的冲头，在底部的模具的帮助下打孔。在进行冲压操作时，可以通过弹簧加载的剥离板防止冲头产生裂缝。脱模板通过导销固定在顶板中，弹簧力的偏移位置。该模组是两个模组的组合。上模组件为矩形，具有四个后模组。下模组件为矩形，带开放模组，用于大量的简单零件。

2.1模具中使用的材料模具由铝 - 硅合金制成，更换工具钢材料，提高了高延展性和高硬度。这种材料建议用于模具的重量轻，并且在施加推力时趋于变形，恢复其原始形状。然而，它具有良好的耐腐蚀性。它能够承受由液压机施加的高达10巴的压力[2]。

2.2 LM6合金的化学成分

  因为，表中的百分比是预制组合物。在铸造过程中，它可能会略微改变成分[3]。

2.3 14C6合金的化学成分

  上述用于冷镦和冷挤压的表面硬化合金钢的化学成分，符合IS 11169（1） - 1984 [4]。

2.4模具 - 结构 模组根据设计数据设计[5]。顶板设计为具有矩形工作空间的柱模组。模组的整体尺寸为315 X 250 mm。模具的工作区域为200 X 150 mm。柄部固定在板的中心，该板是整个区域的重心。顶板的导向衬套在矩形的四个角处对齐，并且与所有方向等距。冲头在板的中心轴线处以直线对齐。穿孔，冲裁，弯曲等冲头通过安装硬件固定在冲孔板上

  底板由两个安装在板两侧的导向支撑件组成，用于保护模具免受脱模板的影响。这应该能够实现底板中的工作空间。模具的不同工位放置在其中，例如穿孔，弯曲，冲裁，其以串联方式对齐。

2.5间隙和刀具寿命

  间隙= D - d -----------------------------------①其中，D =模具的直径d =冲头直径冲裁时，模具决定切割尺寸，冲头尺寸应减少间隙确定的数量。在穿孔时，冲头控制切口的大小。模具尺寸增加了所需的间隙[5]。

冲头和模具之间的间隙取决于要剪切的材料特性。对于具有延展性的材料，具有较小的间隙值，并且对于柔软的材料将具有较大的间隙值。除此之外，过量的模具间隙将导致剪切材料中形成毛刺。通过避免这种情况，冲头和冲模应具有有限的间隙值，这会导致刀具寿命缩短。例如，通过使模具间隙加倍来延长刀具寿命。因此，每当消隐尺寸的准确性不重要时。建议保持多余的模具间隙并手动移除拉伸毛刺。对于温和的金属板，间隙应推荐为其厚度的2.5％至5.0％[6]。

  推荐的模具间隙= 3.5 / 100 * 2 mm = 0.070 mm

  模孔=冲头直径+ 2（模具间隙）

2.6力的计算

  1.切削力在冲头中施加的切削力可以通过实际剪切强度和材料面积使用公式[6]计算出在冲压和冲裁中的冲裁操作。

2.弯曲操作的力弯曲操作所需的力是根据弯曲的角度和长度，材料特性和弯曲方向相对于颗粒特征来测量的[6]。对于U弯曲力等式，