하드웨어 및 자동차 금형 플랜지 공정 설계 표준 및 금형 설계 예
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1. 스탬핑 부품 공정 분석
이 공작물에는 블랭킹과 펀칭의 두 가지 프로세스만 있습니다. 재질은 Q235-A강으로 스탬핑 성능이 좋고 블랭킹에 적합합니다. 공작물 구조는 1개의 Ø8mm 구멍과 5개의 Ø5mm 구멍으로 비교적 간단합니다. 구멍 사이, 구멍과 가장자리 사이의 거리도 요구 사항을 충족하며 최소 벽 두께는 3.5mm입니다(4개의 ø5mm 구멍과 큰 끝의 ø8mm 구멍 사이, 그리고 ø5mm 구멍과 R16mm 외부 원 사이의 벽 두께). 공작물의 모든 치수는 자유 공차 내에 있으며 치수 정확도가 낮은 IT14 등급으로 간주될 수 있습니다. 일반 블랭킹은 요구 사항을 완전히 충족할 수 있습니다.
2. 스탬핑 공정 계획 결정
이 공작물에는 블랭킹과 펀칭이라는 두 가지 기본 프로세스가 포함됩니다. 세 가지 가능한 공정 방식이 있습니다. 방식 1: 먼저 블랭킹한 다음 펀칭합니다. 단일-작업 금형 생산. 방식 2: 블랭킹-펀칭 복합 스탬핑. 복합 다이 생산. 방식 3: 펀칭-블랭킹 프로그레시브 스탬핑. 프로그레시브 다이 생산.
옵션 1은 금형 구조가 단순하지만 2개의 공정과 2개의 금형 세트가 필요하므로 비용이 높고 생산 효율성이 낮아 중간{1}}배치 생산 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. 옵션 2는 하나의 금형만 필요하며 가공물의 정밀도와 생산 효율성이 모두 높지만 가공물의 최소 벽 두께(3.5mm)가 펀치 및 다이의 최소 허용 벽 두께(3.2mm)에 가까워 금형 강도가 떨어지고 제조 난이도가 높습니다. 더욱이, 완성된 부품은 스탬핑 후에도 금형에 남아 있어 금형 위의 재료를 청소할 때 스탬핑 속도에 영향을 미치고 작업이 불편합니다. 옵션 3은 또한 하나의 금형만 필요하며 생산 효율성이 높고 작동이 편리하며 공작물 정확도도 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 위의 세 가지 옵션을 분석하고 비교한 결과 옵션 3이 이 부품의 스탬핑 생산에 가장 적합한 선택입니다.
3. 주요 설계 계산
(1) 레이아웃 방법의 결정 및 계산
프로그레시브 다이를 설계할 때 첫 번째 단계는 스트립 레이아웃 다이어그램을 설계하는 것입니다. 손잡이는 한쪽이 크고 반대쪽이 작은 특징이 있습니다. 직선으로 배열하면 재료 활용률이 낮습니다. 그림 8.2.2의 핸들 레이아웃 다이어그램에 표시된 대로 직선-에서-직선 배열을 채택해야 합니다. 레이아웃 방법은 간격을 두고-스탬핑되도록 설계되어 낭비를 크게 줄일 수 있습니다. 간격 스탬핑은 첫 번째 스탬핑 후 스트립 재료를 수평으로 180도 회전시키고 두 번째 스탬핑을 수행하여 첫 번째 스탬핑 간격 내에 공작물의 두 번째 부분을 절단하는 작업입니다. 오버랩 값은 2.5mm와 3.5mm, 스트립 폭은 135mm, 스텝 거리는 53mm, 스텝 거리당 재료 활용률은 78%입니다(표 8.2.1에 표시된 계산). 판금 표준에 따르면 950mm × 1500mm 강판을 권장합니다. 각 강판은 7개의 스트립(135mm × 1500mm)으로 절단할 수 있으며 각 스트립은 56개의 공작물을 스탬핑할 수 있으므로 강판당 재료 활용률은 76%입니다.
(2) 스탬핑력 계산
이 다이는 프로그레시브 다이를 사용하며 탄성 언로딩과 바닥 배출이 제안됩니다. 스탬핑력에 대한 관련 계산은 표 8.2.1에 나와 있습니다. 계산 결과를 바탕으로 스탬핑 장비 J23-25가 제안되었습니다. (3) 압력 중심 결정 및 관련 계산
압력 중심을 계산할 때 먼저 그림 8.2.3과 같이 오목한 금형 개구부 다이어그램을 그립니다. 그림에 표시된 대칭 중심선에 xoy 좌표계를 설정합니다. 펀칭 아웃라인을 기하학적 도형에 따라 6개의 기본 선분 L1~L6으로 분해합니다. 분석 방법을 사용하여 금형의 압력 중심점 C의 좌표(13.57, 11.64)를 얻습니다. 관련 계산은 표 8.2.2에 나와 있습니다. 위의 계산 결과로부터 공작물의 펀칭력은 크지 않고, 좌표 원점 O로부터 오프셋된 압력 중심은 작다는 것을 알 수 있습니다. 금형의 가공 및 조립을 용이하게 하기 위해 금형 중심은 여전히 좌표 원점 O에서 선택됩니다. J23-25 펀치 프레스를 사용하는 경우 지점 C는 여전히 요구 사항을 충족하는 프레스 다이 생크 구멍의 투영 영역 내에 있습니다.
(4) 작업부품의 절단면 치수 계산
가공부품의 절삭날 치수 계산방법을 결정하기 전에 가공부품의 가공방법과 금형조립방법을 먼저 고려해야 한다. 이 금형의 특성을 고려해 볼 때, 작동 부품의 모양은 비교적 단순합니다. 블랭킹 펀치, 다이, 펀치 고정 플레이트, 스트리퍼 플레이트를 별도로 가공하려면 와이어 EDM 기계를 사용하는 것이 적합합니다. 이 처리 방법은 부품 구멍의 동축성을 보장하여 조립 작업을 단순화할 수 있습니다. 따라서 가공부품의 절삭날 크기는 별도 가공방법에 따라 계산됩니다. 구체적인 계산은 표 8.2.3에 나와 있습니다.
(5) 스트리퍼 고무의 설계
스트리퍼 고무의 설계 계산은 표 8.2.4에 나와 있습니다. 선택한 4개의 고무판의 두께는 일정해야 합니다. 그렇지 않으면 힘의 분포가 고르지 않고, 움직임이 기울어지며, 금형의 정상적인 작동에 영향을 미칠 수 있습니다.
4. 전체 금형 설계
(1) 금형 종류 선택
스탬핑 공정 분석에서 알 수 있듯이 프로그레시브 스탬핑이 채택되므로 금형 유형은 프로그레시브 금형입니다.
(2) 위치 결정 방법의 선택
이 금형은 스트립 재료를 사용하기 때문에 측면 압력 장치 없이 스트립 재료의 공급 방향이 가이드 플레이트에 의해 제어됩니다. 스트립 재료의 공급 거리는 정지 핀의 초기 위치 결정 거리와 가이드 핀의 미세 위치 결정 거리에 의해 제어됩니다. 첫 번째 조각의 스탬핑 위치는 필러 길이에 일정한 여유가 있기 때문에 작업자가 육안 검사로 결정할 수 있습니다.
(3) 하역 및 배출 방법의 선택
공작물 두께가 1.2mm로 상대적으로 얇기 때문에 언로드 힘도 상대적으로 작아서 탄성 언로드를 사용할 수 있습니다. 프로그레시브 다이 생산이기 때문에 하단 배출이 작업에 더 편리하고 생산 효율성을 향상시킵니다.
(4) 안내방법의 선택
다이 수명과 공작물 품질을 향상시키고 설치 및 조정을 용이하게 하기 위해 프로그레시브 다이는 중간 가이드 기둥이 있는 가이드 방식을 채택합니다.
5. 주요 구성요소의 설계
(1) 작동부분의 구조설계
① 블랭킹 펀치
블랭킹 펀치는 공작물의 형상과 가공을 고려하여 직선형으로 설계하고 와이어 EDM 기계로 가공한 후 M8 나사 2개로 백킹 플레이트에 고정합니다. 펀치 고정판과의 맞춤은 H6/m5입니다. 전체 길이 L은 공식 2.9.2: L=20+14+1.2+28.8=64mm에 따라 계산할 수 있습니다. 구체적인 구조는 그림 8.2.4(a)를 참조하세요. ② 펀칭펀치
펀칭된 구멍은 모두 원형이고 그 중 특별한 보호가 필요한 작은 펀치가 아니기 때문에 계단식 펀치 디자인이 사용됩니다. 이는 가공을 단순화하고 조립 및 교체를 용이하게 합니다. 5개의 ø5 원형 구멍을 펀칭하기 위한 펀치는 표준 부품 유형 BII(크기 5.15×64)일 수 있습니다. Ø8mm 구멍을 펀칭하기 위한 펀치 구조는 그림 8.2.4(b)에 나와 있습니다.
③ 죽다
다이는 일체형 다이입니다. 모든 펀칭 다이 구멍은 와이어 EDM 기계를 사용하여 가공됩니다. 다이 세트에서 다이 위치를 배열할 때, 계산된 압력 중심 데이터를 기준으로 압력 중심이 다이 생크 중심과 정렬되어야 합니다. 외형 치수는 공식 2.9.3 및 2.9.4에 따라 계산할 수 있습니다. 다이 두께 H=kb=0.2 × 127 mm=25.4 mm (표 2.9.5의 k=0.2) 다이 벽 두께 c=(1.5 ~ 2) H=38 ~ 50.8 mm 다이 두께 H=30 mm 다이 벽 두께 c=45 mm 다이 폭 B=b + 2c=(127 + 2 × 45) mm=217 mm 다이 길이 L=195 mm (공급 방향) 다이 외형 치수는 195 mm × 217 mm × 30 mm이며 구조는 그림 8.2.4 (c)에 나와 있습니다. (2) 포지셔닝 부품 설계 블랭킹 펀치 하단에 2개의 가이드 핀이 설치되어 있으며, 이는 공작물의 Ø5mm 및 Ø8mm 구멍을 각각 가이드 구멍으로 사용합니다. 8mm 가이드 구멍의 가이드 핀 구조는 그림 8.2.5에 나와 있습니다. 스트리퍼 플레이트가 판금을 고정하기 전에 가이드가 완료되어야 합니다. 재료의 두께와 조립 후 스트리퍼 플레이트의 하부 평면이 펀치 단면보다 1mm 연장되는 점을 고려하면 가이딩 핀의 직선 부분의 길이는 1.8mm입니다. 가이딩 핀은 H7/r6이며 블랭킹 펀치 단면에 설치됩니다. 가이드 핀의 가이드 부분과 가이드 구멍에는 H7/h6이 장착되어 있습니다. 황삭 및 위치 결정용 이동식 스톱 핀, 스프링, 나사 플러그는 8×16 사양의 표준 부품입니다. (3) 가이드 플레이트의 설계 가이드 플레이트의 안쪽면은 스트립 소재와 접촉하고 바깥쪽은 다이와 같은 높이입니다. 가이드 플레이트와 스트립 재료 사이의 간격은 1mm이며, 이는 가이드 플레이트의 너비를 결정합니다. 가이드 플레이트의 두께는 표 2.9.7에 따라 선택됩니다. 가이드 플레이트는 열처리 경도가 40-45HRC인 45강으로 제작되었으며 나사와 핀으로 다이에 고정됩니다. 가이드판의 이송단에는 지지판이 설치되어 있습니다. (4) 이젝터 부품의 설계
① 이젝터 플레이트의 디자인
이젝터 플레이트의 주변 치수는 다이 캐비티의 치수와 동일하며 두께는 14mm입니다.
이젝터 플레이트는 45강으로 만들어졌으며 담금질 경도는 40-45HRC입니다.
② 이젝터 나사의 선택
4개의 이젝터 나사가 이젝터 플레이트에 설치되어 있으며 공칭 직경은 12mm이고 나사산은 M10×10mm입니다. 이젝터 나사의 꼬리 부분에는 충분한 이동 공간이 남아 있어야 합니다. 이젝터 나사를 조인 후 이젝터 플레이트는 펀치 끝면에서 1mm 더 확장되어야 합니다. 나사와 이젝터 플레이트 사이에 심을 설치하여 오류를 조정할 수 있습니다.
(5) 다이 세트 및 기타 부품의 설계
이 다이는 중앙 가이드 포스트 다이 세트를 사용합니다. 가이드 포스트가 다이 중앙에 위치하여 스탬핑 시 편심 토크로 인한 다이의 기울어짐을 방지합니다. 다이 세트 사양은 다이 캐비티의 주변 치수를 기준으로 선택됩니다. 가이드 기둥은 각각 Φ28×160 및 Φ32×160의 d/mm × L/mm 값을 가지며; 가이드 부싱의 d/mm × L/mm × D/mm 값은 각각 Ø28×115×42 및 Ø32×115×45입니다.
상형 베이스 두께 H상부 다이45mm입니다. 상부 다이 패드 두께 H인주10mm입니다. 고정판 두께 H결정된20mm입니다. 하부 다이 베이스 두께 H하부 다이50mm이다.
따라서 금형의 닫힌 높이는 H입니다.닫은 = H상부 다이 + H인주 + L + H + H하부 다이 - h2= (45 + 10 + 64 + 30 + 50 - 2)mm=197mm. 여기서: L-펀치 길이, L=64mm; H-다이 두께, H=30mm; 시간2-펀칭 후 다이에 들어가는 펀치 깊이, h2= 2mm.
본 금형의 닫힘높이는 선정된 프레스 J23-25의 최대금형장착높이(220mm)보다 작아서 사용이 가능한 것이 자명하다.
6. 금형 조립 도면
위의 설계를 바탕으로 그림 8.2.6에 표시된 금형 조립 도면을 얻을 수 있습니다. 상부 금형부는 크게 상부 템플릿, 백킹 플레이트, 7개의 펀치, 펀치 고정 플레이트, 스트리퍼 플레이트로 구성됩니다. 고무를 탄성 요소로 사용하는 탄성 스트리핑이 사용됩니다. 하부금형부는 하부금형 베이스, 오목형 템플릿, 가이드판으로 구성됩니다. 펀칭 폐기물 및 완성품은 배출구를 통해 배출됩니다.
스트립을 공급할 때 이동 가능한 정지 핀(13)이 거친 거리로 사용됩니다. 2개의 가이드 핀 4가 블랭킹 펀치에 설치되어 스트립의 ø5mm 및 ø8 구멍을 가이드 핀 구멍으로 사용하여 스트립 공급을 위한 정확한 거리 역할을 합니다. 1차 스탬핑 단계가 완료되면 스트립을 들어올려 앞으로 이동시킨 후 블랭킹 홀을 통해 가동형 스톱핀(13)에 끼운 후 앞으로 밀어서 조이게 된다. 스탬핑 시 펀치의 가이드 핀 4가 정확한 간격을 유지합니다. 이동식 스톱 핀의 위치는 이상적인 기하학적 위치에서 앞으로 0.2mm 오프셋됩니다. 스탬핑 시 대략적인 위치 결정이 완료된 후, 가이드 핀을 이용하여 정밀한 위치 결정을 하면 가이드 핀의 원추형 경사면이 스트립을 약 0.2mm 정도 뒤로 당겨 정밀한 간격을 완성합니다. 이 방법을 사용하면 간격 정확도가 0.02mm에 도달할 수 있습니다.
7. 스탬핑 장비 선택
검증을 통해 요구사항을 충족하는 오픈-형 더블 컬럼-경사형 프레스 J23-25가 선택되었습니다. 주요 기술 매개변수는 다음과 같습니다:
공칭 압력: 250KN
슬라이드 스트로크: 65mm
최대 닫힘 높이: 270mm
최대 다이 장착 높이: 220mm
작업대 크기(앞/뒤 × 왼쪽/오른쪽): 370mm × 560mm
패드 치수(두께 × 구멍 직경): 50mm × 200mm
다이 생크 구멍 치수: Φ40mm × 60mm
최대 기울기 각도: 30도
