《冲裁工艺计算》PPT课件.ppt

2-4 冲裁工艺计算,一、冲裁间隙； 二、凸、凹模刃口尺寸的计算； 三、冲裁工序力的计算； 四、压力中心的计算。,一. 冲裁间隙,概念,指冲裁模具中凸、凹模刃口部分的尺寸之差，用“Z”表示。指双面间隙,Z=D凹-d凸,一. 冲裁间隙,冲裁间隙对冲裁过程的影响,一. 冲裁间隙,合理冲裁间隙的确定,合理冲裁间隙的概念,使模具寿命高、冲裁件质量好的冲裁间隙范围，称为合理冲裁间隙。 间隙范围的上限为最大合理间隙Zmax; 间隙范围的下限为最小合理间隙Zmin。,注意：考虑到刃口磨损，设计制造新模具时，应选 用最小合理间隙Zmin，使用过程中Zmax 时，需修理模具。,一. 冲裁间隙,确定合理冲裁间隙的方法,理论确定法,一. 冲裁间隙,经验确定法: Z=ct 软材料： t1mm，c=3%4% t1-3mm，c=5%8% t3-5mm，c=8%10% 硬材料： t1mm，c=4%5% t1-3mm，c=6%8% t3-5mm，c=8%13%,注意：1、行业不同，经验公式及数值不同； 2、没经验时，取中间值。 3、经验公式及数值都不是准确数值，需经过具体生产 情况验证、修正后确定。,一. 冲裁间隙,查表确定法,二. 冲裁模刃口尺寸计算,刃口尺寸计算的原则,基准问题 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸，以凹模为基准； 冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸，以凸模为基准。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,刃口磨损规律,刃口磨损后：凹模刃口尺寸扩大， 凸模刃口尺寸减小。,为使模具有一定使用寿命，磨损到一定程度仍能冲出合格制件： 落料时凹模刃口尺寸接近制件尺寸的下限值； 冲孔时凸模刃口尺寸接近制件尺寸的上限值。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,凸、凹刃口制造公差,凸、凹制造精度比冲裁件高23级，可参考下表,二. 冲裁模刃口尺寸计算,配作时，基准件公差按冲裁件公差的1/4 即：=/4,凸、凹模制造公差: 凸模为轴类尺寸，公差为 凹模为孔类尺寸，公差为 中心距类尺寸公差为0.5,二. 冲裁模刃口尺寸计算,凸、凹模刃口尺寸计算,冲裁件的公差标准规范,落料件为轴类尺寸，公差为 冲孔件为孔类尺寸，公差为 中心距类尺寸公差为0.5,凸凹模刃口尺寸计算以冲裁件尺寸、公差为基础。,计算方法,互换加工法（分开加工法）,落料时：冲裁件尺寸公差为 ，则： 基准件凹模计算公式为：,非基准件凸模计算公式为：,二. 冲裁模刃口尺寸计算,二. 冲裁模刃口尺寸计算,互换加工法（分开加工法）,冲孔时：冲裁件尺寸公差为 ，则： 基准件凸模计算公式为：,非基准件凹模计算公式为：,二. 冲裁模刃口尺寸计算,二. 冲裁模刃口尺寸计算,注意：,为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足下列条件： pdZmaxZmin 若不满足，取：,p0.4（ZmaxZmin） d0.6（ZmaxZmin）,二. 冲裁模刃口尺寸计算,同时加工，不分先后顺序； 装配简单； 凸、凹模加工精度高，加工难度大，成本高。,互换加工法特点：,互换加工法适用场合：,单套模具的大批量生产； 圆形和形状规则的零件。,配合加工法,先作基准件，然后以基准件实际尺寸来配作非基准件，保证Zmin的方法。,非基准件凸模按凹模的实际尺寸配制，保证最小冲裁间隙Zmin。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,落料：冲裁件尺寸公差为 ，则： 基准件为凹模，计算公式为：,冲孔时：冲裁件尺寸公差为 ，则： 基准件为凸模，计算公式为：,二. 冲裁模刃口尺寸计算,非基准件凹模按凸模的实际尺寸配制，保证最小冲裁间隙Zmin。,复杂冲裁件凸、凹模刃口尺寸计算,二. 冲裁模刃口尺寸计算,如图冲裁件为落料件，基准件为凹模。,提问：凹模刃口尺寸能否简单地按 计算,二. 冲裁模刃口尺寸计算,配作关系：非基准件按基准件实际尺寸配制，保证最小 冲裁间隙Zmin。,复杂形状凸、凹模刃口存在三种不同类型的尺寸： 随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ： 随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ： 随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为 ：,二. 冲裁模刃口尺寸计算,如何判断基准件刃口尺寸类型呢？ 引入“磨损图”概念,二. 冲裁模刃口尺寸计算,冲裁图1工件内形，基准件为凸模， 凸模磨损图如图2所示,二. 冲裁模刃口尺寸计算,例1：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制 造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢，尺寸如下：,解：分为5个步骤。 确定基准件：此工件为落料 件，以凹模为基准件。 画出基准件磨损图：凹模刃口 磨损情况如图所示。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,对基准件尺寸进行分类计算： 根据凹模刃口的磨损情况，其尺寸变化可分为三类： 凹模刃口磨损后，尺寸a、b、c增大，按落料凹模 类A尺寸处理。查表2.15 ，得： 尺寸80mm，选x=0.5； 尺寸15mm，选x=1； 尺寸40、35mm，选x=0.75。取：0.25,二. 冲裁模刃口尺寸计算, 凹模刃口磨损后，尺寸d减小，按冲孔凸模类B尺寸 处理。查表2.15 ，得：尺寸22mm，选x=0.75；, 凹模刃口磨损后，尺寸e不变，按中心距类C尺寸处理。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,选取最小冲裁间隙 查表2.13，取Zmin0.13mm,注明配制关系 凸模刃口尺寸按凹模刃口的实际尺寸配制， 保证最小冲裁间隙为0.13mm。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,注意：非基准件基本尺寸与基准件相同，不必标注 公差，在技术要求中注明配作关系即可,二. 冲裁模刃口尺寸计算,分析：根据工件内外形状，刃口尺寸分三个： 2285形状刃口尺寸 25115形状刃口尺寸 切断刃口尺寸,案例：,计算22型客车车门垫板的凸、凹模刃口尺寸，材料Q235，厚度4mm。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,解：确定基准件：此冲裁模为冲孔模，以凸模为基准件。 画出基准件的磨损图：凸模刃口磨损情况如图所示.,讲解25115内形刃口尺寸计算,二. 冲裁模刃口尺寸计算,对基准件的尺寸进行分类（A、B、C三类）计算,凸模刃口磨损后20、25、50、115均为减小尺寸，按B类尺寸处理。经查表2-15，得X1= X2=X3= X4=0.5，取=/4,二. 冲裁模刃口尺寸计算,选取最小冲裁间隙 根据给定材料为Q235，厚度t=4mm，查阅表2-13， 可得Zmin=0.50，Zmzx=0.58 注明配制关系 凹模刃口尺寸按凸模刃口实际尺寸配制，保证 最小冲裁间隙为0.50mm。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,课后练习：（不讲）,冲裁如图a所示制件，材料为Q235A，料厚4mm， 试用配制法确定冲孔模的刃口尺寸及制造公差。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,参考答案,解：确定基准件：此冲裁模为冲孔模，以凸模为基准件。 画出基准件的磨损图：凸模刃口磨损情况如图b所示.,二. 冲裁模刃口尺寸计算,对基准件的尺寸进行分类（A、B、C三类）计算: 根据凸模刃口磨损情况，其尺寸变化可分为三类： 凸模刃口磨损后，尺寸A增大，按落料凹模类尺寸 计算。 查表2.15，得：X0.5； 取：/4，则：,二. 冲裁模刃口尺寸计算,凸模刃口磨损后，尺寸B1、B2减小，按冲孔凸模类尺寸 计算。 查表2.15，得：X1X20.5 取：/4，则：, 凸模刃口磨损后，尺寸C不变，按中心距类尺寸处理。,二. 冲裁模刃口尺寸计算,选取最小冲裁间隙 查表2.15，取Zmin0.50mm 注明配制关系 凹模刃口尺寸按凸模刃口实际尺寸配制，保证 最小冲裁间隙为0.50mm。,三.冲裁工序力计算,普通平刃冲裁存在的工序力：,冲裁力Fc 卸料力Fx 推件力Ft 顶件力Fd,三.冲裁工序力计算,冲裁力Fc：实为剪切力,式中: Fc冲裁力，N； k系数，常取k1.3； A冲裁断面面积，mm； 材料的抗剪强度，MPa； L冲裁断面的周长，mm； t材料厚度（即冲裁件的厚度），mm。,三.冲裁工序力计算,卸料力Fx：,式中: Fx卸料力，N； Fc冲裁力，N； kx卸料力系数，经验数值；,指冲裁后，从凸模上将零件或废料卸下来所需的力。,三.冲裁工序力计算,推件力Ft：,式中: Ft推件力，N； Fc冲裁力，N； kt推件力系数，经验数值； n同时卡在凹模内的冲落部分制件 或废料的数量，n h / t； h凹模洞口的直刃壁高度，mm； t板料厚度，mm。,指顺冲裁方向将零件或废料从凹模型腔中推出的力。,三.冲裁工序力计算,顶件力Fd：,式中: Fd推件力，N； Fc冲裁力，N； kd推件力系数，经验数值；,指逆着冲裁方向将零件或废料从凹模型腔中推出的力。,三.冲裁工序力计算,三.冲裁工序力计算,总冲裁工序力（F）的计算,应根据冲裁模具的具体结构进行计算。,采用弹压卸料装置和下出件时：,三.冲裁工序力计算,采用弹压卸料装置和上出件时：,三.冲裁工序力计算,采用刚性卸料装置和下出件时：,三.冲裁工序力计算,思考：倒装复合模的冲裁工序力： F=Fc+Fx+Ft,三.冲裁工序力计算,案例：22型客车车门垫板冲裁工序力的计算,工艺方案选用连续模，从零件作用分析，大平面要求平行度，故采用弹性卸料装置和自然漏料方式。那么冲裁工序力包括冲孔力、切断力、冲孔部分及切断部分的卸料力、冲孔部分及切断部分的推件力。,三.冲裁工序力计算,1）冲孔力,2）切断力,3）冲孔部分及切断部分的卸料力： FX=（FC+ FQ）KX,查表2-16，材料Q235、t=4mm得 KX=0.04， 故FX=（889200+675000）0.04=62568N,三.冲裁工序力计算,4）冲孔部分推件力：Ft1=nFCKt,查表2-16，得Kt=0.045， 故Ft1=nFcKt=8892000.0458/4=80028N 切断部分推件力 Ft2=nFqKt=6750000.0458/4=60750N,5）冲裁工序力：,三.冲裁工序力计算,压力机选取：,冲裁模选择压力机的条件：,根据模具总冲压力1767.5KN，结合企业冲压设备状况，选择3150KN压力机。该压力机技术参数： 最大冲压力：3150KN 滑块行程：460mm 滑块底面尺寸：800mmX970mm 下工作台尺寸：980 mmX1100mm 最大闭合高度：500mm 闭合高度调节量：150mm 滑块内孔尺寸：80100,四. 冲裁压力中心的计算,冲裁压力中心：,指冲裁力的合力作用点。,为避免冲裁中模具与压力机滑块产生偏斜及凸、凹模之间间隙不均匀，保证压力机和模具正常工作，须使冲裁模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。因此，设计模具时，须确定模具压力中心，并使之与模柄轴线重合。,四. 冲裁压力中心的计算,冲裁压力中心计算：,简单形状压力中心的计算,直线的压力中心在中点； 圆弧的压力中心计算： 如图所示，对任意角2：,单凸模压力中心的确定,四. 冲裁压力中心的计算,图形对称的单凸模： 压力中心在图形几何中心上,四. 冲裁压力中心的计算,图形不对称的单凸模：,根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。 步骤： （1）按比例画出凸模刃口的轮廓形状； （2）建立坐标系（应简化计算）。 （3）将凸模刃口轮廓线分为若干线段（直线或圆弧段） L1、L2Ln，计算各段长度代表各自的冲载力。 （4）确定凸模刃口各线段的压力中心位置及其坐标值 （X1，Y1）、（X2、Y2）（Xn、Yn）。,四. 冲裁压力中心的计算,（5）根据力矩平衡原理，计算压力中心坐标（xc、yc）。,四. 冲裁压力中心的计算,例题：确定如图所示落料凸模的压力中心位置,四. 冲裁压力中心的计算,解：（1）按比例画出凸模刃口的轮廓形状； （2）建立坐标系。,（3）将凸模刃口轮廓线分为若干线段或圆弧段L1、 L2L7。,四. 冲裁压力中心的计算,（4）确定凸模刃口各段的压力中心位置及其坐标值 （X1，Y1）、（X2、Y2）（Xn、Yn）。,计算数据表,四. 冲裁压力中心的计算,（5）计算凸模压力中心坐标（xc、yc）。,多凸模压力中心的确定,四. 冲裁压力中心的计算,形状形同、分布对称的多凸模： 压力中心在图形对称中心上,四. 冲裁压力中心的计算,形状不对称的多凸模：,步骤： （1）按比例画出各凸模刃口的位置、轮廓形状； （2）建立坐标系（应简化计算）。 （3）计算各凸模周长、压力中心坐标值 L1（X1，Y1）、L2（X2、Y2）Ln（Xn、Yn）。 （4）计算压力中心坐标（Xc、Yc）,四. 冲裁压力中心的计算,例题：确定如图所示冲孔模的压力中心位置。,四. 冲裁压力中心的计算,解：（1）按比例画出各凸模刃口的位置、轮廓； （2）建立如图所示的坐标系。,四. 冲裁压力中心的计算,（3）计算各凸模周长、压力中心坐标，填入表格。,计 算 数 据 表 （mm）,四. 冲裁压力中心的计算,（4）计算总合力的压力中心坐标,四. 冲裁压力中心的计算,注意： 1、多凸模的压力中心也可以在一个坐标系里分解成多个 线段进行计算，但形状复杂时计算繁杂，易出错。 2、所分解的各个凸模必须是独立的。（各自有一个完整 的外形轮廓） 3、要利用力矩平衡的原理进行简化计算。,如： 当一个凸模或者多凸模沿某一直线对称时，其压力中心必定在这条对称线上。因此只需计算压力中心的另一坐标即可。,四. 冲裁压力中心的计算, 多凸模冲裁时，如果几个凸模完全对称于X轴和Y轴， 则其力矩之和为零，其压力中心在坐标原点上。 如图所示，5个圆形冲孔凸模中有4个完全对称于坐标系XOY的原 点O，因此这4个圆形凸模的压力中心必在原点O上。计算时，可 把5个圆形冲孔凸模分成两组，完全对称于坐标系XOY的原点O的 4个凸模一组，剩下的一个单独一组