冲压力计算.ppt

工作任务1汽车闪光器支架落料模的设计与制造闪光器支架如图。图一1；分析；这个支架，是闪光器产品借以安装在汽车上使用的固定支撑件，它的材料是冷扎钣料，厚度1.5毫米，由于闪光器是汽车配件产品，更新换代势头很大，一般生产批量不大，几千到一万件，面对的是老车型及维修市场，当今批量订货较少，大多是零售。交货日期均不太紧。质量关键是厂内产品装配时的适应性，厂外装车使用时的稳固性，要控制好这两点，模具设计制造需注意配合，与闪光器外壳双孔孔距一及孔径须一致，不然装配不了，弯曲成型不能小弯角，不能在转角处有扎伤痕及微小裂纹，因闪光器使用环境为车头内架驶室，汽车运行会产生中等程度的反复振动，支架承受整个闪光器随车振动产生的交变折弯应力，有微小裂纹将会在使用中折断。,2；模具总体设计方案汽车配件价格竞争非常激烈，模具投入追求低成本，质量适宜，不然，将失去企业的生存意义，自然，也失去了模具的生产制造的意义从零件的形状及要求看，可有几种模具生产方案。第一方素；先落料，后冲三孔，再弯曲成型此方案落料为矩形，模具结构简单，工艺简单，冲孔模及弯曲模均为简单模，结构及工艺均为简单，新手模具工可独立完成以上三套模，模具维修费用低。缺点是模具套数较多，生产运转多几天普通冲床每天可冲五千件第二方案用落料冲孔复合模落料，然后弯曲成型。此方案用模比第一方案少一套，孔的位置相对较精确，生产运转使用人工较少缺点是模具结构较第一方案复杂，加工所用设备要求较高，模具制造周期长，有几年工作经验模具工才可制作。模具维修费用高。第三方案用连续模落料，再弯曲成型此方案与第二方案同等。综合以上分析，从批量成本，从模具入门学习，用第一方案为优先。,3；工艺分析从零件图知，落料件为一矩形，外形筒单，精度要求不高，且质量轻，尺寸偏小，批量也小，为降低成本，可用无导柱落料模进行落料。汽车配件行业，竞争异常激烈，价格，利润是焦点，一套有导柱模架，市场价就六百至七百元，加上凸模，凹模，卸料，模柄等件的用材与加工，有导柱落料模就要上千元，而无导柱落料模，少用了模架，用上下底板取代，成本相对低得多，四百至五百元即可。无导柱模，大量用于小批量，精度要求不高的冲裁件，汽配行业尤其风行，私人企业，股份企业，往往首选。无导柱模，冲裁导向依靠冲床滑块导向，由于冲床滑块上下运动靠燕尾槽导向，相当精确，均在0.02毫米以内，而精度要求不高冲裁件，冲裁单边间隙大多在0.06以上，故很安全。,4；排样排样目的是提高冲裁效率和材料利用率。从钢材市场买回钣料，均为2米长1.5米宽左右系列尺寸，要根据不同需要裁成条料才能放入模具冲裁，一个条料如何排布冲裁件形状至关重要。这就是排样内容。有的冲裁件可全部用完条料，有的冲裁件只能用大部，剩下少部料报废，形状排得合理，废料较少而冲裁也顺利，形状排布不合理，则冲裁不顺利或废料较多，造成成本较高，经考虑支架落料模排样如下纵向塔边；3毫米，横向搭边3毫米，条料宽度计得【61.4】【零件展开长55.4；弯曲内圆半径2，直身长51.5，中性层弧半径2.51，料厚1.5计得展开长55.4】图五,冲裁件面积；1255.4=6648条料宽为61.4一个料距材料利用率=1664861.415=0.72推料步距15,冲裁力计算冲裁力计算公式；134.81.5300606606.0吨冲裁力冲裁周长材料厚度抗拉强度，在这里，冲裁周长计得134.8为1.5取300，推件力：推推卡在凹模刃口内的工件数冲裁刃口厚取六毫米，则冲一次要往下推四件，即4，推查表得0.05推40.056.01.2吨总冲裁力总推6.01.27.2吨,选冲床一般生产厂，不可能什么型号的冲床都有，什么吨位冲床都有，大都是小吨位，中吨位，大吨位各有几台，我们选冲床，应考虑到吨位值是冲床滑块在下止点位置时的值，冲压剪裁料开始瞬时，冲床滑块末到达下止点。如冲1.5料，开始冲裁时滑块距下止点超过1.5，因而此时的冲裁力远远达不到标称吨位值，所以选冲床，不能按总冲裁力就近选，再考虑材料不均匀性，冲床使用的安全性，应选比总冲裁力大一倍右右的冲裁吨位的冲床，冲床长期在接近标称吨位值下工作，极易损坏，更应往一倍标称值以上选。在此，我们选可倾开式常用冲床，如16公称压力160最大闭合高度220闭合高度调节量60模柄孔30因冲床耐用，一些厂的冲床是七十年代前后的产品，仍在使用，技术参数各厂都有出入，没列入部颁标准，万一在这样环境工作，如何选冲床呢？吨位标称值应选16吨左右或以上，最大闭合高度没说明书查找，应现场测量冲床决定其值，方法如下；把冲床滑块调至下止点，把调节螺杆调到杆最短处，此时滑块底面距工作台面距离即最大闭合高度，量取此值最大。再把调节螺杆调节到杆最长处，此时滑块底面距工作台面距离即最小闭合高度，量取此值最小。设计模具总高总应在这两值之间。即最大总最小,设计模具落料模有若干结构型式，主要零件随结构不同也有不同形状和尺寸，如何入手设计？因人而异，风格各有不同。但不外乎在保证零件质量和数量前堤下，因地制宜，追求简单易做，低成本，以利市场竞争。我们这里，从经验总结出一条规律：从选定的具体冲床入手，展开整套模设计，模具整体高度要求在选定具体冲床的允许范围内。由于所选定冲床随企业环境而变化不定，如理论计算需十六吨冲床，但企业仅有二十五吨冲床，显然，二十五吨冲床装模闭合高度与十六吨不同，因而设汁模具整体高度随选定冲床不同而不同，选十六吨冲床，按十六吨冲床闭合模高设计模具整体高度，而选二十五吨冲床，则按二十五吨冲床闭合模高设计整套模高度，即整套模高设计，有适应性浮动，而不是按某计算值确定。国内模具设计书籍很多，模高设计各不相同，但大多是计算确定，查表确定，或是按比例确定，我们这里，叫适应性确定，或叫凑合确定，以作区别。介绍这样方法，有利干学生适应不同企业环境。整体模高设计，如何入手？先从凹模设计入手。凹模刃口与外型确定之后，即可基本确定整套模具设计值,1;凹模设计1.1：凹模刃口尺寸确定：有几点原则须注意；落料件是由凸模刃口与凹模刃口冲裁剪切而成，一般冲裁，剪切断面是梯形，细分断面，最上一层是毛刺，往下一层是断裂带，再往下一层是剪切带，最底层是圆角带，由于断面是梯形，外形尺寸算到外形最大处，即梯形底部处，而不能算到梯形小端处，即梯形顶部处，而冲裁中，落料件外形最大处，与凹模孔相等，落料件外形小端处，与凸模相等，最大处与最小处尺寸差，即基本等于凸模凹模间隙值，所以，落料件外形尺寸，与凹模相等，即落料跟凹模由于凹模在冲裁中，每冲一件，就摩擦凹模刃口一次，在上千次以上冲裁中，就摩擦千次以上，因而刃口要磨损，凹模刃口磨损后越来越大，从而使落料件外形越来越大，为使凹模在相当长时冲裁磨损后，仍能冲出合格落料件，其刃口尺寸初始值应取较小值，一般以尺寸范围中间偏小值为好。刃口尺寸制造公差，一般都要比落料件公差值小很多，才能保证落料件精度，才能保证冲裁间隙在合理范围。一些书提出模具制造精度比工件精度高3至4级，有的书则主张模具制造精度为6到7，也有些书主张取工件公差的14，他们的主张都有道理，都可行，但我们认为仅是一种广泛的祖略措施，针对性不强，当今模具制造，与过去有较大发展变化，手段多，加工精度高，试想一台价格上百万元的数控加工中心，加工精度达到0，005以内，而你模具标注制造公差在4或67，数值大都在0.020.06以上，甚至超过0.1以上，显然是不适当的，现场加工人员会再找你麻烦，叫你修改数值至0.01以内，以便输入数值编程加工。而另一方面，一些企业仍沿用八十年代或更早机床，使用时间比我们学生年令还大，加工精度根本达不到0.02以内，你定出制造公差过小，也制造不出。怎么办呢？我们认为，模具制造公差，应在满足冲制件质量要求前提下，按实际加工环境制定。具体说，在加工中心玑床加工的环境，就可定为0.01甚至更小，而在老式机床加工环境，可酌量各机床加工能力，在0.020.06范围内选取具体公差值，无须拘泥于一些计算值，这样的设计，会快捷多。查表，得间隙值0.150.19,2;落料件制造公差确定；尺寸12.0，按13级取公差，为0.27尺寸55.4；按13级取公差，为0.46即12。00.2755.40.46分别代入公式计算凹模刃口尺寸；公式：凹，（）12凹（120.50.27）0.0211.870.02（按中等加工精度环境，制造误差直接取0.02值，而不取40.2740.069）55.4凹（55.40.50.46）0.0255.170.02（制造误差取0.02的理由同上）,3;凹模外形尺寸确定凹模厚度：有各种确定方法，不外乎经验公式法，经验法，对比法，等等，这里介绍一种经验公式小凹模1.52.0）大凹模（23）式中凹模孔的最大宽度因数，查表确定，约在0.10.6范围凹模厚度，实际应用时，由于综合因素影响，具体情况不同，具体分析确定，中小型凹换，计箕值小于15时取15，而中型凹模计算值大于50时，也只取50，使用时均用用平板垫平，加以支撑。剪切轮廓线到凹模外形最近边缘的尺寸初步计算0.2855.415.5由于太薄不便于使用，取30（1.52.0）4560取50于是凹模外形尺寸为：30157112,4;模具其他零件设计总原则是：厚度方面，满足强度要求，同时凑合总模高在所选冲床装模闭合高度范围。4.1;各模板厚度设计：前边从冲裁力计算值考虑选定冲床为2316，其最大闭合高度为220。最大装模高度180,连杆调节长度45,模柄孔尺寸40,深60,漏料孔210.工作台300450,因而此模总高应在此范围。从装模难易考虑，应设计在180190为宜。上下底极，从强度考虑，应25以上，初选上底极25，下底板30，一些书主张底板厚为凹模厚度的1.01.5倍，而上底板可比下底板薄510，这都是总结经验结果，由于模具布满销孔螺孔，很难通过准确计算确定厚度值。凸模垫板初选10凸模高70凸换固定板30下模固定卸料板15这样，总模高：251070153030180符合装模高度要求。,4.2各模板长宽尺寸下底坂；应比冲床工作台漏料孔大，每边应有4050供支承的面，2316漏料孔210,左右，（准确值可到冲床量取），且每边有2530左右支撑位置，在这，以漏料孔外形每边加25左右，取260280，即下模底板为30260280上模底板：由于本模决定用无导柱非标准简易模，所以上模底板不装导套，就按凹模外形即可，即：25157112上模垫板，长与宽参照凹模外形，即：10157112上模凸模固定板长与宽参考凹模外形，即30157112下模固定卸料板：长与宽参考凹模外形，即15157112图七,冲孔模设计1;原理;冲孔模原理与落料模同，但使用的是孔，尺寸要求是对孔的要求，对模具的磨损情况与落料模不同。对于冲孔凸模，直径磨损后越耒越小，因为冲出孔径跟凸模，从而使孔径跟着越耒越小，为使模具在冲孔多次后仍能冲出合格孔，必须使凸模直径取孔的上限值，而相配的冲孔凹模直径与其保持合理间隙。之所以保持合理间隙，是使孔径表面质量合格，无毛刺，若间隙不合理，孔同边会产生严重毛刺，尽管孔尺寸合格，此孔由于毛刺过大而不合格。同样须注意几个问题，冲裁件孔径计算；冲裁件孔径表面近似锥形，孔径应以最小端直径算，这样才符合工件使用要求。冲裁件孔径表面最小端尺寸与凸模等，凸模磨损后变小，孔也跟看变小，因而凸模在新模状态尺寸应参考孔径上限尺寸，而凸模制造有误差，设计凸模尺寸不能取孔的最大极限尺寸，只能取接近孔最大极限尺寸的偏小一点的值，偏小多少？看加工环境而定，精密机床加工，偏小数值小一些，一般机床，偏小数值多一些。一般控制在孔径尺寸变动范围的中间偏大值为宜。冲小孔凸模要有保护装置，冲厚板料要对凸模强度进行校核,2;冲孔模结构可有几种选择；每个孔分别冲三个孔一起冲出由于支架孔要与外壳孔相配合，有配合要求，因而孔径，孔之间位置要求准确，考虑这些因素，不宜分别冲孔，这会造成位置不准确，宜一起冲出三个孔。图八冲孔模结构草图弹压卸料板型式）,3;冲压力计算21222323.142.823.14323.141.317.58418.848.16444.591.530044.591.530020065.52吨推件力推推此处取4件查表得推0.05推40.0520.4吨,4;确定压力中心按展开图，孔关于X轴对称设孔5.6中心座标X1孔2.6中心座标X2孔6.0中心座标X3以孔5.6中心为座标原点建座标则10216355.46.5642.915.617.584221.38.16432318.84（112233）123（08.1641618.8442.9）17.5848.16418.84（130.624808.236）44.59938.8644.5921.06,5;凸模，凹模刃口尺寸查表得间隙值0.150.190.190.150.04凸模与凹模均为圆形，按一般加工环境，均能保证加工误差在0.02范围内。符合凸模加工误差凸凹模加工误差凹的分开加工的原则，因而可采用凸模，凹模分开加工的方法。凸模刃口尺寸凸（）凸查表得5.5孔0.752.6孔0.756.0孔0.75所以5.5凸（5.50.750.1）0.025.580.022.6凸（2.60.750.1）0.022.680.026.0凸（6.00.750.1）0.026.080.02凹模刃口尺寸凹（凸）凹5.5凹（5.580.15）0.025.730.022.6凹（2.680.15）0.022.830.026.0凹（6.080.15）0.026.230.02,6;凸模结构设计6.1压应力校核4【压】41.530014001.29这里【压】是凸模材料许用压应力，【M】，其值取决于材料种类及热处理方法及模具结构，资料介绍，一般工具钢淬火硬度5862时，取值10001600，当有特殊导向时，可取20003000最小凸模直径2.61.29故满足强度要求。,6.2抗弯强度校核；凸模直径若全部长度取2.6，无导向情况下，其最大自由长度允许值：952952.62.6这里为2.6凸模刃口承受冲裁力3.142.61.53003673.860.61952.62.660.6110.60凸模直径2.6时，无导向情况下，允许最大自由长10.6，显然，若整段均直径2.6，总长允许小于10.6，满足不了模具尺寸要求，要用导向装置加强抗弯能力，有导向情况下，2.6的凸模最大自由长为：2702702.62.660.6130.11从结构需要，仍感不足。在生产实践中，这样情况非常多，一般生产实践中，小孔凸模，均做成根部粗壮，仅刃口一小段设计为刃口直径，以解决抗弯强度不足的问题。若根部做成6，侧：无导向情况：95956660.6156.43满足结构需要,同理，校核5.6凸模抗弯强度方面：无导问情况下，955.65.63.145.61.53007912.888.95故955.65.688.9533.49同样不满足要求，需加粗根部，设取8则：958888.9568.35满足要求。校核6.0凸模无导向95663.1461.5300847892.08故956692.0837不满足使用取根部8958892.0866.03满足要求,7;凹模外形尺寸确定；（1.52）凹模孔的最大宽度系数，见表凹模厚度，其值为1520凹模刃口与外边缘的距离这里，43查表0.4218.06取25（1.52）37.550取35左右，综合考虑，因而凹模为1006025,8;冲孔模的整体设计由冲裁力约为2.5吨，可选236.3冲床公称压力63滑块行程35闭合高度调节量35最大闭合高度150工作台尺寸为310200工作台中心孔径140模柄孔尺寸30深55即设计模具总体高度为135145为宜上底板20下底板初选30厚垫板10凸模固定坂20橡胶一般取工作高度的3.54倍1修磨量1.5146.5故椽胶自由高度教22.7526在此取25卸料板取10因而上模具总高201020301090下模总高253055总模高9055145凸模高60其中自由段长40其中，垫板，凸模固定板，卸料板长宽，可与凹模一致，为：125120此冲孔模可用无导柱型式，也可用有导拄型式，为适应竞争性，在此用有导柱型式,图九冲孔模装配结构图有导柱，弹压卸料,闪光器支架弯曲模的设计与制造1;工艺分析支架的使用要求决定模具的结构设计,这里要求90度弯,弯曲件应无裂纹而影响强度,也不能使孔在弯曲中变形,弯曲各段长度要求一般,自由公差范围.因而一般弯曲模结构可实现.本例可用常规弹压弯曲模结构.2;弹压弯曲模结构如图十:本模不采用导柱,上模用带柄矩形上模块下模用带通用弹顶装置的弹压块.,3;弯曲力自由弯曲力;F10.6KBttbRtF1自由弯曲力B弯曲件宽度T弯曲件材料厚度R弯曲件内半径b材料抗拉强度K安全系数,一般取1.3F10.61.3121.51.530021.51805.14N4;校正弯曲力F2AF2校正力q单位校正力A工件被校正部分的投影面积按材料类别和厚度查表,得3040,取40,F24021.51.5122400总冲压力FF1F21805.1424004205.14N,5;弹簧计算弹顶行程为凸模压顶块的行程,为16.5,其预紧力必须大于弯曲力1805N,才能保证有效弯曲.对圆柱形弹簧,由设计资料查最大工作负荷大于1805N的难找.一般为500N以下,所以不适用.而用碟形弹簧能适于大工作负荷,但一般行程短,长行程需片数多,价昂贵,一般工厂用工业橡胶串作弹力材料,造价极低,设计也筒单,只须橡胶串的压缩量在串胶厚度的0.2以内即能正常工作.缺点是压力不恒定,随压缩量的增加,压力也增加,而要恒压力时,则需液压装置才行.在本例中,橡胶串功能足够,需约160厚橡胶串即可,为便于工作和调整,中心杆两端有螺纹和档板,便于不同压力和压缩量需要调整.工厂里作为通用弹顶器,可先后供几套模使用.串胶每块外径可选80,100,120几种规格.图十通用弹顶器,6;回弹值确定;由Rt21.51.33查V形弯曲回弹角表知为127;解决措施;把工件定位时,与水平成1.5,垂直压弯成形.8;间隙值确定;V形弯曲无须定间隙,由冲压闭合高度定,本例中为便于操作及准确弯曲,采用类似于U形弯曲模结构,须定凸模与凹模间隙值.Z2t1nt材料公称厚度n因数,其与弯曲件高度H及弯曲线长度B有关,本例中,查因数n值表知n0.05Z21.510.051.58,弯曲模主要零部件设计;1;冲床选择;本例冲压力不大,可在小吨位冲