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1、任务3 冲裁力与冲压压机的选用,知识点 冲裁力的计算； 冲压压机结构与主要技术参数。 技能点 冲压压机的选用。,一任务导入：,1任务要求 计算图1-4所示手柄进行冲裁时的冲裁力并合理选用冲压压机。 2任务分析 在任务2中已确定手柄的排样方法。因此应按照排样图（图1-15）进行冲裁力计算并选用压力机。,二、知识链接,1冲裁力 2冲压压机 3冲裁压力中心的计算,1冲裁力,（1）冲裁力的计算 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。在冲裁过程中，冲裁力的大小是不断变化的，如图1-16所示。,图1-16 冲裁力变化曲线,1冲裁力,对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算： F =
2、K L t （1-8） 在一般情况下，材料的抗拉强度b l.3 ，为了计算方便，也可用下式计算冲裁力： F = L t b （1-9）,1冲裁力,（2）降低冲裁力的措施 当板料较厚或冲裁件较大，所产生的冲裁力过大或压力机吨位不够时，可采用以下3种方法来降低冲裁力。 加热冲裁 斜刃冲裁 阶梯冲裁,1冲裁力,加热冲裁 把材料加热后冲裁可以大大降低其抗剪强度。表1-12所示为钢材在不同加热温度下的抗剪强度，由表可知，将材料加热到700900，冲裁力只及常温的1/3甚至更小。 加热冲裁的优点是冲裁力降低显著，缺点是断面质量较差（圆角大、有毛刺）、精度低、冲裁件上会产生氧化皮，加热冲裁的劳动条件也差，故
3、它只用于精度要求不高的厚料冲裁。,1冲裁力,表1-12 钢在加热状态的抗剪强度,1冲裁力,斜刃冲裁 将凸模或凹模刃口做成斜刃口，整个斜刃不是与冲裁件周边同时接触，而是逐步切入，所以冲裁力可以减小，如图1-17所示。为了获得平整的冲裁件，落料时应将斜刃做在凹模上，如图1-17（a）所示，冲孔时应将斜刃做在凸模上，如图1-17（b）所示。,图1-17 斜刃冲裁,刃口倾斜程度H愈大，冲裁力愈小，但凸模需进入凹模愈深，板料的弯曲较严重，所以一般取H值为：当t 3mm时，H = 2t；t = 310mm时，H = t。 斜刃冲裁时，冲裁力可按下式计算： F斜 = K斜L t （1-10） 式中 F斜 斜
4、刃冲裁力 N ； K斜 降低冲裁力系数，其值与斜刃高度H有关；当H = t时，K斜 = 0.40.6；当H = 2t时，K斜 = 0.20.4。,1冲裁力,阶梯冲裁 在多凸模的冲模中，将凸模做成不同高度，采用阶梯布置可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低了冲裁力，如图1-18所示。,1冲裁力,图1-18 用阶梯凸模冲裁,1冲裁力,（3）卸料力、推件力和顶件力 从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力F卸；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力F推；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力F顶，如图1-19所示。,图1-19 卸料力、推件力和顶件力,F卸、F推与F顶和冲件轮廓的形状、冲
5、裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状等因素有关，在实际生产中，它们常用以下经验公式计算： F卸 = K卸F （1-11） F推 = n K推F （1-12） F顶 = K顶F （1-13）,1冲裁力,K卸、K推 和K顶可分别由表1-13查取。,1冲裁力,表1-13 卸料力、推件力和顶件力系数,（4）压力机所需总冲压力的计算 采用弹压卸料装置和下出件模具时： F总 = F + F卸 + F推 （1-14） 采用弹压卸料装置和上出件模具时： F总 = F + F卸 + F顶 （1-15） 采用刚性卸料装置和下出件模具时： F总 = F + F推 （1-16）,1冲裁力,常用的冲压压机有机
6、械式压力机、液压式液压机、剪切机、弯曲校正机等，它们都属于锻压机械。按机械行业标准JB/T9965-1999规定，锻压机械的分类见表1-14。 在冲压加工中主要使用的曲柄压力机（习惯上称为冲床）属于机械压力机类别。,2冲压压机,表1-14 锻压机械分类及字母代号,（1）曲柄压力机的用途和分类 按工艺用途不同，曲柄压力机可分为通用压力机和专用压力机两大类。 按机身的结构形式不同，曲柄压力机可分为开式压力机和闭式压力机。 按运动滑块的个数，曲柄压力机可分为单动、双动压力机和三动压力机， 按与滑块相连的曲柄连杆数，曲柄压力机可分为单点压力机、双点压力机和四点压力机， 此外，按传动机构的位置，可将曲柄
7、压力机分为上传动式压力机和底传动式压力机两类。,2冲压压机,开式压力机,2冲压压机,图1-20 双柱可倾台式压力机 图1-21 单柱固定台式压力机 图1-22 升降台式压力机,闭式压力机机身左右两侧是封闭的，如图1-23所示,2冲压压机,图1-23 闭式压力机,单动、双动压力机和三动压力机,2冲压压机,图1-24 压力机分类示意图 1凸轮；2工作台,单点压力机、双点压力机和四点压力机,2冲压压机,图1-25 压力机分类示意图,（2）曲柄压力机的工作原理与结构组成 工作机构，其一般为曲柄滑块机构，由曲轴、连杆、滑块、导轨等零件组成。 传动系统，它包括带传动和齿轮传动等机构。 操纵系统，如离合器、
8、制动器及其控制装置。 能源系统，如电动机和飞轮。 支承部件。 此外，还有各种辅助系统与附属装置，如润滑系统、顶件装置、保护装置、滑块平衡装置、安全装置等。,2冲压压机,双柱可倾台式压力机的运动原理图,2冲压压机,图1-27 JC23-63型压力机的运动原理图 1电动机；2小带轮；3大带轮；4中间传动轴；5小齿轮；6大齿轮；7离合器；8机身；9曲轴；10制动器；11连杆；12滑块； 13上模；14下模；15垫板；16工作台,（3）曲柄压力机的主要技术参数 标称压力Fg及标称压力行程Sg 滑块行程 S 滑块行程次数n 最大装模高度H1及装模高度调节量H1 工作台板及滑块底面尺寸 工作台孔尺寸 立柱
9、间距A和喉深C 模柄孔尺寸,2冲压压机,标称压力Fg及标称压力行程Sg,2冲压压机,图1-28 压力机的许用压力曲线 1压力机许用压力曲线；2冲裁工艺冲裁力的实际变化曲线；3拉深工艺拉深力的实际变化曲线,滑块行程 S 如图1-29中的S，它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。它是曲柄偏心量的2倍，大小也反映出压力机的工作范围。,2冲压压机,图1-29 压力机基本参数,2冲压压机,滑块行程次数n n是指滑块每分钟往复运动的次数。如果是连续作业，它就是每分钟生产工件的个数。因此行程次数越大，生产率就越高。,2冲压压机,最大装模高度H1及装模高度调节量H1 压机的装模高度是指滑块在下止点时，滑块下
10、表面到工作台垫板上表面的距离（也称闭合高度），没有工作台垫板的压力机的其装模高度等于压力机的闭合高度。压力机的装模高度（闭合高度）可通过调节连杆的长度使它在一定范围内变化，当装模高度调节装置将滑块调整到最高位置时，装模高度达最大值，称为最大装模高度（图1-29中的H1）。,2冲压压机,模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。 模具的闭合高度与压力机的装模高度的关系（见图1-30）。,图1-30 模具的闭哈高度与压力机的装模高度的关系,2冲压压机,理论上为： HminH1HHmax1 （1-17） 亦可写成：HmaxMH1HHmaxH1 一般模具的闭合高度接
11、近于压力机的最大装模高度在实用上为： HminH1 + 10mmHHmaxH15mm （1-18）,2冲压压机,工作台板及滑块底面尺寸 它是指压力机工作空间的平面尺寸。工作台面的长、宽尺寸应大于模具下模座的尺寸，并每边留出60100mm，以便于安装固定模具用的螺栓、垫铁和压板。当制件或废料需下落时，工作台面孔尺寸必须大于下落件的尺寸，对有弹顶装置的模具，工作台面孔尺寸还应大于下弹顶装置的外形尺寸。,2冲压压机,工作台孔尺寸 工作台孔尺寸L1 B1（左右 前后）、D1（直径）（如图1-29），用做排除工件、废料或用于安装顶出装置。,2冲压压机,立柱间距A和喉深C 立柱间距是指双柱式压力机立柱内侧
12、面之间的距离。对于开式压力机，其值主要关系到向后侧排料或出件机构的安装。对于闭式压力机，其值直接限制了模具和加工板料的最宽尺寸。 喉深是开式压力机特有的参数，它是指滑块的中心线至机身的后方距离，如图1-29中的C。喉深直接限制加工件的尺寸，也与压力机机身的刚度有关。,2冲压压机,模柄孔尺寸 模柄孔尺寸d l是“直径 孔深”，冲模模柄尺寸应与模柄孔尺寸相适应，模柄孔的深度应大于模柄的长度。大型压力机没有模柄孔，而是开设T形槽，以T形槽螺钉紧固上模。,2冲压压机,表1-15 开式压力机的主要技术参数,2冲压压机,（4）压力机的选用 中、小型冲压件选用开式机械压力机。 大、中型冲压件选用双柱闭式机械
13、压力机。 导板模或要求导套不离开导柱的模具选用偏心压力机。 大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机。 校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机。 薄板冲裁、精密冲裁选用刚度高的精密压力机。 大型、形状复杂的拉深件选用双动或三动压力机。 小批量生产中的大型厚板件的成形工序多采用液压压力机。,2冲压压机,（5）曲柄压力机的型号 按照锻压机械型号编制方法JB/T99651999的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。,2冲压压机,常用机械压力机型号见表1-16。,表1-16 常用机械压力机型号,3.冲裁压力中心的计算,冲裁压力中心就是冲裁力的合力作用点。在冲压生产中，为保
14、证压力机和模具正常工作，必须使冲裁模具的压力中心与压力机滑块中心重合，否则在冲裁过程中会使滑块、模柄及导柱承受附加弯矩，使模具与压力机滑块产生偏斜，凸、凹模之间的间隙分布不均，从而造成导向零件加速磨损，模具刃口及其他零件损坏，甚至会引起压力机导轨磨损，从而影响压力机的精度。,3.冲裁压力中心的计算,形状对称的冲裁件，其冲裁压力中心位于冲裁轮廓的几何中心上，如图1-31所示。,图1-31 形状对称冲裁件的冲裁压力中心,3.冲裁压力中心的计算,复杂形状工件或多凸模冲裁件的冲裁压力中心，可按力矩平衡原理进行解析计算，方法如下。,3.冲裁压力中心的计算,（1）按比例将冲裁工件的冲裁轮廓画出（见图1-3
15、2）。 （2）建立直角坐标系xoy。 （3）将冲裁件的冲裁轮廓分解为若干直线段和圆弧段l1，l2，l3，ln等基本线段。因为冲裁力与轮廓线长度成正比关系，故可用线段长度代替冲裁力进行压力中心的计算。 （4）计算各基本线段的长度及其重心到坐标轴x、y的距离y1，y2，y3，yn和x1，x2，x3，xn。 （5）计算压力中心坐标xc、yc。 xc= （1-19） yc= （1-20）,三任务实施,1冲裁力的计算 根据任务1实施中的结论，该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲裁力的相关计算见表1-17。,表1-17 冲压力的相关计算,三任务实施,2冲压压机的选定 根据表1-17计算的冲压工艺总力246.753KN，一般在冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%左右，247130%321KN，因此冲压压机初选J23-40,三任务实施,3压力中心的确定 计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图1-33所示。,图1-33 凹模型口图,三任务实施,表1-18 压力中心数据表,四知识拓展,1.压力机上模具的安装,四知识拓展,1.压力机上模具的安装 在压力机上安装与调整模具是一件很重要的工作，它将直接影响到制件质量和安全生产，因此，安装和调整冲模不但要熟悉压力机和模具的结构性能，而且要严格执行安全操作制度。,1.压力机上模具的安装,模具安装的一般注
