冷冲压模具设计.doc

《冷冲压模具设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冷冲压模具设计.doc（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、冲裁力、卸料力及推件力的计算。录入: 151zqh 来源: 日期: 2006-4-9,16:36 一、 冲裁力的计算 冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抗力，计算冲裁力的目的是为了合理选择压力机和设计模具。各种形状刃口冲裁力的基本计算公式见表6。考虑到模具刃口 的磨损、凸模与凹模的间隙不均、材料性能的波动和材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力应比表列公式计算的值增加30%。表 6 冲裁力的计算公式及举例注：1. 为材料之抗剪强度。由表查得： =440Mpa2.双斜刃凸模和凹模的主要参数 列于表7中表7 斜刃凸模和凹模的主要参数材料厚度t/mm斜刃高度h/mm 斜刃倾角平均冲裁力为平刃的百分比3310

2、2tt5830406065 如用平刃口 模具的冲裁时，按表列公式进行计算：F=KLt式中 F冲裁力（N）L冲裁件周长（mm）；t材料厚度（mm）；材料剪切强度（Mpa）K-系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般K取1.3。二，降低冲裁力的方法在冲裁力超过车间现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力。一般采用以下几种方法：（1） 材料加热红冲。 材料加热后，抗剪强度大大地降低，从而降低冲裁力。 一般适用于厚板或工件表面质量及精度要求不高的零件。（2） 在度凸模冲模中，将凸模作阶梯形布置。 其一般用在几个凸模直径相差悬殊、彼此距离又很近的情况下，采

3、用阶梯形布置还能避免小直径凸模由于承受材料流动的挤压力而产生折断或倾斜的现象（此时应将小凸模做短一些）。凸模间的高度差h 取决于材料厚度，如：t 3mm, h=0.5t(3) 用斜刃口模具冲裁。 斜刃口冲模的冲裁力可用斜刃剪切公式近似计算， 即： F=K0.5 t /tg 0.5 t b/ tg式中 K-系数， 一般取1.3-材料抗剪强度， 为Mpa-刃口斜角（一般小于12）斜刃冲裁力也可用下列简化公式计算：F=KLt当ht时，K0.40.6h2t时， K0.20.4式中 L-剪切周长， L为mmh-斜刃高度， h为mm-材料抗剪强度， 为Mpat-材料厚度， t为mm三、卸料力、推件力和顶件

4、力 冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的力叫顶件力。通常多以经验公式计算：卸料力 F卸=K卸F （N）推件力F推=nK推F（N）顶件力 F顶=K顶F （N）式中 F冲裁力（N）； n同时卡在凹模里的工件（或废料）；数目n=h/t (h凹模孔口直壁高度；t材料厚度)；K卸、K推、K顶分别为卸料力、推件力、顶件力系数、其值查表2-8。表2-8 卸料力、推件力和顶件力系数料 厚K卸K推K顶 钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.

5、030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金、纯铜、黄铜0.0250.08 0.020.060.30.070.030.09注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂说取上限值。冲裁时之冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待，即：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时为： F总F冲F推采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模为: F总F冲F卸F推采用弹性卸料装置和上出料方式的冲模为: F总F冲F卸F顶压力中心的计算录入: 151zqh 来源: 日期: 2006-4-7,12:25 压力

6、中心的确定 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的 压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和 等于诸力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的

7、 座标 位置 O0(x0,y)，即为所求模具的压力中心(图2)。图 2 解析法求压力中心 计算公式为： 因冲裁力与冲裁周边长度成正比， 所以式中的各冲裁力 P、Pn，可分别用各冲裁周边长度 L、Ln代替，即： 冲裁工艺设计录入: 151zqh 来源: 日期: 2006-4-7,12:27 冲裁工艺设计包含冲裁件的工艺性分析、冲裁工艺方案的确定和技术经济分析的内容。良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最少的材料，最少的工序数量和工时，并使模具结构简单，模具寿命高，最终稳定地获得合格工作劳动量和工艺成本是衡量冲裁工艺设计的主要指标。 冲裁件的工艺性分析 冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压工艺的适应性

8、，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。 ( 一 )冲裁件的形状和尺寸 冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少。在满足质量要求的条件下，把冲裁件设计成少 、无废料的排样形状。如图 1a)所示零件，若外形无关紧要，只是三孔位置有较高要求，改为图 b)所示形状，可用无废料排样，材料利用率提高40%。 除在少、无废料排样或采用镶拼模结构 时，允许工件有尖锐的清角外 ，冲裁件的外形或内孔交角处应采用圆角过渡， 避免清角 。其圆角值见表 1。图 1 冲裁件形状对工艺性的影响示例 表 1 冲裁件最小圆角半径R

9、尽量避免冲裁件上过长的悬臂 与狭槽 ，如图 2，应使它们的最小宽度b1.5t。 图 2 冲裁件的结构工艺性图冲裁件孔与孔之间 、孔与零件边缘之间的壁厚 (图2)，因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小。一般要求 c15t，ct。若在弯曲或拉深件上冲孔 ，冲孔位置与件壁间距 应满足图示尺寸。其要求见图 3。 3 弯曲件的冲孔位置 5冲裁件的孔径因受冲孔 凸 模强度和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断和压弯。冲孔最小尺寸取决于材料的机械性能、 凸 模强度和模具结构。用自由 凸 模 和带护套 的凸模所能冲制的最小孔径分别见表 2和3，孔距的最小尺寸可见表3。 表 2自由凸模冲孔的最小尺寸(mm)

10、表3 带护套的凸模的最小尺寸 表4 最小间距 (二)冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求 冲裁件的精度要求，应在经济精度范围以内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于 IT11级，冲孔件比落料件高一级。冲裁件外形与内孔尺寸公差可见表 3。如果工件精度高于上述要求，则需在冲裁后整修或采用精密冲裁冲t件两孔孔心距所能达到的公差见表 5。冲裁件断面的表面粗糙度和允许的毛刺高度可见表 7和表8 表 5冲裁件外形与内孔尺寸公差 表6 冲裁件孔中心距的公差7 冲裁断面的表面粗糙度表8 冲裁件允许毛刺的高度 (三)冲裁件的尺寸基准 冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。孔位尺寸基

11、准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的 面或线上 ，切不要与参加变形的部位联系起来。如图 4所示，原设计尺寸的标注(图a)，对冲裁图样是不合理的，因为这样标注，尺寸 L1、L2必须考虑到模具的磨损而相应给以较宽的公差造成孔心距的不稳定，孔心距公差会随着模具磨损而增大。改用图 b)的标注，两孔的 孔心距才不受 模具磨损的影响，比较合理。 图 4 冲裁件的尺寸基准 冲裁加工的经济性分析 ( 一 )冲裁件的制造成本 所谓经济性，就是以尽可能少的生产消费获得尽可能大的经济效益，在进行冲压工艺设计时，应该运用经济分析的方法找到降低成本，取得优异经济效果的工艺途径。 冲裁件的制造成本 C总包括C总材工模

12、 式中 C材：材料费；C工加工费(工人工资、设备折旧费、管理费等 )；C模：模具费。上述成本中，模具费、设备折旧费一般与产量无关，加工费中的工人工资和其它经费只要在一定时间内，基本上也是不变的，因此，叫做固定费用，用 Ca表示。 而材料费、外购件费等，将随生产量大小而变化，属可变费用 Cb表示(以单件计)， 若产量 为，则： （ 224) 这样，产品制造成本由固定费用和可变费用两部分组成。设法降低固定费用或可变费用，都能使成本降低、利润增加并积累资金。产品的制造成本和产量之间有着密切关系，现用图 5图7分别进行分析。 固定费用 总的固定费用 Ca不随产量的增加而增加，而单件产品的固定费用(单位

13、固定费用)却由于产量 Q的增加而逐渐下降，如图5b)所示 。 图 5 固定费用图 a)总固定费用b)单位固定费用 2.可变费用 总的可变费用将 随产量 的增加而增加，但对产品单位费用而言，其直接耗费的原材料费、外购件费、外协加工费等则基本不变，如图 6所示。 6 可变费用图 a)总可变费用b)单位可变费用 成本与产量的关系 (如图7) 产品的单位成本 C可用公式表示，并由图7b)可知，单位成本将 随产量 的增加而下降。 图 7 成本曲线图 a)成本Cb)单位成本C (二)降低冲压 件成本 的途径 增产可降低单件产品成本中的固定费用，相对地减少消耗，通过节约可以直接降低消耗，两者都是降低成本的重要途径。冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项因此，降低成本，就是要降低上述各项费用，降低成本有以下各种措施： 降低小批量生产中的冲压件成本 由图 5a)可知，试制或小批量生产时，降低成本的有效途径是降低固定费用，这样能取得较好的经济效益，其中降低模具费用，是降低成本的有力措施。如冲压 件质量 要求较高，须采用 正规模具，一般情况下，应尽可能分散工序，选用结构简单，制造方便、价格低廉的简易模具。如：薄板模、组合冲模、聚氨脂橡皮模、锌合金模低熔点合金模等。 2工艺合理化 冲压生产中，合理的工艺是降低成本的可靠保证。新产品投产前应通过试生产，对工艺可行性进行验证，