现代冲模设计方案分析.docx
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1、第一篇 冲裁模一 、搭边值与侧刃宽度搭边值单位(mm)料厚手送料自动送料圆形非圆形往复送料mnmnMnmn11.51.521.532321-221.52.523.52.52-32.5232.543.53-432.53.5354434-5435465545-6546576656-865766776875879887二、条料宽度的确定为了保证送料的顺利进行,必须考虑条料的单向(负向)公差。B=D+2a+式中:B条料宽度的基本尺寸(mm)D工件在宽度方向的尺寸(mm)-条料的单向(负向)公差(mm)a侧搭边的最小值(mm)三、冲裁力、退料力、顶件力、总冲压力的计算四、各种常用材料计算采用的抗拉强度(
2、N/) 材料抗拉强度材料抗拉强度A140020500A1E25550A242045730A2F50770B208MnV550B2F09MnR500A347009MnA3F16MnR620B316MnB3F65Mn90008F(DC04)36065Si2MnA160008400紫铜软:21010F380硬:30010410铝软:7020F470硬:130五:冲裁间隙的确定1、冲裁间隙的概念 冲裁间隙指凸模刃口与凹模刃口之间的间隙。 Z=Dadt Z-冲裁间隙 Da-凹模刃口尺寸dt-凸模刃口尺寸Z正常时:上下微裂纹重合。2、冲裁间隙对冲压的影响(1)对断面质量的影响(2)间隙对尺寸精度的影响。由
3、于弹性变形的存在,冲裁结束后出现弹性恢复,使尺寸与凸凹模刃口尺寸产生尺寸偏差,而弹性变形大小与冲裁间隙有直接的关系。 (3)间隙对冲裁力的影响 冲裁间隙对冲裁力的影晌规律是间隙越小,变形区内压应力成分越大,拉应力成分越小,材料变形抗力增加,冲裁力就越大。反之,间隙越大,变形区内拉应力成分就越大,变形抗力降低,冲裁力就小。间隙达材料厚的5%-20%时,冲裁力下降不明显。 当单边间隙Z增大到材料厚度的15%-20%时,卸料力为0。 3、合理间隙值的确定:根据近年来的研究与使用经验,在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度、断面垂直度要求 高的制件应选用较小间隙值,对于断面垂直度与尺寸精度要求不
4、高的制件,应以降低冲裁力、提高模具寿命为主,可采用较大间隙值。其单边间隙可按下列经验公式选用: 软材料:t1mm,c=3%-4%tt=1-3mm,c=(5%-8%)tt=3-5mm,c=(8%-10%)t硬材料:t1mm,c=(4%-5%)tt=1-3mm,c=(6%-8%)t=3-8mm,c=(8%-13%)六、凸模和退料板、凹模和顶出器之间的间隙单位:mm料厚最大间隙料厚最大间隙料厚最大间隙0.2滑配0.2-0.50.10.5-10.31-20.420.5七、螺钉与销子到零件边缘的最小距离八、凸、凹模的镶拼结构(1)镶拼结构的应用场合及镶拼方法对于大、中型的凸、凹模或形状复杂、局部薄弱的小
5、型凸、凹模,如果采用整体式结构,将给锻造、机械加工或热处理带来困难,而且当发生局部损坏时,就会造成整个凸、凹模的报废,因此常采用镶拼结构的凸、凹模。镶拼结构有镶接和拼接两种:镶接是将局部易磨损部分另做一块,然后镶入凹模体或凹模固定板内,如图2.9.8所示;拼接是整个凸、凹模的形状按分段原则分成若干块,分别加工后拼接起来,如图2.9.9所示。图2.9.8 镶接凹模 图2.9.9 拼接结构(2)镶拼结构的设计原则凸模和凹模镶拼结构设计的依据是凸、凹模形状、尺寸及其受力情况、冲裁板料厚度等。镶拼结构设计的一般原则如下:1)力求改善加工工艺性,减少钳工工作量,提高模具加工精度 尽量将形状复杂的内形加工
6、变成外形加工,以便于切削加工和磨削,见图2.9.10a、b、d、g等。尽量使分割后拼块的形状、尺寸相同,可以几块同时加工和磨削,见图2.9.10d、g、f等,一般沿对称线分割可以实现这个目的。应沿转角、尖角分割,并尽量使拼块角度大于或等于90,见图2.9.10j。圆弧尽量单独分块,拼接线应在离切点4-7mm的直线处,大圆弧和长直线可以分为几块,图2.9.9 。拼接线应与刃口垂直,而且不宜过长,一般为12-15mm,图2.9.9。2)便于装配调整和维修 比较薄弱或容易磨损的局部凸出或凹进部分,应单独分为一块。如图2.9.8、图2.9.10a。拼块之间应能通过磨削或增减垫片方法,调整其间隙或保证中
7、心距公差,如图2.9.10h、I。拼块之间应尽量以凸、凹槽形相嵌,便于拼块定位,防止在冲压过程发生相对移动,如图2.9.10k。3)满足冲压工艺要求,提高冲压件质量 为此,凸模与凹模的拼接线应至少错开3-5mm,以免冲裁件产生毛刺,如图2.9.9;拉深模拼接线应避开材料有增厚部位,以免零件表面出现拉痕图2.9.10 镶拼结构实例为了减少冲裁力,大型冲裁件或厚板冲裁的镶拼模,可以把凸模(冲孔时)或凹模(落料时)制成波浪形斜刃,如图2.9.11所示。斜刃应对称,拼接面应取在最低或最高处,每块一个或半个波形,斜刃高度H一般取l-3倍的板料厚度。(3)镶拼结构的固定方法镶拼结构的固定方法主要有以下几种
8、:1)平面式固定 即把拼块直接用螺钉、销钉紧固定位于固定板或模座平面上,如图2.9.9所示。这种固定方法主要用于大型的镶拼凸、凹模。2)嵌入式固定 即把各拼块拼合后嵌入固定板凹槽内,如图2.9.12a所示。3)压入式固定 即把各拼块拼合后,以过盈配合压入固定板孔内,如图2.9.12b所示。4)斜楔式固定 如图2.9.12c所示。此外,还有用粘结剂浇注等固定方法。图2.9.11 斜刃拼块结构 图2.9.12 镶拼结构固定方法九:凸模加垫板的计算 下表是根据材料08钢(b=40kg/mm2),底板材料HT25-47(许用压应力=9 kg/mm2)按上式计算而得。底板应加垫片时的冲孔直径孔径d D
9、F 料厚S0.5S时才有效,波浪高度h=S时,冲裁力减少50%,h=2S时,冲裁力减少75%,可是h=Ltg时,波浪角一般取2-,则h=0.03-0.07L,所以在取波浪高度h时,必须符合这个条件。实际上波浪形刃口时的冲裁力按下式估算:P1=30%-50%P,落料时波浪形刃口取在凹模镶块上,冲孔时取在凸模镶块上。要取得对称,还要考虑到加工方便和镶块长度,一块镶块上尽可能取半个波浪或一个波浪,一个波浪的镶块高难度点取在中间。(2)阶梯形凸模在多个凸模冲孔时,为了使冲孔力不同时产生,以减少冲孔力,可以将凸模作成阶梯形。阶梯形凸模不仅能减少冲孔力,而且在多个直径相差悬殊,距离又很近的凸模冲孔时,还能
10、避免小直径凸模由于承受材料流动挤压的作用而产生的折断或倾斜的现象。一般是将小直径凸模作短的,在连续模中,将不带导正销的凸模作成短的。凸模之间的高度差H根据料厚来确定。当时,.5。阶梯形凸模的冲孔力可以按下式计算:.3式中:按其中一个阶梯,同一高度凸模的冲孔力之和最大者选取。十二:出料孔和槽MD2=d1+2(不小于), d3=d1+4, 30M不小于30,高度不小于30。图中:C=1.5d*tg 采用45但不小于3030354045c2.6d2.0d1.8d1.5d第二篇压弯模一、压弯展开长度的确定中性层位置确定后,对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件,可直接采用下面介绍的方法计算坯料长度
11、。而对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件,在利用下述公式初步计算坯料长度后,还需反复试弯不断修正,才能最后确定坯料的形状及尺寸。圆角半径r0.5t的弯曲件圆角半径r0.5t的弯曲件对于rr+2t(图3.6.2a)。当h较小时,直边在模具上支持的长度过小,不容易形成足够的弯矩,很难得到形状准确的零件。若hr+2t时,则须预先压槽,再弯曲;或增加弯边高度,弯曲后再切掉(图3.6.2b)。如果所弯直边带有斜角,则在斜边高度小于r+2t的区段不可能弯曲到要求的角度,而且此处也容易开裂(图3.6.2c)。因此必须改变零件的形状,加高直边尺寸(图3.6.2d)。图3.6.2弯曲件的弯边高度 防止弯曲根部裂
12、纹的工件结构在局部弯曲某一段边缘时,为避免弯曲根部撕裂,应减小不弯曲部分的长度B,使其退出弯曲线之外,即br(图3.6.2a)。如果零件的长度不能减小,应在弯曲部分与不弯曲部分之间切槽(图3.6.3a)或在弯曲前冲出工艺孔(图3.6.3b)。图3.6.3加冲工艺槽和孔 弯曲件孔边距离弯曲有孔的工序件时,如果孔位于弯曲变形区内,则弯曲时孔要发生变形,为此必须使孔处于变形区之外(图3.6.4a)。如果孔边至弯曲半径r中心的距离过小,为防止弯曲时孔变形,可在弯曲线上冲工艺孔(图3.6.4b)或切槽(图3.6.4c)。如对零件孔的精度要求较高,则应弯曲后再冲孔。 图3.6.4弯曲件孔边距离增添连接带和
13、定位工艺孔在弯曲变形区附近有缺口的弯曲件,若在坯料上先将缺口冲出,弯曲时会出现叉口,严重时无法成形,这时应在缺口处留连接带,待弯曲成形后再将连接带切除(图3.6.5a、图3.6.5b)。图3.6.5增添连接带和定位工艺孔的弯曲件 为保证坯料在弯曲模内准确定位,或防止在弯曲过程中坯料的偏移,最好能在坯料上预先增添定位工艺孔(图3.6.5b、图3.6.5c五、弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排应根据工件形状、精度等级、生产批量以及材料的力学性质等因素进行考虑。弯曲工序安排合理,则可以简化模具结构、提高工件质量和劳动生产率。 对于形状简单的弯曲件,如V形、U形、Z形工件等,可以采用一次弯曲成形。对于形
14、状复杂的弯曲件,一般需要采用二次或多次弯曲成形。对于批量大而尺寸较小的弯曲件,为使操作方便、定位准确和提高生产率,应尽可能采用级进模或复合模。需多次弯曲时,弯曲次序一般是先弯两端,后弯中间部分,前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位,后次弯曲不能影响前次已成形的形状。当弯曲件几何形状不对称时,为避免压弯时坯料偏移,应尽量采用成对弯曲,然后再切成两件的工艺(图3.7.1)图3.7.1成对弯曲成形图3.7.2至图3.7.5分别为一次弯曲、二次弯曲、三次弯曲以及多次弯曲成形工件的例子,可供制订弯曲件工艺程序时参考。一次弯曲二次弯曲 图3.7.2一道工序弯曲成形 一次弯曲二次弯曲三次弯曲六、弯曲模零部件的
15、设计 凸模圆角半径2 凹模圆角半径 凹模深度 U形件弯曲模:对于弯边高度不大或要求两边平直的U形件,则凹模深度应大于零件的高度,如图3.9.1所示,图中 值H0见表3.9.2;对于弯边高度较大,而平直度要求不高的U形件,可采用图3.9.1c所示的凹模形式,凹模深度L0值见表3.9.3。 凸、凹模间隙 V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来控制的,设计时可以不考虑。对于U形件弯曲模,则应当选择合适的间隙。间隙过小,会使工件弯边厚度变薄,降低凹模寿命,增大弯曲力。间隙过大,则回弹大,降低工件的精度。U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按下式计算:U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差决定U形件
16、弯曲凸、凹模横向尺寸及公差的原则是:工件标注外形尺寸时(图3.9.2a、图3.9.2b)应以凹模为基准件,间隙取在凸模上。工件标注内形尺寸时(图3.9.2c、图3.9.2d),应以凸模为基准件,间隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差则应根据工件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。图中为弯曲件横向的尺寸偏差。图3.9.2标注内形和外形的弯曲件及模具尺寸七:斜楔、滑块机构的设计一般的冲压加工方向为垂直方向,而当工件加工方向要求是水平或倾斜一定角度时,则应采用斜楔滑块机构。通过斜楔滑块机构可将压力机滑块的垂直运动转化为凸模、凹模的水平运动或倾斜运动,从而进行冲侧孔、弯曲等工序的加工(见图2.
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