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正文內(nèi)容

機(jī)械加工-wenkub

2023-01-26 00:08:03 本頁面
 

【正文】 T表示;逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力,用 FD表示,如圖 212所示。 ? 1. 沖裁力的計(jì)算 ? 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力,它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。 ? 解:因?yàn)橹萍臎_裁屬于落料,故先確定凹模的刃口尺寸,然后再以凹模為基準(zhǔn)件配作凸模。 由表 : 解:該沖裁件屬落料件,選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件,只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作。 2 = (18177。查表 , 由落料獲得, mm0 ?? ?? mmZmmZ m a xm in ?? ,則 mmmmZZ )(m inmax ????外形和 177。計(jì)算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 ( 3) 刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的 1/4來選取 。 ( 2)根據(jù)尺寸類型,采用不同計(jì)算公式。 dL?81 為了保證可能的初始間隙不超過 Zmax,即 ≤ 凸、凹模的制造公差,可按IT6~IT7級(jí)來選取,也可查表 38選取,但需校核。 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 ? 由于模具的加工方法不同,凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算方法也不同,基本上可分為兩種情況。一般來說,模具制造精度比制件精度高 3~4級(jí) (見表 21)。這樣,在凸、凹模磨損到一定程度的情況下,仍能沖出合格制件。在模具的使用過程中,凸模和凹模的刃口會(huì)產(chǎn)生磨損,凸模越磨越小,凹模越磨越大,結(jié)果使間隙越來越大。所以,正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差,是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。考慮到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大,故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙 Zmin。但很難找到一個(gè)固定的間隙值能同時(shí)滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模壽命最長,沖裁力最小等各方面的要求。小間隙有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂、小凸模折斷的現(xiàn)象。如果間隙小,沖裁力及摩擦力都增大,使刃口所受應(yīng)力增大,造成刃口變形和端面磨損加劇,甚至崩刃。一般當(dāng)單面間隙增大到材料厚度的15%~25%時(shí),卸料力幾乎降到零。但在正常情況下,間隙對沖裁力的影響并不很大。 沖裁間隙對沖裁件斷面質(zhì)量的影響 沖裁間隙對沖裁件尺寸精度的影響 ? 沖裁件的尺寸精度,是指沖裁件的實(shí)際尺寸與圖紙上的基本尺寸之差。此時(shí),毛刺雖比正常間隙時(shí)有所增加,但較薄易去除,而且斷面的斜度和圓角較小,故只要中間撕裂不是很深,仍可應(yīng)用。 ? 一般來說,模具刃口有一定的圓角將對材料的擠壓作用增大,使沖裁件斷面光亮帶增大,圓角和毛刺也大。在 4個(gè)特征區(qū)中,光亮帶越寬,斷面質(zhì)量越好。通常光亮帶占整個(gè)斷面的 1/2~1/3。整個(gè)沖裁過程受凸模和凹模之間的間隙影響很大,沖裁后板料也因翹曲而不平整。由于在沖裁過程中板料內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是不同的,內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生,緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。隨凸模擠入板料深度的增大,塑性變形程度增大,變形區(qū)材料硬化加劇,沖裁變形抗力不斷增大,直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時(shí),塑性變形階段便告終,此時(shí)沖裁變形抗力達(dá)到最大值。在這一變形階段中,材料內(nèi)的應(yīng)力未超過材料的彈性極限,所以當(dāng)凸模卸載后,板料將立即恢復(fù)原狀。 ? 如果模具間隙正常,沖裁變形過程大致可分為如下 3個(gè)階段。落料與沖孔的變形性質(zhì)相同,但在進(jìn)行模具工作部分設(shè)計(jì)時(shí),是不一樣的。通常所說的沖裁是指普通沖裁。 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) ? 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn): ? 各種模具及其組成零件的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn);沖裁模的設(shè)計(jì)步驟及模具刃口尺寸的計(jì)算。第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) (時(shí)間: 4次課, 8學(xué)時(shí)) 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) ? 教學(xué)目標(biāo): ? 本章介紹冷沖壓模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,也是最基礎(chǔ)的內(nèi)容。 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) ? 案例導(dǎo)入: ? 要大批量沖制如下圖所示的工件 (材料為 08F,材料厚度為2mm,制件精度為 IT14級(jí) ),應(yīng)選擇何種模具?如何提高板料的材料利用率?凸模和凹模的間隙應(yīng)是多少?如何計(jì)算凸模和凹模刃口尺寸和公差?模具主要零件的結(jié)構(gòu)及尺寸如何設(shè)計(jì)?如何選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和選用壓力機(jī)? 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) ? 沖裁變形過程分析 ? 沖 裁 間 隙 ? 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 ? 沖壓力及壓力中心計(jì)算 ? 沖裁件的工藝性 ? 排 樣 ? 精 密 沖 裁 ? 模 具 設(shè) 計(jì) ? 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟 ? 沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn) ? 習(xí)題與練習(xí) 沖裁變形過程分析 ? 沖裁變形過程 ? 沖裁斷面特征 沖裁變形過程分析 ? 沖裁是利用模具在壓力機(jī)上使板料沿一定輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。 ? 落料和沖孔是兩種最基本的沖裁形式。 ? 沖裁的應(yīng)用非常廣泛,它可以直接沖出成品零件,也可為彎曲、拉深、成形等其他工序制備毛料。 ? 1. 彈性變形階段 ? 見圖 22(a)。 ? 2. 塑性變形階段 ? 見圖 22(b)。由于凸、凹模間存在有間隙,故在這個(gè)階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展,當(dāng)上下裂紋重合時(shí),板料便被剪斷分離。 沖裁變形過程 沖裁斷面特征 沖裁斷面特征 ? 圓角帶 a:由于凸模和凹模之間存在間隙,塑性變形不可能是純剪切,當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí),刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形,材料被拉入間隙,形成圓角帶。 ? 斷裂帶 c:該區(qū)域是在斷裂階段形成,是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面,使沖裁件斷面粗糙不光滑,且略帶有斜度。但 4個(gè)特征區(qū)域的大小及其在斷面上所占的比例大小并非一成不變,而是隨著材料性能、刃口狀態(tài)、模具間隙等條件的不同而變化。 ? 沖裁間隙對沖裁件斷面的影響如圖 25所示。 ? 當(dāng)間隙過大時(shí) (如圖 25(c)所示 ),凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋比正常間隙時(shí)向里錯(cuò)開一段距離,因?yàn)椴牧系膹澢屠煸龃?,拉?yīng)力增大,材料容易產(chǎn)生裂紋,使塑性變形較早結(jié)束,所以,沖裁斷面光亮帶變窄,斷裂帶和圓角帶增大,而且斷面斜度增大,毛刺又高又厚,難以去除,斷面質(zhì)量下降。差值越小,精度越高。試驗(yàn)證明,當(dāng)單面間隙介于材料厚度的 5%~20%范圍內(nèi)時(shí)沖裁力的降低不超過 5%~10%。但間隙繼續(xù)增大時(shí)會(huì)引起毛刺增大,又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。而側(cè)向力也隨間隙的減小而增大,使凸、凹模側(cè)面磨損嚴(yán)重。 ? 所以為了減少凸、凹模的磨損,延長模具使用壽命,在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的。因此,在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中,主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮,給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。 ? 確定合理間隙值有理論確定法和經(jīng)驗(yàn)確定法兩種。 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 ? 由前述可知,由于在沖裁時(shí)凸、凹模之間存在間隙,使沖裁件的斷面帶有錐度。所以,在計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸時(shí),落料和沖孔應(yīng)區(qū)別對待,遵循的原則如下。不論是落料還是沖孔,沖裁間隙都取最小合理間隙值。對于形狀簡單的圓形、方形刃口,其精度可按 IT6~IT7級(jí)制造,或查表 25;對于形狀復(fù)雜的刃口,其精度可按制件對應(yīng)公差值的 1/4取值;若制件沒有標(biāo)注公差,可按 IT14級(jí)處理,沖模則按 IT11級(jí)制造。 加工方法: 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法 具有互換性、制造周期短,但 Zmin不易保證,需提高加工精度,增加制造難度?;蛉? AT ?? ? AT ?? ? m inmax ZZ ?T?≤ ? ?m ZZ ?A≤ ? ?m inmax6.+Zmin≤Z max,選取必須滿足以下條件: 2.凸模與凹模配作法 配作法就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件(凸?;虬寄#缓蟾鶕?jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。 磨損后變大的尺寸 , 采用分開加工時(shí)的落料凹模尺寸計(jì)算公式 。對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的 1/8并冠以 ( 177。 例 1 解:由圖可知,該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。 由沖孔同時(shí)獲得。 )mm 校核: + = ( 不能滿足間隙公差條件 ) 因此 , 只有縮小 , 提高制造精度 , 才能保證間隙在合理范圍內(nèi) , 由此可?。? 落料: dL ? ? mmmmxDD AA 0 x )( ??? ??????? ?? ? mmmmZDtAT0 0 0 n )( ??? ????? ?≤ = = = = T? ? ?m inmax4. ZZ ?A≤ ? ?故: mmD A 0 ??T 0 0 ??如圖 ,其中 例 2 d = 22177。 mma 0 ?? mmb 0 ??c 35? mme 0 ?? mmZmmZ m a xm in ?? ,落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下: 第一類尺寸:磨損后增大的尺寸 由公差表查得: 尺寸 80mm,選 x = ;尺寸 15 mm,選 x = 1;其余尺寸均選 x = 。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。 沖壓力計(jì)算 圖 212 卸料力、推件力和頂件力 沖壓力計(jì)算 ? 3. 壓力機(jī)公稱壓力的確定 ? 沖裁時(shí),壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力 (FZ)。 將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力。 式中 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和 Fz 三、壓力機(jī)公稱壓力的確定 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí): TXZ FFFF ???采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時(shí): DXZ FFFF ???采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí): TZ FFF ?? 壓力中心計(jì)算 ? 模具的壓力中心也就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。 1. 簡單幾何圖形壓力中心的位置 1) 對稱沖件的壓力中心 , 位于沖件輪廓圖形的幾何中心上 。 2. 確定多凸模模具的壓力中心 確定多凸模模具的壓力中心 , 是將各凸模的壓力中心確定后 , 再計(jì)算模具的壓力中心 。 一、沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、規(guī)則; 2.沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角,應(yīng)以圓弧過渡; 3.盡量避免沖裁件上過于窄長的凸出懸臂和凹槽; 4.沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)度的限制,孔的尺寸不應(yīng)太小,如果沖孔尺寸太小必須對凸模采取保護(hù)措施。合理排樣對于提高材料利用率、降低成本,保證沖件質(zhì)量及提高模具壽命具有十分重要的意義,是模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。由于具有搭邊,定位時(shí)存在的誤差可由搭邊來補(bǔ)償,制件尺寸完全由沖模來保證,因此精度高,并且模具壽命也高,但材料利用率低。 ? (3) 無廢料排樣:如圖 217(c)所示。但是,因受條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響,使沖裁件的質(zhì)量和精度較低。 沖裁排樣 沖裁排樣 沖裁排樣 沖裁排樣 續(xù)表 搭邊值和條料寬度的確定 ? 1. 搭邊 ? 排樣時(shí)制件之間以及制件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊過大,材料利用率低;搭邊過小時(shí),搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠,沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷,不僅會(huì)增大沖裁件毛刺,有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙,造成沖裁力不均,損壞模具刃口。如果采用精密沖裁,可以直接從板料上獲得精密零件,并且生產(chǎn)率高,可以滿足精密零件批量生產(chǎn)的要求。 模 具 設(shè) 計(jì) ? 工藝方案的確定 ? 模具類型的確定 ? 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 工藝方案的確定 ? 確定工藝方案的主要任務(wù)是確定沖裁工序的性質(zhì)和數(shù)目、沖裁工序的組合以及沖裁工序的順序。因此,確定工藝方案關(guān)鍵是確定沖裁工序的順序。 ? (3) 若多工序沖裁件采用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí),為了便于送料和定位,應(yīng)先沖孔或沖缺口,然后以沖出的孔為后續(xù)工序定位,最后進(jìn)行落料或切斷,將沖裁件與條料分離。 ? (5) 若多工序沖裁件采用復(fù)合模沖裁時(shí),沖孔和落料往往同時(shí)進(jìn)行,以提高沖孔和落料的位置精度。此外,沖裁模的結(jié)構(gòu)類型還可按送料方式、卸料與出件方式、凸模和凹模材料進(jìn)行分類。 ? 圖 227為無導(dǎo)向簡單落料模。 ? 常見的圓形凸模如圖 234所示。這種結(jié)構(gòu)采用鉚接方式固定,適用于卸料力較小的場合。 ? 圖 235(a)和圖 235(b)為臺(tái)階式。圖 235(c)和圖 235(d)為直通式。 模具主要零部件的設(shè)計(jì) 模具主要零部件的設(shè)計(jì) hhhh 321 +++=L h3h2h1L式中 h1―― 凸模固定板厚度( mm); h2―― 固定卸料板厚度( mm); h3――
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