压力机冲裁力计算公式
冲压力是指在冲裁时,压力机应具有的最小压力。
P 冲压=P冲裁+P卸料+P推料+P压边力+P拉深力。
冲压力是选择冲床吨位,进行模具强度。刚度校核依据。
1、
冲裁力:冲裁力及其影响周素:使板料分离动称作冲裁力. 影响冲裁力的主要因素:
2.冲裁力计算:
P 冲=Ltσb
其中:P 冲裁-冲裁力
L-冲裁件周边长度
t-板料厚度
σb-材料强度极限
σb-的参考数0.6 算出的结果单位为KN
3、
卸料力:把工件或废料从凸模上卸下的力
Px=KxP冲
其中Kx-卸料力系数 Kx-的参考数为0.04 算出的结果单位为KN
4、
推件力:将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力
Pt=KtPn
Kt-推件力系数 n-留于凹模洞口内的件数
其中x 、Pt --分别为卸料力、推件力
Kx ,Kt 分别是上述两种力的修正系数
P ——冲裁力;
n —— 查正表卡在凹模洞口内的件数 Kt的参考数为0.05, 结果单位为KN
5、
压边力: P y=1/4 [D2—(d1+2R凹)2]P
式中 D------毛坯直径
d1-------凹模直径
R凹-----凹模圆角半径
p--------拉深力
6、拉深力: Fl= d1 bk1(N)
式中 d1-----首次拉深直径(mm )
b-----材料抗拉强度(Mpa )
K-------修正系数 落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差,故取落料件的尺寸公差为
Ф119 ㎜
由《冲压手册》表2-31的公式进行计算
D 凹 = (D-x△)+δ凹
=(119-0.5×(-0.87))
=119.44
式中: x = 0. 5,由《冲压手册》表2-30查得,
δ凹 = +0.035,由《冲压手册》表2-28查得。
D 凸 = (D-x△-2Cmin )-
= (119-0. 5×(-0.87)-2×0.07)
= 119.37
式中: Cmin = 0.07,由《冲压手册》表2-25查得,表查得Cmax = 0.1)
δ凸 = -0.025 ,由《冲压手册》表2-25查得。
+ = 0.035+0.025 = 0.06 <= 2(Cmax-Cmin )t
= 2×(0.1-0.07)
=0.06㎜
故上述计算是| >> >>| 合理的。
落料凹模最小模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为36㎜,实际取为36㎜
4.4.2 拉深凸 、凹模的刃口尺寸
拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故拉深件的尺寸为 Ф53㎜
由《冲压手册》表4-75的公式计算
d 凸=(D+x△)-
=(53+0.4×0.74)
=53.3
式中:x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得
δ凹 = +0.05由《冲压手册》表4-76查得
D 凹 = (D+x△+2C)+δ凹
=(53+0.4×0.74+2×1.05)
=55.4
式中:x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得,
c 由《冲压手册》表4-74取为 c = (1~1.1)t = 1.05㎜
拉深凹模最小模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为30㎜
4.4.3 冲孔凸、凹模刃口尺寸的计算
冲孔件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故冲孔件的尺寸为Ф28
d 凸= (d+x△)- ㎜
=(28+0.5×0.52)
=28.26
d 凹= (d+x△+2Cmin) +δ凹
=(28+0.5×0. 52+2×0.07)
=28.27
式中: x = 0.5,由《冲压手册》表2-30查得,
Cmin = 0.07,由《冲压手册》表2-25查得,表查得Cmax = 0.1)
δ凹 = 1/4△ = 0.021
4.5 落料、拉深凸凹模高度的确定
L=h1+h2+h3+h
其中:h1为凸模固定板厚度,一般为凸模高度的40%左右,计算取为28㎜。
h2为卸料板的厚度,查课本P23页一般为6~12 ㎜,取为10㎜。
h3为导料板厚度2 ㎜。
h 为附加长度,包括修模余量和安全长度,取30㎜。
综上,则:L=28+10+2+30
故:L=70㎜
即凸凹模的长度为70㎜,具体长度根据实际情况调整后再确定。
4.6 落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 (具体情况根据装配图确定)
参见课本P63页图3-12:
凹模厚度h=Kb(大于15㎜),
凹模壁厚c=(1.5——2h )(大于30——40㎜)
其中:
b ——冲裁件最大外形尺寸
K ——系数,形状简单取较小值,形状复杂取较大值。
故根据课本P64页表3—3取K=0.20,
则:查《冲压设计简明手册》P34页:
h=Kb=0.20x87=17.4(㎜)(但是本次模具不是落料单工序模,因此,落料凹模的对应尺寸应该比拉深凸模原则上高1个料厚t 才可满足强度要求. 但是在此模具设计,凹模里面还有卸料结构,根据作图得初h 取25㎜)
凹模壁厚 :c=(1.5—2.5)h ,取36㎜。
4.7 模具其他零件的设计与计算
4.7.1 模架的选用
根据落料凹模的周界尺寸,查《冲压手册》P591页相关资料,同时为了安装方便,故采用后侧导柱式模架. 由于本次落料凹模的周界尺寸长度在200㎜左右,按资料中的LXB 选用则上模座为200×200×50㎜,下模座为200×200×50㎜的规格,其他结构的尺寸值不变。此时,再反过来校核所初步选用的压力为250KN 的公称压力。工作台尺寸:左右为560㎜,前后360㎜。工作台的闭合高度为250㎜,显然可以放下该模座,且最大闭合高度也满足要求,因此所选压力机符合要求。
则模柄的规格为直径50,高70㎜,其它结构的尺寸参见《冲压简明手册》P436页,与此同时,在模座确定以后,导柱,导套的规格和结构尺寸也随之确定下来由《冲压简明手册》相关章节查得。
4.7.2 定位零件
本副模具采用两个导料销导向送料,为使条料顺利通过导料销的间隙,在计算排样尺寸图时一并算出,此处不在叙述。结构和规格与挡料销相同。同时在本副模具中采用固定挡料销来限制条料的送近步距,使用圆形挡料销,规格为Φ4×6。该结构的挡料结构简单,制造容易,使用方便,适用于固定卸料板及手工送料的冷冲模结构。
4.7.3 卸料与推(顶)件装置
由于板料厚度为1㎜ 〉0.8mm ,故要采用固定卸料板结构,其结构简单,卸料力大,用于板料厚度较薄的情况。
卸料力前面已算出 F卸=11901N
采用带导尺的固定卸料板,卸料板只起卸料的作用,卸料板的型孔与凸模的单面间隙为0.5㎜,厚度为10㎜。
打杆长度:H >(模柄总| >> >>| 长+凸凹模高度-推件高度)
但是由于使用了三爪推板推出机构,因此打杆长度应在(模柄总长-推板厚度)具体情况根据装配图确定。
托杆长度:L >(l+h3)
其中:l ——气垫长度
h3——气垫上平面与下平面之间隙
综上,取L=48 ㎜。
4.7.4 固定与连接零件
采用固定板将凸凹模固定在上模座上,固定板与凸凹模之间采用阶梯固定的形式。固定板与上模座之间采用内六角螺钉与圆柱销来连接和定位,螺钉尺寸与圆柱销尺寸根据被连接的两部分零件厚度来确定。此外,由于本副模具的尺寸所需冲裁力较大,因此采用垫板的结构。
4.8 模具压力中心的设计与计算
由于落料,拉深和冲预制孔的凸,凹模形状均为对称性形状,因此其压力中心均为其各自的几何形心,故以模座中心为原点,建立直角坐标系,则落料和拉深的压力中心均在原点上。
5 第二副模具(翻边模)的设计与计算
5.1 计算冲裁力
翻边力
F 翻边 = 1.1∏t(D- d0) σs
=1.1×3.14×1×(54-28) ×196
= 17602N
式中:σs = 196 MPa , 由《冲压手册》表8-7查得。
顶件力
顶件力取翻边力的10%,则
F 顶件 = 10%×F翻边
= 10%×17602
= 1760 N
5.2 压力机的初步选用
综上计算所知,因为选用的是弹性卸料结构, 所以总压力F 总为各力的总和,其中包括卸料力. 故
F 总= F翻边+F顶件
= 17602+1760
= 19362 N
≈20 KN
在考虑各因素后,取一安全系数0.7左右,所以必须选用大于20KN 的公称压力机. 则根据所需总压力初选公称压力为160KN 的开式压力机。(参看《冲压手册》相关章节543页。第二副模具(翻边模) 装配简图见图5-1所示。
图5-1 翻边模装配简图
5.3 翻边凸、凹模刃口尺寸的计算
从模具装配图的设计中知道,翻边凸模基本尺寸为Ф53㎜。翻边件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故翻边件的尺寸为Ф53由《冲压手册》表4-75的公式计算
d 凸= (D +x△)- ㎜
=(53+0.4×0.74)
=53.3
式中: x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得,
δ凹 = +0.05由《冲压手册》表4-76查得
D 凹 = (D+x△+2C)+δ凹
=(53+0.4×0.74+2×1.05)
=55.4
式中:x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得,
c 由《冲压手册》表4-74取为 c = (1~1.1)t = 1.05㎜
翻边凹模最小模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为36㎜
5.4 模具结构形式的选择计算
本副模具主要目的是为了翻边工序,翻边高度为11mm. 翻边所需求的精度比较高, 故在本次翻边模具的设计中, 翻边模的精度为中等精度要求。
在本副翻边模的设计中, 翻边凹模设计在上模座上。预先拉深后的带凸缘筒形件也放在上模座上, 然后利用固定板固定, 而固定板利用内六角螺钉和圆柱销钉将其连接与紧固在上模座上。卸料时, 上模采推件块推件的方式将坯料从翻边凹模中推出
翻边凸模安放在下模座上, 采用式嵌入式固定在下模座上. 卸料时采用压边圈与限位螺钉的方式进行卸料,压边圈同时还可以起压边得作用,他是气垫压力通过托杆把力传到压边圈上进行压边的。
5.5 压力中心的计算
由于本副模具的翻边位置对称,因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。
5.6 冲模闭合高度的计算
由于估算的冲模高度为171㎜,而根据总压力所选的压力机闭合高度为160㎜~220㎜,因此初选压力机符合要求。
5.7 模座的选用
在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下:
上模座——160×160×45㎜
下模座——160×160×45㎜
其具体的结构尺寸如下:
上模座
L=160, B=160, t=45 A2=195
L1=170, S=170, A1=110, R=42,
l2=80 D(h7):42
下| >> >>| 模座
L=160, B=160, t=45, L1=170
S=170, A1=110, A2=195 l2=80
R=42, d(r7):28
图形及具体的标注尺寸见零件图和《冲压手册》。
导柱导套尺寸具体参数参考《冲压手册》P606-612页相关的章节。
6 第三副模具(垂直切边模)的设计与计算
6.1 各工序压力的计算与压力机的初步选用
切边力 F = 1.3∏dtτb
= 1.3×3.14×76×1×350
= 108581.2 N
式中 τb(抗剪强度)= 350 MPa,由《冲压手册》表8-7查得。
t ——冲件材料厚度
废料刀切断废料所需力(设两把废料刀)
F1=2×1.3×(82-76)×1×350
=5460N
综上所计算得
F 总=F+ F1=108581.2+5460
=114041.2N
≈114KN
则根据总压力初步选用开式压力机公称压力为160KN ,其模柄规格
直径30mm, 高度50mm 具体结构尺寸参见《冲压手册》相关章节。
第三副模具(垂直切边模)装配简图如图6-1所示。
图6-1 垂直切边模装配简图
6.2 切边凸凹模刃口尺寸和公差
取落料件的尺寸公差为Ф76 ㎜
由《冲压手册》表2-31的公式进行计算
D 凹 = (D-
x△)+δ凹
=(76-0.5×0.74)
=76.37
式中: x = 0.5,由《冲压手册》表2-30查得,
δ凹 =0.012,由《冲压手册》表2-28查得。
D 凸 = (D-x△-2Cmin )-
= (76-0.5×0.74-2×0.07)
= 76.3
式中: Cmin = 0.07,由《冲压手册》表2-25查得,表查得Cmax = 0.1)
δ凸 = -0.019 ,由《冲压手册》表2-25查得。
+ = 0.018+0.012 = 0.03 < 2(Cmax-Cmin )
= 2×(0.1-0.07)
=0.06㎜
故上述计算是合理的。
落料凹模模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为36㎜.
6.3 模具结构类型及形式的选择与设计
本次毕业设计第三副模具设计的主要目的是为了得到外形尺76㎜的尺寸精度而进行切边。,由于切下的废料是环状的,则采用废料切刀分段切断废料,使环绕在凸模上的废料脱落卸下,减少了卸料板的使用。这样使模具结构简单,操作易行,生产效率高等优点。
6.4 压力中心的计算
由于本副模具的切边位置对称,因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。
6.5 冲模闭合高度的计算
由于估算的冲模高度为172㎜,而根据总压力所选的压力机闭合高度为160 ㎜~220㎜,因此初选压力机符合要求。
6.6 模座的选用
在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下:
上模座——160×160×45㎜
下模座——160×160×45㎜
其具体的结构尺寸如下:
上模座
L=160, B=160, t=45 L1=210
A1=110, A2=195, S=170, R=45,
l2=80 D(h7):42
下模座
L=160, B=160, t=45 L1=210
A1=110, A2=195, S=170, R=45,
l2=80 d(r7):28
图形及具体的标注尺寸见零件图和《冲压手册》。
导柱导套尺寸具体参数参考《冲压手册》P606-612页相关的章节。
心得与体会
通过本次毕业设计,在理论知识的指导下,结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验,在老师和同学的帮助下,认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中,通过自己实际的操作计算,我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识,同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到,以前所学的专业知识还是有用的,而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。
本次毕业设计历时四个月左右,从最初的领会毕业设计的要求,到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算,诸如对冲压件结构的分析,对| >> >>| 形状的分析等,不断地分析计算,对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识,并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素,最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算,直到模具总装配图的绘制,历时近两个月左右。在这段时间里,我进行了大量的计算:从材料利用率的计算,到工序压力的计算,再工作部分刃口尺寸及公差的计算,到各种零件结构尺寸的计算以及主要零部件强度刚度的核算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意义上讲,通过本次毕业设计的训练,也培养和锻炼了一种自己查阅资料,获取有价值信息的能力。
总之,通过本次毕业设计的锻炼,使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深刻的认识和全面的掌握。先后几次不同的设计,从压铸模的设计,到模具制造工艺卡的设计,再到本次毕业设计的冲压模的设计,使我接受了一个模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这次毕业设计的,也应该认认真真的完成我大学四年里最后也是最重要的一次设计。但是由于水平有限,错误和不足之处再所难免,恳请各位导师、各位教授批评指正,不胜感激。
致 谢
首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导,特别要感谢查五生教授给我的指导,在设计和说明书的写作过程中,我始终得到查老师的悉心教导和认真指点,使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步,对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。在他身上,时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范,勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求,端正了我的学习态度,使我受益匪浅。
另外,还要感谢和我同组的其他同学,他们在寻找资料,解答疑惑,实验操作、论文修改等方面,都给了我很大的帮助和借鉴。
最后,感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各位老师和同学!
感谢学校对我这四年的培养和教导,感谢材料学院各位领导各位老师四年如一日的谆谆教导! 参考资料
1 模具实用技术丛书编委会 .冲模设计应用实例 .北京:机械工业出版社,2003
2 万战胜, 顾圣岩, 庞锐 .冲压模具设计 . 武汉:中国铁道出版社,1999
3 冲模设计手册编写组 .冲模设计手册 .北京:机械工业出版社,2002
4 冲压工艺与模具设计(西华大学教材)
5 王孝培 .冲压手册(第二版). 北京:机械工业出版社,1995
6 王孝培 .冲压设计资料 .北京:机械工业出版社,1983
7 彭建声 .冲压技术问答 .北京:机械工业出版社,2001
8 万战胜 .冲压模具设计 .武汉:中国铁道出版社,1998
压力机冲裁力计算公式
冲压力是指在冲裁时,压力机应具有的最小压力。
P 冲压=P冲裁+P卸料+P推料+P压边力+P拉深力。
冲压力是选择冲床吨位,进行模具强度。刚度校核依据。
1、
冲裁力:冲裁力及其影响周素:使板料分离动称作冲裁力. 影响冲裁力的主要因素:
2.冲裁力计算:
P 冲=Ltσb
其中:P 冲裁-冲裁力
L-冲裁件周边长度
t-板料厚度
σb-材料强度极限
σb-的参考数0.6 算出的结果单位为KN
3、
卸料力:把工件或废料从凸模上卸下的力
Px=KxP冲
其中Kx-卸料力系数 Kx-的参考数为0.04 算出的结果单位为KN
4、
推件力:将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力
Pt=KtPn
Kt-推件力系数 n-留于凹模洞口内的件数
其中x 、Pt --分别为卸料力、推件力
Kx ,Kt 分别是上述两种力的修正系数
P ——冲裁力;
n —— 查正表卡在凹模洞口内的件数 Kt的参考数为0.05, 结果单位为KN
5、
压边力: P y=1/4 [D2—(d1+2R凹)2]P
式中 D------毛坯直径
d1-------凹模直径
R凹-----凹模圆角半径
p--------拉深力
6、拉深力: Fl= d1 bk1(N)
式中 d1-----首次拉深直径(mm )
b-----材料抗拉强度(Mpa )
K-------修正系数 落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差,故取落料件的尺寸公差为
Ф119 ㎜
由《冲压手册》表2-31的公式进行计算
D 凹 = (D-x△)+δ凹
=(119-0.5×(-0.87))
=119.44
式中: x = 0. 5,由《冲压手册》表2-30查得,
δ凹 = +0.035,由《冲压手册》表2-28查得。
D 凸 = (D-x△-2Cmin )-
= (119-0. 5×(-0.87)-2×0.07)
= 119.37
式中: Cmin = 0.07,由《冲压手册》表2-25查得,表查得Cmax = 0.1)
δ凸 = -0.025 ,由《冲压手册》表2-25查得。
+ = 0.035+0.025 = 0.06 <= 2(Cmax-Cmin )t
= 2×(0.1-0.07)
=0.06㎜
故上述计算是| >> >>| 合理的。
落料凹模最小模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为36㎜,实际取为36㎜
4.4.2 拉深凸 、凹模的刃口尺寸
拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故拉深件的尺寸为 Ф53㎜
由《冲压手册》表4-75的公式计算
d 凸=(D+x△)-
=(53+0.4×0.74)
=53.3
式中:x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得
δ凹 = +0.05由《冲压手册》表4-76查得
D 凹 = (D+x△+2C)+δ凹
=(53+0.4×0.74+2×1.05)
=55.4
式中:x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得,
c 由《冲压手册》表4-74取为 c = (1~1.1)t = 1.05㎜
拉深凹模最小模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为30㎜
4.4.3 冲孔凸、凹模刃口尺寸的计算
冲孔件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故冲孔件的尺寸为Ф28
d 凸= (d+x△)- ㎜
=(28+0.5×0.52)
=28.26
d 凹= (d+x△+2Cmin) +δ凹
=(28+0.5×0. 52+2×0.07)
=28.27
式中: x = 0.5,由《冲压手册》表2-30查得,
Cmin = 0.07,由《冲压手册》表2-25查得,表查得Cmax = 0.1)
δ凹 = 1/4△ = 0.021
4.5 落料、拉深凸凹模高度的确定
L=h1+h2+h3+h
其中:h1为凸模固定板厚度,一般为凸模高度的40%左右,计算取为28㎜。
h2为卸料板的厚度,查课本P23页一般为6~12 ㎜,取为10㎜。
h3为导料板厚度2 ㎜。
h 为附加长度,包括修模余量和安全长度,取30㎜。
综上,则:L=28+10+2+30
故:L=70㎜
即凸凹模的长度为70㎜,具体长度根据实际情况调整后再确定。
4.6 落料凹模外形尺寸的设计与粗略计算 (具体情况根据装配图确定)
参见课本P63页图3-12:
凹模厚度h=Kb(大于15㎜),
凹模壁厚c=(1.5——2h )(大于30——40㎜)
其中:
b ——冲裁件最大外形尺寸
K ——系数,形状简单取较小值,形状复杂取较大值。
故根据课本P64页表3—3取K=0.20,
则:查《冲压设计简明手册》P34页:
h=Kb=0.20x87=17.4(㎜)(但是本次模具不是落料单工序模,因此,落料凹模的对应尺寸应该比拉深凸模原则上高1个料厚t 才可满足强度要求. 但是在此模具设计,凹模里面还有卸料结构,根据作图得初h 取25㎜)
凹模壁厚 :c=(1.5—2.5)h ,取36㎜。
4.7 模具其他零件的设计与计算
4.7.1 模架的选用
根据落料凹模的周界尺寸,查《冲压手册》P591页相关资料,同时为了安装方便,故采用后侧导柱式模架. 由于本次落料凹模的周界尺寸长度在200㎜左右,按资料中的LXB 选用则上模座为200×200×50㎜,下模座为200×200×50㎜的规格,其他结构的尺寸值不变。此时,再反过来校核所初步选用的压力为250KN 的公称压力。工作台尺寸:左右为560㎜,前后360㎜。工作台的闭合高度为250㎜,显然可以放下该模座,且最大闭合高度也满足要求,因此所选压力机符合要求。
则模柄的规格为直径50,高70㎜,其它结构的尺寸参见《冲压简明手册》P436页,与此同时,在模座确定以后,导柱,导套的规格和结构尺寸也随之确定下来由《冲压简明手册》相关章节查得。
4.7.2 定位零件
本副模具采用两个导料销导向送料,为使条料顺利通过导料销的间隙,在计算排样尺寸图时一并算出,此处不在叙述。结构和规格与挡料销相同。同时在本副模具中采用固定挡料销来限制条料的送近步距,使用圆形挡料销,规格为Φ4×6。该结构的挡料结构简单,制造容易,使用方便,适用于固定卸料板及手工送料的冷冲模结构。
4.7.3 卸料与推(顶)件装置
由于板料厚度为1㎜ 〉0.8mm ,故要采用固定卸料板结构,其结构简单,卸料力大,用于板料厚度较薄的情况。
卸料力前面已算出 F卸=11901N
采用带导尺的固定卸料板,卸料板只起卸料的作用,卸料板的型孔与凸模的单面间隙为0.5㎜,厚度为10㎜。
打杆长度:H >(模柄总| >> >>| 长+凸凹模高度-推件高度)
但是由于使用了三爪推板推出机构,因此打杆长度应在(模柄总长-推板厚度)具体情况根据装配图确定。
托杆长度:L >(l+h3)
其中:l ——气垫长度
h3——气垫上平面与下平面之间隙
综上,取L=48 ㎜。
4.7.4 固定与连接零件
采用固定板将凸凹模固定在上模座上,固定板与凸凹模之间采用阶梯固定的形式。固定板与上模座之间采用内六角螺钉与圆柱销来连接和定位,螺钉尺寸与圆柱销尺寸根据被连接的两部分零件厚度来确定。此外,由于本副模具的尺寸所需冲裁力较大,因此采用垫板的结构。
4.8 模具压力中心的设计与计算
由于落料,拉深和冲预制孔的凸,凹模形状均为对称性形状,因此其压力中心均为其各自的几何形心,故以模座中心为原点,建立直角坐标系,则落料和拉深的压力中心均在原点上。
5 第二副模具(翻边模)的设计与计算
5.1 计算冲裁力
翻边力
F 翻边 = 1.1∏t(D- d0) σs
=1.1×3.14×1×(54-28) ×196
= 17602N
式中:σs = 196 MPa , 由《冲压手册》表8-7查得。
顶件力
顶件力取翻边力的10%,则
F 顶件 = 10%×F翻边
= 10%×17602
= 1760 N
5.2 压力机的初步选用
综上计算所知,因为选用的是弹性卸料结构, 所以总压力F 总为各力的总和,其中包括卸料力. 故
F 总= F翻边+F顶件
= 17602+1760
= 19362 N
≈20 KN
在考虑各因素后,取一安全系数0.7左右,所以必须选用大于20KN 的公称压力机. 则根据所需总压力初选公称压力为160KN 的开式压力机。(参看《冲压手册》相关章节543页。第二副模具(翻边模) 装配简图见图5-1所示。
图5-1 翻边模装配简图
5.3 翻边凸、凹模刃口尺寸的计算
从模具装配图的设计中知道,翻边凸模基本尺寸为Ф53㎜。翻边件按未注公差尺寸的极限偏差考虑,并标注内形尺寸,故翻边件的尺寸为Ф53由《冲压手册》表4-75的公式计算
d 凸= (D +x△)- ㎜
=(53+0.4×0.74)
=53.3
式中: x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得,
δ凹 = +0.05由《冲压手册》表4-76查得
D 凹 = (D+x△+2C)+δ凹
=(53+0.4×0.74+2×1.05)
=55.4
式中:x = 0.4,由《冲压手册》表2-30查得,
c 由《冲压手册》表4-74取为 c = (1~1.1)t = 1.05㎜
翻边凹模最小模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为36㎜
5.4 模具结构形式的选择计算
本副模具主要目的是为了翻边工序,翻边高度为11mm. 翻边所需求的精度比较高, 故在本次翻边模具的设计中, 翻边模的精度为中等精度要求。
在本副翻边模的设计中, 翻边凹模设计在上模座上。预先拉深后的带凸缘筒形件也放在上模座上, 然后利用固定板固定, 而固定板利用内六角螺钉和圆柱销钉将其连接与紧固在上模座上。卸料时, 上模采推件块推件的方式将坯料从翻边凹模中推出
翻边凸模安放在下模座上, 采用式嵌入式固定在下模座上. 卸料时采用压边圈与限位螺钉的方式进行卸料,压边圈同时还可以起压边得作用,他是气垫压力通过托杆把力传到压边圈上进行压边的。
5.5 压力中心的计算
由于本副模具的翻边位置对称,因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。
5.6 冲模闭合高度的计算
由于估算的冲模高度为171㎜,而根据总压力所选的压力机闭合高度为160㎜~220㎜,因此初选压力机符合要求。
5.7 模座的选用
在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下:
上模座——160×160×45㎜
下模座——160×160×45㎜
其具体的结构尺寸如下:
上模座
L=160, B=160, t=45 A2=195
L1=170, S=170, A1=110, R=42,
l2=80 D(h7):42
下| >> >>| 模座
L=160, B=160, t=45, L1=170
S=170, A1=110, A2=195 l2=80
R=42, d(r7):28
图形及具体的标注尺寸见零件图和《冲压手册》。
导柱导套尺寸具体参数参考《冲压手册》P606-612页相关的章节。
6 第三副模具(垂直切边模)的设计与计算
6.1 各工序压力的计算与压力机的初步选用
切边力 F = 1.3∏dtτb
= 1.3×3.14×76×1×350
= 108581.2 N
式中 τb(抗剪强度)= 350 MPa,由《冲压手册》表8-7查得。
t ——冲件材料厚度
废料刀切断废料所需力(设两把废料刀)
F1=2×1.3×(82-76)×1×350
=5460N
综上所计算得
F 总=F+ F1=108581.2+5460
=114041.2N
≈114KN
则根据总压力初步选用开式压力机公称压力为160KN ,其模柄规格
直径30mm, 高度50mm 具体结构尺寸参见《冲压手册》相关章节。
第三副模具(垂直切边模)装配简图如图6-1所示。
图6-1 垂直切边模装配简图
6.2 切边凸凹模刃口尺寸和公差
取落料件的尺寸公差为Ф76 ㎜
由《冲压手册》表2-31的公式进行计算
D 凹 = (D-
x△)+δ凹
=(76-0.5×0.74)
=76.37
式中: x = 0.5,由《冲压手册》表2-30查得,
δ凹 =0.012,由《冲压手册》表2-28查得。
D 凸 = (D-x△-2Cmin )-
= (76-0.5×0.74-2×0.07)
= 76.3
式中: Cmin = 0.07,由《冲压手册》表2-25查得,表查得Cmax = 0.1)
δ凸 = -0.019 ,由《冲压手册》表2-25查得。
+ = 0.018+0.012 = 0.03 < 2(Cmax-Cmin )
= 2×(0.1-0.07)
=0.06㎜
故上述计算是合理的。
落料凹模模壁c ,由《冲压手册》表2-39查得为36㎜.
6.3 模具结构类型及形式的选择与设计
本次毕业设计第三副模具设计的主要目的是为了得到外形尺76㎜的尺寸精度而进行切边。,由于切下的废料是环状的,则采用废料切刀分段切断废料,使环绕在凸模上的废料脱落卸下,减少了卸料板的使用。这样使模具结构简单,操作易行,生产效率高等优点。
6.4 压力中心的计算
由于本副模具的切边位置对称,因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。
6.5 冲模闭合高度的计算
由于估算的冲模高度为172㎜,而根据总压力所选的压力机闭合高度为160 ㎜~220㎜,因此初选压力机符合要求。
6.6 模座的选用
在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下:
上模座——160×160×45㎜
下模座——160×160×45㎜
其具体的结构尺寸如下:
上模座
L=160, B=160, t=45 L1=210
A1=110, A2=195, S=170, R=45,
l2=80 D(h7):42
下模座
L=160, B=160, t=45 L1=210
A1=110, A2=195, S=170, R=45,
l2=80 d(r7):28
图形及具体的标注尺寸见零件图和《冲压手册》。
导柱导套尺寸具体参数参考《冲压手册》P606-612页相关的章节。
心得与体会
通过本次毕业设计,在理论知识的指导下,结合认识实习和生产实习中所获得的实践经验,在老师和同学的帮助下,认真独立地完成了本次毕业设计。在本次设计的过程中,通过自己实际的操作计算,我对以前所学过的专业知识有了更进一步、更深刻的认识,同时也认识到了自己的不足之处。到此时才深刻体会到,以前所学的专业知识还是有用的,而且都是模具设计与制造最基础、最根本的知识。
本次毕业设计历时四个月左右,从最初的领会毕业设计的要求,到对拿到自己手上的冲压件的冲压性能的分析计算,诸如对冲压件结构的分析,对| >> >>| 形状的分析等,不断地分析计算,对要进行设计的冲压件有了一个比较全面深刻的认识,并在此基础上综合考虑生产中的各种实际因素,最后确定本次毕业设计的工艺方案。然后是对排样方式的计算,直到模具总装配图的绘制,历时近两个月左右。在这段时间里,我进行了大量的计算:从材料利用率的计算,到工序压力的计算,再工作部分刃口尺寸及公差的计算,到各种零件结构尺寸的计算以及主要零部件强度刚度的核算。其间在图书馆翻阅了许多相关书籍和各种设计资料。因此从某种意义上讲,通过本次毕业设计的训练,也培养和锻炼了一种自己查阅资料,获取有价值信息的能力。
总之,通过本次毕业设计的锻炼,使我对模具设计与模具制造的整个过程都有了比较深刻的认识和全面的掌握。先后几次不同的设计,从压铸模的设计,到模具制造工艺卡的设计,再到本次毕业设计的冲压模的设计,使我接受了一个模具专业的毕业生应该有的锻炼和考查。我很感谢学校和各位老师给我这次锻炼机会。我是认认真真的做完这次毕业设计的,也应该认认真真的完成我大学四年里最后也是最重要的一次设计。但是由于水平有限,错误和不足之处再所难免,恳请各位导师、各位教授批评指正,不胜感激。
致 谢
首先感谢学校及学院各位领导的悉心关怀和耐心指导,特别要感谢查五生教授给我的指导,在设计和说明书的写作过程中,我始终得到查老师的悉心教导和认真指点,使得我的理论知识和动手操作能力都有了很大的提高与进步,对模具设计与制造的整个工艺流程也有了一个基本的掌握。在他身上,时刻体现着作为科研工作者所特有的严谨求实的教学风范,勇于探索的工作态度和求同思变、不断创新的治学理念。他不知疲倦的敬业精神和精益求精的治学要求,端正了我的学习态度,使我受益匪浅。
另外,还要感谢和我同组的其他同学,他们在寻找资料,解答疑惑,实验操作、论文修改等方面,都给了我很大的帮助和借鉴。
最后,感谢所有给予我关心和支持的老师和同学使我能如期完成这次毕业设计。谢谢各位老师和同学!
感谢学校对我这四年的培养和教导,感谢材料学院各位领导各位老师四年如一日的谆谆教导! 参考资料
1 模具实用技术丛书编委会 .冲模设计应用实例 .北京:机械工业出版社,2003
2 万战胜, 顾圣岩, 庞锐 .冲压模具设计 . 武汉:中国铁道出版社,1999
3 冲模设计手册编写组 .冲模设计手册 .北京:机械工业出版社,2002
4 冲压工艺与模具设计(西华大学教材)
5 王孝培 .冲压手册(第二版). 北京:机械工业出版社,1995
6 王孝培 .冲压设计资料 .北京:机械工业出版社,1983
7 彭建声 .冲压技术问答 .北京:机械工业出版社,2001
8 万战胜 .冲压模具设计 .武汉:中国铁道出版社,1998