多工位级进模典型结构与主要参数计算.

多工位级进模典型结构与主要参数计算M050314112冲裁力与凸凹模尺寸计算弯曲工艺力及毛坯尺寸长度的计算拉深工艺计算多工位级进模与单工序模结构对比材料利用率的计算主要工艺参数计算1多工位级进模与单工序模结构对比单工序模：指压力机的一次中，完成一道冲压工序的冲模。级进模：又称跳步模，连续模和多工位级进模，指模具上沿被冲原材料的直线送进方向，具有至少两个或者以上工序，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。24图一导板式单工序落料模图二用挡料销和导正销定位的级进模5单工序模级进模结构简单复杂成本、周期小、短高长制造精度短高材料利用率高低生产效率低高维修不方便方便精度高低品质低高安全性不安全安全自动化易于自动化冲压性能要求低高应用小批量生产大、中型的冲压试制大批量生产中、小零件冲压级进模和单工序模的优缺点比较6材料利用率：是指冲裁件的实际面积与所用板料的面积之比。二材料利用率的计算%100%1000ABFFF------材料利用率；F-------工件的实际面积；F0-------所用材料面积，包括工件面积和废料面积；A-------送料距（相邻两个制件对应点的距离）；B-------条料宽度。η值越大，材料的利用率就越高，废料越少。7三冲裁力与凸凹模尺寸计算3.1冲裁模具的间隙1•概念：指凹模与凸模刃口横向尺寸的差值，是设计模具的重要工艺参数。2•间隙的大小影响冲裁件断面质量、尺寸精度、冲裁力、模具寿命。3•间隙较大时，拉伸作用增大，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径；间隙较小时，挤压力大，落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。8图3.1间隙大小对冲裁件断面质量的影响图a)间隙过小；b)间隙合适；c)间隙过大9图3.2模具刃口状态对断面质量的影响103.1.1间隙值的确定1.经验确定法tan)/1(tan)(00ththtc2.理论确定法由图2.2.2中三角形ABC的关系得：ktc式中：h0------凸模切入深度------最大切应力方向与垂直方向的夹角11123.2凸凹模刃口尺寸的计算观察冲压件,寻找计算的依据，根据观察的结果确定刃口尺寸计算和选择公差的原则：1.先确定基准件落料：以凹模为基准，间隙取在凸模上；冲孔：以凸模为基准，间隙取在凹模上。2.考虑冲模的磨损规律落料模：凹模基本尺寸应取最小极限尺寸；冲孔模：凸模基本尺寸应取最大极限尺寸。3.3.1凸、凹模刃口尺寸计算的依据和原则133.凸、凹模刃口制造公差应合理形状简单的刃口制造偏差：按IT6～IT7级或查教材表3-9；形状复杂的刃口制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/4；对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/8并冠以（±）。4.冲裁间隙采用最小合理间隙值（单边）凸凹模磨损到一定程度情况下,仍能冲出合格制件。5.尺寸偏差应按“入体”原则标注落料件上偏差为零,下偏差为负；冲孔件上偏差为正,下偏差为零。141.凸模与凹模分别加工计算模具刃口尺寸(如图2.3.1)冲模的制造公差与冲裁间隙之间应满足：或适用于：圆形或简单刃口。（1)落料凹模刃口尺寸：凸模刃口尺寸：（2）冲孔凸模刃口尺寸：凹模刃口尺寸：（3）孔心距3.3.2凸、凹模刃口尺寸的计算方法)22(4.0)22(6.022minmaxpminmaxdminmaxpdccccccd0maxd)(xΔDD0minmax0mindppp)2()2(cxΔDcDD0minpp)(xΔdDdd0minmin0mindd)2()2(cxΔdcdd8/dΔLL15163.3冲裁力和压力中心的计算3.3.1冲裁力的计算1.计算冲裁力的目的选用合适的压力机、设计模具以及检验模具的强度。2.冲裁工艺力（图2.4.1)普通平刃冲裁力：斜刃口冲裁力:卸料力:推料力:顶件力:p22QFKFp11QFnKFpQKFF)6.0~2.0(KKLtF斜tLKFPP)3.1(K1718原则：压力机公称压力≥冲裁工艺力总和弹压卸料+下出件的模具弹压卸料+上出件的模具刚性卸料+下出件的模具3.3.2压力机公称压力的选取1QQPPFFFF2QQPPFFFF1QPPFFF19压力中心：冲压力合力的作用点。方法：求空间平行力系的合力作用点。原则：（1）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。（2）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。（3）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的压力中心(如图3.3）。3.3.3冲压模具压力中心的确定20图3.3解析法求模具的压力中心21四弯曲工艺力及毛坯尺寸长度的计算4.1弯曲力的计算V形件弯曲力U形件弯曲力F自---冲压行程结束时的自由弯曲力；K----安全系数，一般取1.3；b----弯曲件的宽度（mm）；t----弯曲材料的厚度（mm）；r----弯曲件的内弯曲半径（mm）；----材料的抗拉强度（MPa）。2b0.6kbtF=r+t自2b0.7kbtF=r+t自b224.2校正弯曲时的弯曲力ApF校F校——校正弯曲应力；A——校正部分投影面积；P——单位面积校正力，其值见下表。材料名称板料厚度t/mm〈11～33～66～10铝10～2020～3030～4040～50黄铜20～3030～4040～6060～8010，15，20钢30～4040～6060～8080～10025，30钢40～5050～7070～100100～120表1校正弯曲时单位压力p值234.3顶件力和压料力若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力FD或压料力FQ可近似取自由弯曲力的30%～80%，即：自FFD)8.0~3.0(4.4压力机吨位的确定自由弯曲时压力机吨位应为：P压机≧F自+FD由于校正力是发生在接近压力机下死点的位置，校正力的数值比自由弯曲力，顶件力和压料力大得多，故F自和FQ值可忽略不计。则按校正弯曲力选择压力机的吨位应为：P压机≧F校244.5弯曲件坯料尺寸的计算1.圆角半径r0.5t的弯曲件按应变中性层变形前后长度不变的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即：)(1801802121xtrllllLz252.无圆角半径的弯曲件（r≦0.5t）按变形前后体积不变条件的原理确定坯料长度。通常采用表3.3.4所列经验公式计算。263.铰链式弯曲件对于ｒ＝（0.6～3.5）ｔ的铰链件（右图）常用推弯方法成形。其坯料长度可按下式近似计算。卷圆弯曲时，受挤压和弯曲共同作用，板厚不是变薄而是增厚，应变中性层外移。txrlrtxrlLz117.47.5)(5.1x1：中性层外移系数27五拉深工艺计算5.1毛坯尺寸计算1.毛坯形状和尺寸确定的依据：体积不变原则（等表面积原则）若拉深前后料厚不变，则拉深前坯料表面积与拉深后冲件表面积近似相等。2.加修边余量拉深中板料存在各向异性实际生产中毛坯中心和凸、凹模中心不完全重合.28修边余量的确定：根据经验数值293.简单旋转体拉深件的毛坯计算将拉深件划分为3个简单的几何体分别求出各简单几何体的表面积:（采用久里金法则）任何形状的母线绕某轴旋转一周所构成的旋转体的表面积，等于该母线的长度与该母线形心绕该轴旋转所得周长的乘积。即：22xxAlRRl式中：A——旋转体的表面积；Rx——母线形心的旋转半径；L——母线长度。30求出简单几何体1表面积:1()adh求出简单几何体3表面积:2314ad求出简单几何体2表面积:∵弧长l=πrd/2∵形心到旋转轴距离为（2rd/π+d1/2）∴简单几何体表面积为21(4)2ddardr31把各简单几何体面积相加为零件总面积:A=a1+a2+a3根据表面积相等原则，求出坯料直径。42DA32211144()2(4)iddiDadhrdrd4.复杂旋转体拉深件的毛坯计算：按经验公式325.2拉深系数1.拉深系数概念：指拉深后工件直径与拉深前工件（或毛坯）直径之比，用m表示。2.各次拉深系数第1次拉深第2次拉深第n次拉深11dmD221dmd1nnndmd3.总拉深系数概念总拉深系数m等于工件直径dn与毛坯直径D之比，即：ndmD4.总拉深系数与各次拉深系数的关系nnnnnnnmmmmmddddddddDdDdm132112123121即：拉深件总拉深系数等于各次拉深系数的乘积335.3拉深次数1.判断能否一次拉出。计算总拉深系数m，查出极限拉深系数m1。当m＞m1时，拉深件可一次拉成；当m≤m1时，需要多次拉深。2.确定拉深次数推算法①从表中查得极限拉深系数m1、m2…mn。②计算各次拉深后的工件直径。d1=m1D，d2=m2d1=m1m2Ddn=mndn-1=m1m2···mnD当dn≤d（工件直径）时，n即为拉深次数。34查表法355.4各次拉深半成品尺寸的计算1.工序件直径的确定确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数，适当放大，并加以调整，其原则是：保证12'''nmmm…ndd112'''2nnmmmmmm…362.工序件直径的确定最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径：'11dmD212'''21dmdmmD……3.工序件高度的确定由筒形件表面积计算公式：dhrdrdD456.072.122＋－)32.0(43.0)(25.02rddrddDh推导得：则筒形件半成品高度的计算公式为：)32.0(43.0)(25.02pnnnpnnnnrddrddDh其中：Hn、dn、rpn分别为第n次拉深后工件高度、直径、第n次拉深时凸模的圆角半径375.5拉深工艺力的计算1.压边力的计算(如下表)382.拉深力的计算圆筒件拉深件采用压边圈拉深时可用下式计算拉深力：第一次拉深力：后续工序拉深力：式中：----材料的抗拉强度；k1，k2----系数，可查阅相关的冲压手册11bF=kdtn2nbF=kdtb39当拉深行程较大，特别是采用落料，拉深复合工序的模具结构时，不能简单将落料力与拉深力叠加来选择压力机（因为压力机的公称压力是指在接近下死点时的压力机压力）。因此应注意压力机的压力曲线，否则很可能出现过早出现最大冲压力而使压力机超载损坏。40