多工位级进模典型结构与主要参数计算

1、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弯曲工艺力及毛坯尺寸长度的计算 拉深工艺计算拉深工艺计算 多工位级进模与单工序模结构对比多工位级进模与单工序模结构对比 材料利用率的计算材料利用率的计算 主要工艺参数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多工位级进模与单工序模结构对比 单工序模单工序模：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

2、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。 2 2 4 图一图一 导板式单工序落料模导板式单工序落料模 图二图二 用挡料销和导正销定位的级进模用挡料销和导正销定位的级进模 5 单工序模单工序模级进模级进模 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。材料利用率：是

3、指冲裁件的实际面积与所用板料的面积之比。 二二 材料利用率的计算材料利用率的计算 %100%100 0 AB F F F -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。 值越大，材料的利用率就越高，废料越少。值越大，材料的利用率就越高，废料越少。 7 三三 冲裁力与凸凹模尺寸计算冲裁力与凸凹模尺寸计算 3.1 3.1 冲裁模具的间隙冲裁模具的间隙 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

4、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 图图 3.1 3.1 间隙大小对冲裁件断面质量的影响图间隙大小对冲裁件断面质量的影响图 a)a)间隙过小；间隙过小；b)b)间隙合适；间隙合适；c)c)间隙过大间隙过大 9 图图 3.2 3.2 模具刃口状态对断面质量的影响模具刃口状态对断面质量的影响 10 3.1.1 3.1.1 间隙值的确定间隙值的确定 1.1.经验确定法经验确定法 tan)/1 (tan)( 00 ththtc 2.2.理论确定法理论确定法 由图2.2.2中三角形ABC的关系 得： ktc 式中：h0-

5、凸模切入深度 -最大切应力方 向与垂直方向的夹角 11 12 3.2 3.2 凸凹模刃口尺寸的计算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： 1.1.先确定基准件先确定基准件 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。 2.2.考虑冲模的磨损规律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 3.3.1 凸、凹模刃口尺寸计算的依据和原则凸、凹模刃口尺寸计算的依据和原则 13 3.3.凸、凹模刃口制造公差应合理凸、凹模刃口制造公差应合理 形状简

6、单的刃口制造偏差：按IT6IT7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（）。 4.4.冲裁间隙采用最小合理间隙值（单边）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。 5.5.尺寸偏差应按尺寸偏差应按“入体入体”原则标注原则标注 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。 14 1.1.凸模与凹模分别加工计算模具刃口尺寸凸模与凹模分别加工计算模具刃口尺寸 ( (如图如图2.3.1)2.3.1) 冲模的制造公差与冲裁间隙之间应满足：

7、 或 适用于：圆形或简单刃口。圆形或简单刃口。 （1) 1) 落料落料 凹模刃口尺寸： 凸模刃口尺寸： （2 2）冲孔）冲孔 凸模刃口尺寸： 凹模刃口尺寸： （3 3）孔心距）孔心距 3.3.2 3.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法凸、凹模刃口尺寸的计算方法 )22(4 . 0 )22(6 . 0 22 minmaxp minmaxd minmaxpd cc cc cc d 0maxd )( xDD 0 minmax 0 mindp pp )2()2( cxDcDD 0 minp p )( xdD dd 0minmin0mindd )2()2( cxdcdd 8/ d LL 15 16 3.

8、3 3.3 冲裁力和压力中心的计算冲裁力和压力中心的计算 3.3.1 3.3.1 冲裁力的计算冲裁力的计算 1.1.计算冲裁力的目的计算冲裁力的目的 选用合适的压力机、设计模具以及检验模具的强度。 2.2.冲裁工艺力（图冲裁工艺力（图2.4.1)2.4.1) 普通平刃冲裁力：普通平刃冲裁力： 斜刃口冲裁力斜刃口冲裁力: : 卸料力卸料力: : 推料力推料力: : 顶件力顶件力: : p22Q FKF p11Q FnKF pQ KFF )6 . 02 . 0(KKLtF 斜 tLKF PP ) 3 . 1(K 17 18 原则原则：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+

9、上出件的模具 刚性卸料+下出件的模具 3.3.2 3.3.2 压力机公称压力的选取压力机公称压力的选取 1QQPP FFFF 2QQPP FFFF 1QPP FFF 19 压力中心压力中心：冲压力合力的作用点。 方法方法：求空间平行力系的合力作用点。 原则原则： （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 3.3.3 冲压模具压力中心的确定冲压模具压力中心的确定 20 图图3.3 3.

10、3 解析法求模具的压力中心解析法求模具的压力中心 21 四四 弯曲工艺力及毛坯尺寸长度的计算弯曲工艺力及毛坯尺寸长度的计算 4.1 4.1 弯曲力的计算弯曲力的计算 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）。 2 b 0.6kbt F = r+t 自 2 b 0.7kbt F = r+t 自 b 22 4.2 4.2 校正弯曲时的弯曲力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

11、，其值见下表。 材料名称板料厚度t/mm 11336610 铝1020203030404050 黄铜2030304040606080 10，15， 20钢 30404060608080100 25，30钢4050507070100100120 表表1 1 校正弯曲时单位压力校正弯曲时单位压力p p值值 23 4.3 4.3 顶件力和压料力顶件力和压料力 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 . 03 . 0( 4.4 4.4 压力机吨位的确定压力机吨位的确定 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

12、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 24 4.5 4.5 弯曲件坯料尺寸的计算弯曲件坯料尺寸的计算 1.1.圆角半径圆角半径r0.5tr0.5t的弯曲件的弯曲件 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： )( 180180 2121 xtrllllL z 25 2.2.无圆角半径的弯曲件（无圆角半径的弯曲件（r 0.5t 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。

13、26 3.3.铰链式弯曲件铰链式弯曲件 对于（0.63.5）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。 txrlrtxrlLz 11 7 . 47 . 5)(5 . 1 x1 ：中性层外移系数 27 五五 拉深工艺计算拉深工艺计算 5.1 5.1 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 1 .1 .毛坯形状和尺寸确定的依据毛坯形状和尺寸确定的依据：体积不变原则体积不变原则（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。 2.2.加修边余量加修边余量 l拉深中板料存在各向

14、异性 l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 29 3.3.简单旋转体拉深件的毛坯计算简单旋转体拉深件的毛坯计算 u将拉深件划分为3个简单的几何体 u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： 22 xx AlRR l 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 ()ad h 求出简单几何体3表面积: 2 31 4 ad 求出简单几何体2表面积: 弧长l=rd/2

15、形心到旋转轴距离 为（2rd/+d1/2） 简单几何体表面积为 21 (4) 2 dd ardr 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。 4 2 D A 3 22 11 1 4 4 ()2 (4 ) idd i Dad hrdrd 4.4.复杂旋转体拉深件的毛坯计算：按经验公式复杂旋转体拉深件的毛坯计算：按经验公式 32 5.2 5.2 拉深系数拉深系数 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 1 1 d m D 2 2 1 d m d

16、1 n n n d m d 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： n d m D 4. 总拉深系数与各次拉深系数的关系 nn n n n nn mmmmm d d d d d d d d D d D d m 1321 12 1 2 3 1 21 即：拉深件总拉深系数等于各次拉深系数的乘积 33 5.3 5.3 拉深次数拉深次数 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mm1时，拉深件可一次拉成； 当mm1时，需要多次拉深。 2. 确定拉深次数 推算法 从表中查得极限拉深系数m1、m2mn。 计算各次拉深后的工件直径。 d1=m1

17、D，d2=m2d1=m1m2D dn=mndn-1=m1m2mnD 当dnd（工件直径）时，n即为拉深次数。 34 查表法 35 5.4 5.4 各次拉深半成品尺寸的计算各次拉深半成品尺寸的计算 1. 1. 工序件直径的确定工序件直径的确定 确定拉深次数以后，由表查得各次拉深的极限拉深系数， 适当放大适当放大，并加以调整调整，其原则是： 保证 12 n mmm n dd 112 2 n n mmmmmm 36 2. 2. 工序件直径的确定工序件直径的确定 最后按调整后的拉深系数计算各次工序件直径： 11 dm D 212 21 dm dm m D 3. 3. 工序件高度的确定工序件高度的确定 由筒形件表面积计算公式： dhrdrdD456. 072. 1 22 )32. 0(43. 0)(25. 0 2 rd d r d d D h 推导得： 则筒形件半成品高度的计算公式为： )32. 0(43. 0)(25. 0 2 pnn n pn n n n rd d r d d D h 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 37 5.5 5.5 拉深工艺力的计算拉深工艺力的计算 1