《沖裁工藝計算》PPT課件.ppt

2-4 沖裁工藝計算,一、沖裁間隙； 二、凸、凹模刃口尺寸的計算； 三、沖裁工序力的計算； 四、壓力中心的計算。,一. 沖裁間隙,概念,指沖裁模具中凸、凹模刃口部分的尺寸之差，用“Z”表示。指雙面間隙,Z=D凹-d凸,一. 沖裁間隙,沖裁間隙對沖裁過程的影響,一. 沖裁間隙,合理沖裁間隙的確定,合理沖裁間隙的概念,使模具壽命高、沖裁件質(zhì)量好的沖裁間隙范圍，稱為合理沖裁間隙。 間隙范圍的上限為最大合理間隙Zmax; 間隙范圍的下限為最小合理間隙Zmin。,注意：考慮到刃口磨損，設(shè)計制造新模具時，應選 用最小合理間隙Zmin，使用過程中Zmax 時，需修理模具。,一. 沖裁間隙,確定合理沖裁間隙的方法,理論確定法,一. 沖裁間隙,經(jīng)驗確定法: Z=ct 軟材料： t1mm，c=3%4% t1-3mm，c=5%8% t3-5mm，c=8%10% 硬材料： t1mm，c=4%5% t1-3mm，c=6%8% t3-5mm，c=8%13%,注意：1、行業(yè)不同，經(jīng)驗公式及數(shù)值不同； 2、沒經(jīng)驗時，取中間值。 3、經(jīng)驗公式及數(shù)值都不是準確數(shù)值，需經(jīng)過具體生產(chǎn) 情況驗證、修正后確定。,一. 沖裁間隙,查表確定法,二. 沖裁模刃口尺寸計算,刃口尺寸計算的原則,基準問題 落料件尺寸決定于凹模刃口尺寸，以凹模為基準； 沖孔件尺寸決定于凸模刃口尺寸，以凸模為基準。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,刃口磨損規(guī)律,刃口磨損后：凹模刃口尺寸擴大， 凸模刃口尺寸減小。,為使模具有一定使用壽命，磨損到一定程度仍能沖出合格制件： 落料時凹模刃口尺寸接近制件尺寸的下限值； 沖孔時凸模刃口尺寸接近制件尺寸的上限值。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,凸、凹刃口制造公差,凸、凹制造精度比沖裁件高23級，可參考下表,二. 沖裁模刃口尺寸計算,配作時，基準件公差按沖裁件公差的1/4 即：=/4,凸、凹模制造公差: 凸模為軸類尺寸，公差為 凹模為孔類尺寸，公差為 中心距類尺寸公差為0.5,二. 沖裁模刃口尺寸計算,凸、凹模刃口尺寸計算,沖裁件的公差標準規(guī)范,落料件為軸類尺寸，公差為 沖孔件為孔類尺寸，公差為 中心距類尺寸公差為0.5,凸凹模刃口尺寸計算以沖裁件尺寸、公差為基礎(chǔ)。,計算方法,互換加工法（分開加工法）,落料時：沖裁件尺寸公差為 ，則： 基準件凹模計算公式為：,非基準件凸模計算公式為：,二. 沖裁模刃口尺寸計算,二. 沖裁模刃口尺寸計算,互換加工法（分開加工法）,沖孔時：沖裁件尺寸公差為 ，則： 基準件凸模計算公式為：,非基準件凹模計算公式為：,二. 沖裁模刃口尺寸計算,二. 沖裁模刃口尺寸計算,注意：,為保證初始間隙值小于最大合理間隙，必須滿足下列條件： pdZmaxZmin 若不滿足，?。?p0.4（ZmaxZmin） d0.6（ZmaxZmin）,二. 沖裁模刃口尺寸計算,同時加工，不分先后順序； 裝配簡單； 凸、凹模加工精度高，加工難度大，成本高。,互換加工法特點：,互換加工法適用場合：,單套模具的大批量生產(chǎn)； 圓形和形狀規(guī)則的零件。,配合加工法,先作基準件，然后以基準件實際尺寸來配作非基準件，保證Zmin的方法。,非基準件凸模按凹模的實際尺寸配制，保證最小沖裁間隙Zmin。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,落料：沖裁件尺寸公差為 ，則： 基準件為凹模，計算公式為：,沖孔時：沖裁件尺寸公差為 ，則： 基準件為凸模，計算公式為：,二. 沖裁模刃口尺寸計算,非基準件凹模按凸模的實際尺寸配制，保證最小沖裁間隙Zmin。,復雜沖裁件凸、凹模刃口尺寸計算,二. 沖裁模刃口尺寸計算,如圖沖裁件為落料件，基準件為凹模。,提問：凹模刃口尺寸能否簡單地按 計算,二. 沖裁模刃口尺寸計算,配作關(guān)系：非基準件按基準件實際尺寸配制，保證最小 沖裁間隙Zmin。,復雜形狀凸、凹模刃口存在三種不同類型的尺寸： 隨磨損增大的尺寸，設(shè)工件尺寸為 ： 隨磨損減小的尺寸，設(shè)工件尺寸為 ： 隨磨損不變的尺寸，設(shè)工件尺寸為 ：,二. 沖裁模刃口尺寸計算,如何判斷基準件刃口尺寸類型呢？ 引入“磨損圖”概念,二. 沖裁模刃口尺寸計算,沖裁圖1工件內(nèi)形，基準件為凸模， 凸模磨損圖如圖2所示,二. 沖裁模刃口尺寸計算,例1：計算如圖所示沖裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制 造公差。料厚t=1mm，材料為10號鋼，尺寸如下：,解：分為5個步驟。 確定基準件：此工件為落料 件，以凹模為基準件。 畫出基準件磨損圖：凹模刃口 磨損情況如圖所示。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,對基準件尺寸進行分類計算： 根據(jù)凹模刃口的磨損情況，其尺寸變化可分為三類： 凹模刃口磨損后，尺寸a、b、c增大，按落料凹模 類A尺寸處理。查表2.15 ，得： 尺寸80mm，選x=0.5； 尺寸15mm，選x=1； 尺寸40、35mm，選x=0.75。?。?.25,二. 沖裁模刃口尺寸計算, 凹模刃口磨損后，尺寸d減小，按沖孔凸模類B尺寸 處理。查表2.15 ，得：尺寸22mm，選x=0.75；, 凹模刃口磨損后，尺寸e不變，按中心距類C尺寸處理。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,選取最小沖裁間隙 查表2.13，取Zmin0.13mm,注明配制關(guān)系 凸模刃口尺寸按凹模刃口的實際尺寸配制， 保證最小沖裁間隙為0.13mm。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,注意：非基準件基本尺寸與基準件相同，不必標注 公差，在技術(shù)要求中注明配作關(guān)系即可,二. 沖裁模刃口尺寸計算,分析：根據(jù)工件內(nèi)外形狀，刃口尺寸分三個： 2285形狀刃口尺寸 25115形狀刃口尺寸 切斷刃口尺寸,案例：,計算22型客車車門墊板的凸、凹模刃口尺寸，材料Q235，厚度4mm。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,解：確定基準件：此沖裁模為沖孔模，以凸模為基準件。 畫出基準件的磨損圖：凸模刃口磨損情況如圖所示.,講解25115內(nèi)形刃口尺寸計算,二. 沖裁模刃口尺寸計算,對基準件的尺寸進行分類（A、B、C三類）計算,凸模刃口磨損后20、25、50、115均為減小尺寸，按B類尺寸處理。經(jīng)查表2-15，得X1= X2=X3= X4=0.5，取=/4,二. 沖裁模刃口尺寸計算,選取最小沖裁間隙 根據(jù)給定材料為Q235，厚度t=4mm，查閱表2-13， 可得Zmin=0.50，Zmzx=0.58 注明配制關(guān)系 凹模刃口尺寸按凸模刃口實際尺寸配制，保證 最小沖裁間隙為0.50mm。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,課后練習：（不講）,沖裁如圖a所示制件，材料為Q235A，料厚4mm， 試用配制法確定沖孔模的刃口尺寸及制造公差。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,參考答案,解：確定基準件：此沖裁模為沖孔模，以凸模為基準件。 畫出基準件的磨損圖：凸模刃口磨損情況如圖b所示.,二. 沖裁模刃口尺寸計算,對基準件的尺寸進行分類（A、B、C三類）計算: 根據(jù)凸模刃口磨損情況，其尺寸變化可分為三類： 凸模刃口磨損后，尺寸A增大，按落料凹模類尺寸 計算。 查表2.15，得：X0.5； 取：/4，則：,二. 沖裁模刃口尺寸計算,凸模刃口磨損后，尺寸B1、B2減小，按沖孔凸模類尺寸 計算。 查表2.15，得：X1X20.5 ?。?4，則：, 凸模刃口磨損后，尺寸C不變，按中心距類尺寸處理。,二. 沖裁模刃口尺寸計算,選取最小沖裁間隙 查表2.15，取Zmin0.50mm 注明配制關(guān)系 凹模刃口尺寸按凸模刃口實際尺寸配制，保證 最小沖裁間隙為0.50mm。,三.沖裁工序力計算,普通平刃沖裁存在的工序力：,沖裁力Fc 卸料力Fx 推件力Ft 頂件力Fd,三.沖裁工序力計算,沖裁力Fc：實為剪切力,式中: Fc沖裁力，N； k系數(shù)，常取k1.3； A沖裁斷面面積，mm； 材料的抗剪強度，MPa； L沖裁斷面的周長，mm； t材料厚度（即沖裁件的厚度），mm。,三.沖裁工序力計算,卸料力Fx：,式中: Fx卸料力，N； Fc沖裁力，N； kx卸料力系數(shù)，經(jīng)驗數(shù)值；,指沖裁后，從凸模上將零件或廢料卸下來所需的力。,三.沖裁工序力計算,推件力Ft：,式中: Ft推件力，N； Fc沖裁力，N； kt推件力系數(shù)，經(jīng)驗數(shù)值； n同時卡在凹模內(nèi)的沖落部分制件 或廢料的數(shù)量，n h / t； h凹模洞口的直刃壁高度，mm； t板料厚度，mm。,指順沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模型腔中推出的力。,三.沖裁工序力計算,頂件力Fd：,式中: Fd推件力，N； Fc沖裁力，N； kd推件力系數(shù)，經(jīng)驗數(shù)值；,指逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模型腔中推出的力。,三.沖裁工序力計算,三.沖裁工序力計算,總沖裁工序力（F）的計算,應根據(jù)沖裁模具的具體結(jié)構(gòu)進行計算。,采用彈壓卸料裝置和下出件時：,三.沖裁工序力計算,采用彈壓卸料裝置和上出件時：,三.沖裁工序力計算,采用剛性卸料裝置和下出件時：,三.沖裁工序力計算,思考：倒裝復合模的沖裁工序力： F=Fc+Fx+Ft,三.沖裁工序力計算,案例：22型客車車門墊板沖裁工序力的計算,工藝方案選用連續(xù)模，從零件作用分析，大平面要求平行度，故采用彈性卸料裝置和自然漏料方式。那么沖裁工序力包括沖孔力、切斷力、沖孔部分及切斷部分的卸料力、沖孔部分及切斷部分的推件力。,三.沖裁工序力計算,1）沖孔力,2）切斷力,3）沖孔部分及切斷部分的卸料力： FX=（FC+ FQ）KX,查表2-16，材料Q235、t=4mm得 KX=0.04， 故FX=（889200+675000）0.04=62568N,三.沖裁工序力計算,4）沖孔部分推件力：Ft1=nFCKt,查表2-16，得Kt=0.045， 故Ft1=nFcKt=8892000.0458/4=80028N 切斷部分推件力 Ft2=nFqKt=6750000.0458/4=60750N,5）沖裁工序力：,三.沖裁工序力計算,壓力機選取：,沖裁模選擇壓力機的條件：,根據(jù)模具總沖壓力1767.5KN，結(jié)合企業(yè)沖壓設(shè)備狀況，選擇3150KN壓力機。該壓力機技術(shù)參數(shù)： 最大沖壓力：3150KN 滑塊行程：460mm 滑塊底面尺寸：800mmX970mm 下工作臺尺寸：980 mmX1100mm 最大閉合高度：500mm 閉合高度調(diào)節(jié)量：150mm 滑塊內(nèi)孔尺寸：80100,四. 沖裁壓力中心的計算,沖裁壓力中心：,指沖裁力的合力作用點。,為避免沖裁中模具與壓力機滑塊產(chǎn)生偏斜及凸、凹模之間間隙不均勻，保證壓力機和模具正常工作，須使沖裁模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。因此，設(shè)計模具時，須確定模具壓力中心，并使之與模柄軸線重合。,四. 沖裁壓力中心的計算,沖裁壓力中心計算：,簡單形狀壓力中心的計算,直線的壓力中心在中點； 圓弧的壓力中心計算： 如圖所示，對任意角2：,單凸模壓力中心的確定,四. 沖裁壓力中心的計算,圖形對稱的單凸模： 壓力中心在圖形幾何中心上,四. 沖裁壓力中心的計算,圖形不對稱的單凸模：,根據(jù)“力矩定理”，用解析法確定壓力中心。 步驟： （1）按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀； （2）建立坐標系（應簡化計算）。 （3）將凸模刃口輪廓線分為若干線段（直線或圓弧段） L1、L2Ln，計算各段長度代表各自的沖載力。 （4）確定凸模刃口各線段的壓力中心位置及其坐標值 （X1，Y1）、（X2、Y2）（Xn、Yn）。,四. 沖裁壓力中心的計算,（5）根據(jù)力矩平衡原理，計算壓力中心坐標（xc、yc）。,四. 沖裁壓力中心的計算,例題：確定如圖所示落料凸模的壓力中心位置,四. 沖裁壓力中心的計算,解：（1）按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀； （2）建立坐標系。,（3）將凸模刃口輪廓線分為若干線段或圓弧段L1、 L2L7。,四. 沖裁壓力中心的計算,（4）確定凸模刃口各段的壓力中心位置及其坐標值 （X1，Y1）、（X2、Y2）（Xn、Yn）。,計算數(shù)據(jù)表,四. 沖裁壓力中心的計算,（5）計算凸模壓力中心坐標（xc、yc）。,多凸模壓力中心的確定,四. 沖裁壓力中心的計算,形狀形同、分布對稱的多凸模： 壓力中心在圖形對稱中心上,四. 沖裁壓力中心的計算,形狀不對稱的多凸模：,步驟： （1）按比例畫出各凸模刃口的位置、輪廓形狀； （2）建立坐標系（應簡化計算）。 （3）計算各凸模周長、壓力中心坐標值 L1（X1，Y1）、L2（X2、Y2）Ln（Xn、Yn）。 （4）計算壓力中心坐標（Xc、Yc）,四. 沖裁壓力中心的計算,例題：確定如圖所示沖孔模的壓力中心位置。,四. 沖裁壓力中心的計算,解：（1）按比例畫出各凸模刃口的位置、輪廓； （2）建立如圖所示的坐標系。,四. 沖裁壓力中心的計算,（3）計算各凸模周長、壓力中心坐標，填入表格。,計 算 數(shù) 據(jù) 表 （mm）,四. 沖裁壓力中心的計算,（4）計算總合力的壓力中心坐標,四. 沖裁壓力中心的計算,注意： 1、多凸模的壓力中心也可以在一個坐標系里分解成多個 線段進行計算，但形狀復雜時計算繁雜，易出錯。 2、所分解的各個凸模必須是獨立的。（各自有一個完整 的外形輪廓） 3、要利用力矩平衡的原理進行簡化計算。,如： 當一個凸?；蛘叨嗤鼓Ｑ啬骋恢本€對稱時，其壓力中心必定在這條對稱線上。因此只需計算壓力中心的另一坐標即可。,四. 沖裁壓力中心的計算, 多凸模沖裁時，如果幾個凸模完全對稱于X軸和Y軸， 則其力矩之和為零，其壓力中心在坐標原點上。 如圖所示，5個圓形沖孔凸模中有4個完全對稱于坐標系XOY的原 點O，因此這4個圓形凸模的壓力中心必在原點O上。計算時，可 把5個圓形沖孔凸模分成兩組，完全對稱于坐標系XOY的原點O的 4個凸模一組，剩下的一個單獨一組