冲裁力与压力中心的计算和冲裁工艺性

第六节冲裁力和压力中心的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。一、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：bKLtF注：F——冲裁力；L——冲裁周边长度；t——材料厚度；b——材料抗剪强度；K——系数。一般取K＝1.3卸料力：二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力：顶件力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。卸料力推件力顶件力FKFXXFnKFTTFKFDD—卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.13；n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。DTXKKK、、thn式中h——凹模洞口的直刃壁高度；t——板料厚度。式中压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz三、压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：TXZFFFF采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：DXZFFFF采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：TZFFF模具的压力中心：四、冲模压力中心的确定为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。1．简单几何图形压力中心的位置1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：冲压力合力的作用点。bRsRy//sin180复杂形状零件模具压力中心的计算方法有：解析法，还作图法和悬挂法。解析法的具体步骤：1）按照比例绘制出凸模刃口的轮廓；2）在任意位置建立X-Y坐标系；3）将复杂轮廓线分成若干简单的直线段和圆弧，并求出各线段的长度L1、L2、L3、L4……2．复杂形状零件模具压力中心的确定4）求出各线段的重心并确定各线段重心在坐标系内的坐标x1、x2、x3、x4……和y1、y2、y3、y4……；5）按照公式求出该复杂轮廓在坐标系中的坐标1122330123............nnnxlxlxlxlxllll1122330123............nnnylylylylyllll1122330123............nnnxFxFxFxFxFFFF1122330123............nnnyFyFyFyFyFFFF3．确定多凸模模具的压力中心多凸模冲裁压力中心的计算原理和方法与复杂形状零件模具压力中心的计算原理相同，确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。具体步骤如下：1）按相同的比例绘制出各个凸模刃口的轮廓图及其分布图；2）在任意位置建立X-Y坐标系；3）求出各个凸模刃口的周长L1、L2、L3、L4……4）求出各个凸模的压力中心，并确定各个压力中心在坐标系内的坐标x1、x2、x3、x4……和y1、y2、y3、y4……；5）按照公式求出该复杂轮廓在坐标系中的坐标1122330123............nnnxlxlxlxlxllll1122330123............nnnylylylylyllll1122330123............nnnxFxFxFxFxFFFF1122330123............nnnyFyFyFyFyFFFF第一节冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。一、冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性（1）冲裁件的形状（2）冲裁件内形及外形的转角应以圆角过渡，避免尖角。圆角大小，见表2.1（3）冲裁件上凸出的悬臂和凹槽（4）冲裁件的孔边距与孔间距（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时（6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小尺寸，分别见表2.2和表2.3。2．冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。即精密冲裁和普通冲裁。（1）冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。见表2.4（2）冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.2μm。见表2.53．冲裁件尺寸标注冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本上不变动的面或线上。1.分析零件的冲压工艺性。2.确定冲压工艺方案（1）冲裁工序的组合近而确定冲模结构二、冲裁工艺方案的确定1）根据生产批量来确定2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定5）根据操作是否方便与安全来确定（2）、冲裁顺序的安排级进冲裁顺序的安排1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。各种冲裁模的性能对比单工序模级进模复合模生产批量小批量中批量及大批量中批量及大批量零件的精度低较低，一般可以达到IT10––IT13级较高，一般可以达到IT8––IT10级对零件结构的要求没有要求适用于多工序小尺寸受工件结构尺寸的限制冲裁顺序安排先落料后冲孔先冲孔后落料冲孔和落料同时进行模具的制造成本及工作量低冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁复杂零件时，比级进模模低安全性不安全，需采用安全措施比较安全不安全，需采用安全措施生产批量与模具类型的关系（单位千件）单件小批中批大批大量大型件中型件小型件11––21––51––102––205––5010––10020––30050––100100––50030010005000模具类型单工序模组合模简易模单工序模组合模简易模单工序模级进模、复合模半自动模单工序模级进模、复合模自动模硬质合金模级进模、复合模自动模图示连接板冲裁零件，材料为10钢，厚度为2mm，该零件年产量20万件，冲压设备初选为250kN开式压力机，要求制定冲压工艺方案。例1.分析零件的冲压工艺性（1）材料（2）工件结构（3）尺寸精度（4）结论2.确定冲压工艺方案该零件包括落料、冲孔两个基本工序，有一下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产；方案二：落料––冲孔复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔––落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但两道工序，两副模具，生产效率低且制件精度低，很难满足生产量和精度的要求。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也能满足要求。尽管结构较复杂，但零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三只需要一副模具，生产率也高，但冲压精度稍差，要保证工件的形位精度，需要在模具上加强定位，故，模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。