冲裁力和压力中心的计算Word文件下载.docx
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系数K是考虑到实际生产中,模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。
一般取K=1.3。
为计算简便,也可按下式估算冲裁力:
(2.6.2)
式中
——材料的抗拉强度。
在冲裁结束时,由于材料的弹性回复(包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复)及摩擦的存在,将使冲落部分的材料梗塞在凹模内,而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。
为使冲裁工作继续进行,必须将箍在凸模上的料卸下,将卡在凹模内的料推出。
从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力;
将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力;
逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力,如图2.6.1所示。
卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的。
所以在选择设备的公称压力或设计冲模时,应分别予以考虑。
影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。
所以要准确地计算这些力是困难的,生产中常用下列经验公式计算:
卸料力
(2.6.3)
图2.6.1
推件力
(2.6.4)
顶件力
(2.6.5)
图2.6.1卸料力推件力和顶件力
——卸料力、推件力、顶件力系数,见表2.6.1;
n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。
式中h——凹模洞口的直刃壁高度;
t——板料厚度。
注:
卸料力系数Kx,在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。
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。
Fz的计算应根据不同的模具结构分别对待,即
采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
(2.6.6)
然减低了冲裁力,但凸模进入凹模较深,冲裁行程增加,因此这些模具省力而不省功。
a)、b)落料用
c)、d)、e)冲孔用f)切舌用
图2.6.3各种斜刃的形式
3.加热冲裁(红冲)
金属在常温时其抗剪强度是一定的,但是,当金属材料加热到一定的温度之后,其抗剪强度显著降低,所以加热冲裁能降低了冲裁力。
但加热冲裁易破坏工件表面质量,同时会产生热变形,精度低,因此应用比较少。
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。
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。
否则,冲压时滑块就会承受偏心载荷,导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损,还会使合理间隙得不到保证,从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。
在实际生产中,可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊,从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况,这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。
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,如图2.6.4,按下式计算:
式中:
b——弧长。
其他符号意义见图。
图2.6.4
2.确定多凸模模具的压力中心
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(见图2.6.5)。
计算其压力中心的步骤如下:
(1)按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置。
(2)在任意位置画出坐标轴线x,y。
坐标轴位置选择适当可使计算简化。
在选择坐标轴位置时,应尽量把坐标原点取在某一刃口轮廓的压力中心,或使坐标轴线尽量多的通过凸模刃口轮廓的压力中心,坐标原点最好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。
(3)分别计算凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置
和
(4)分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力
或每一个凸模刃口轮廓的周长
。
(5)对于平行力系,冲裁力的合力等于各力的代数和。
即
图2.6.5
(6)根据力学定理,合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之代数和,则可得压力中心坐标()计算公式。
(2.6.10)
(2.6.11)
因为冲裁力与周边长度成正比,所以式中个冲裁力
可分别用冲裁周边长度
(2.6.12)
(2.6.13)
3.复杂形状零件模具压力中心的确定
复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同(见图2.6.6)。
其具体步骤如下:
(1)选定坐标轴x和y。
(2)将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段,求出各线段长度
(3)确定各线段的重心位置
.
(4)然后按公式(2.6.13)、(2.6.14)算出压力中心的坐标
图2.6.6
冲裁模压力中心的确定,除上述的解析法外,还可以用作图法和悬挂法。
但因作图法精确度不高,方法也不简单,因此在应用中受到一定限制。
悬挂法的理论根据是:
用匀质金属丝代替均布于冲裁件轮廓的冲裁力,该模拟件的重心就是冲裁的压力中心。
具体作法是:
用匀质细金属丝沿冲裁轮廓弯制成模拟件,然后用缝纫线将模拟件悬吊起来。
并从吊点作铅垂线;
再取模拟件的另一点,以同样的方法作另一铅垂线,两垂线的交点即为压力中心。
悬挂法多用于确定复杂零件的模具压力中心。
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