冲床冲压力计算公式.docx
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冲床冲压力计算公式.docx
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冲床冲压力计算公式
冲床冲压力计算公式
2007-01-2213:
57
这下面有几个公式,任选一个就可以,只能算出个大概,我公司是用Excle做好的函数算的,非常精确,如果你想得到更精确的,我可以帮你算,把冲压产品的周长或规格,厚度,原材料材质(越详细越好,如钢铁的含碳量多少)发到我邮箱*******************,标题请注明"算冲压力",不然我会当垃圾邮件直接删的.我会在两天内回复,如果想自己算,就用下面的任一个公式都能算.
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冲床冲压力计算公司P=kltГ
其中:
k为系数,一般约等于1,
l冲压后产品的周长,单位mm;
t为材料厚度,单位mm;
Г为材料抗剪强度.单位MPa .
算出的结果是单位是牛顿,在把结果除以9800N/T,得到的结果就是数字是多少就是多少T.
这个只能算大致的,为了安全起见,把以上得到的值乘以2就可以了,这样算出的值也符合复合模的冲压力.
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冲裁力计算公式:
P=K*L*t*τ
P——平刃口冲裁力(N);
t——材料厚度(mm);
L——冲裁周长(mm);
τ——材料抗剪强度(MPa);
K——安全系数,一般取K=1.3.
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冲剪力计算公式:
F=S*L*440/10000
S——工件厚度
L——工件长度
一般情况下用此公式即可。
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冲压力是指在冲裁时,压力机应具有的最小压力。
P冲压=P冲裁+P卸料+P推料+P压边力+P拉深力。
冲压力是选择冲床吨位,进行模具强度。
刚度校核依据。
1、冲裁力:
冲裁力及其影响周素:
使板料分离动称作冲裁力.影响冲裁力的主要因素:
2.冲裁力计算:
P冲=Ltσb
其中:
P冲裁-冲裁力
L-冲裁件周边长度
t-板料厚度
σb-材料强度极限 σb-的参考数0.6 算出的结果单位为KN
3、卸料力:
把工件或废料从凸模上卸下的力
Px=KxP冲
其中Kx-卸料力系数 Kx-的参考数为0.04算出的结果单位为KN
4、推件力:
将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力
Pt=KtPn
Kt-推件力系数n-留于凹模洞口内的件数
其中:
Px、Pt--分别为卸料力、推件力
Kx,Kt分别是上述两种力的修正系数
P——冲裁力;
n——查正表卡在凹模洞口内的件数 Kt的参考数为0.05,结果单位为KN
5、压边力:
Py=1/4[D2—(d1+2R凹)2]P
式中 D------毛坯直径
d1-------凹模直径
R凹-----凹模圆角半径
p--------拉深力
6、拉深力:
Fl=d1bk1(N)
式中 d1-----首次拉深直径(mm)
b-----材料抗拉强度(Mpa)
K-------修正系数
半自动冲床机构设计
3.1简介
图2.5
半自动冲床包括冲制薄板零件的冲压机构和相关的上下料机构,主要动作有:
1)冲压运动,冲头自最高位置向下以较小的速度接近板料,并以低速均匀压入下模,然后继续下行将成品推出下模型腔,最后快速返回,一个周期内运动要求如图2.5所示。
2)上下料运动,上料从冲床一侧将料板推至下模板上面冲头冲压位置定位;下料从下模板下面移至冲床另一侧摆放整齐。
3.2原始数据和设计要求
1)生产效率每小时4000~4500件;
2)在一个周期内,冲压工作阻力
变化曲线如图2.6所示:
3)工作行程30~100毫米可调;
4)冲压工作机器运转不均匀系数
不超过0.05;
5)送料距离60~250毫米,卸料送料距离60~250毫米,图2.6
随料板大小变化本题板料
;
6)动力源为三相380伏交流电。
3.3设计任务
1)半自动冲床机构运动方案设计,并以1张2号图纸表述设计的机构简图、机构传动系统图及运动循环图。
2)作半自动冲床机构的运动分析与力的分析(解析法),并提供如下结果:
冲头运动位移、速度、加速度曲线;原动件平衡力矩曲线,机架总反力曲线,等效驱动力矩和阻力矩曲线,等效转动惯量和飞轮转动惯量;电机型号(功率、额定同步转速)。
3)编写设计计算说明书。
福州大学机械原理及机械设计综合课程设计任务书
学生姓名:
____________
一、设计题目:
蜂窝煤成型机
二、工作原理
滑梁作往复直线运动,带动冲头和卸煤杆完成压实成型和蜂窝煤脱模动作。
工作盘上有五个模孔,Ⅰ为上料工位,Ⅲ为冲压工位,Ⅳ为卸料工位,工作盘间歇转动,以完成上料、冲压、脱模的转换。
扫屑刷在冲头和卸煤杆退出工作盘后,在冲头和卸煤杆下扫过,以清除其上的积屑。
此外,还有型煤运出的输送带部分。
三、原始数据
上料及输送机构较为简单,本题目主要考虑三个机构的设计:
冲压和脱模机构、工作盘的间歇转动机构、扫屑机构。
已知条件
方案
1
2
3
4
5
6
7
8
工作机输入功率(KW)
4.5
4.3
4.0
3.5
3.2
2.9
2.7
2.4
生产率
(块/min)
60
55
50
45
40
38
35
30
型煤尺寸:
Φ×h=100mm×75mm
粉煤高度与型煤高度之比(压缩比):
2∶1,即工作盘高度H=2h=150mm
工作条件:
载荷有轻微冲击,一班制
使用期限:
十年,大修期为三年
生产批量:
小批量生产(少于十台)
动力来源:
电力,三相交流(220V/380V)
转速允许误差:
±5%
四、设计任务
1.执行部分机构设计
(1)分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案
(2)拟定执行机构方案,画出总体机构方案示意图
(3)画出执行机构运动循环图
(4)执行机构尺寸设计,画出总体机构方案图,并标明主要尺寸
(5)画出执行机构运动简图
(6)对执行机构进行运动分析
2.传动装置设计
(1)选择电动机
(2)计算总传动比,并分配传动比
(3)计算各轴的运动和动力参数
(4)传动件的设计计算
(5)选择联轴器
(6)轴的结构设计
(7)绘制减速器装配图
(8)轴的强度校核
(9)滚动轴承的选择、寿命计算和组合设计
(10)键的选择和强度计算
(11)绘制轴、齿轮零件图
3.编写课程设计说明书
五、设计完成工作量
1.执行机构方案图及机构运动简图一张(A2)
2.机构运动分析程序及结果
3.减速器装配图草图一张(手画,A1)
4.减速器装配图一张(A0)
5.零件图两张(A2)
6.课程设计说明书一份
六、设计进度
1.执行部分机构设计(1.5周)
2.传动装置设计(2周)
3.编写课程设计说明书(2天)
4.考核、答辩(1天)
七、设计说明书包括的主要内容
1.目录
2.设计题目
3.工作原理
4.原始数据
5.执行部分机构方案设计
(1)分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案
(2)拟定执行机构方案
(3)执行机构运动循环图
6.初定电机转速及传动装置方案
7.执行机构尺寸设计及运动分析
8.传动装置总体设计
(1)选择电动机
(2)计算总传动比,并分配传动比
(3)计算各轴的运动和动力参数
9.传动件的设计计算
10.轴的设计计算
11.滚动轴承的设计计算
12.键的设计计算
13.设计小结
14.参考文献
八、考核方法
综合根据学生平时的学习态度、出勤率、各阶段完成的进度和质量、图纸质量、说明书、笔试成绩、答辩成绩等,决定学生的成绩。
九、自选题目
鼓励和支持学生自选设计题目或创新类设计题目,但需经过指导教师对设计的难度和工作量等审定后,方可进行。
对完成自选设计题目的同学,确定设计成绩时将适当给予加分。
指导教师:
_______________
__________年____月____日
冲床的发展动向
在持续严峻的经济环境中,无切削成形是企业与对手拉开距离和竞争中胜出的有力手段,而且环保是21世纪的主题,作为环保的加工方法将是主要的发展方向。
无切削成形中高精度、高附加值形状的成形是不可或缺的,为了实现这些要求就必须了解从材料到成品的全过程综合技术。
冲床就其中一个重要的技术要素。
本文将介绍机械式冲床的基本特性及近年来开发出来的适用于各种成形技术的高精度多功能冲床的发展方向。
冲床的基本特性
图1所示为机械冲床的特性与产品精度的关系。
冲床的特性主要有两个,一是刚性,它包括纵向刚性—滑块与工作台的拱曲和机架的弹性伸长;以及横向刚性—偏心负荷影响下滑块的水平移位。
其二为滑块的运动特性,包括垂直度、平行度、直线度等,对产品的精度有很大的影响。
产品的精度不是只与冲床有关,它与材料、模具、润滑等都有关,不能只考虑某一因素。
从冲床的要素来考虑,产品的厚度方向的精度与纵向刚性有关,而偏差、弯曲或平行度则与横向刚性及运动曲线特性有关。
所以提高这些特性,产品精度可提高、模具寿命延长、生产的稳定性也能提高。
图1:
冲床的特性与加工产品精度的关系
根据成形法、成形速度、生产性等选用冲床时,就必须考虑冲床的这些特性。
依据驱动机构的不同,机械式冲床有:
冲压加工中应用最广泛的曲轴式冲床,下死点附近速度最慢的肘杆式冲床,以及滑块速度在下死点以上很高位置就开始减慢且具有很高扭矩能力的连杆式冲床。
图2是这些滑块驱动机构的概念图,图3、4是其各自的扭矩能力特性图及滑块速度特性图。
图2:
机械式冲床的驱动机构
图3:
冲床的扭矩特性
图4:
滑块的速度特性
选用锻造冲床时,以生产性为重时就选用曲轴式冲床;如果追求下死点附近的成形性就选用肘杆式冲床;若需要很高位置上的成形或闭塞锻造的话就选用连杆式冲床。
为了实现无切削成形,对冲床的功能要求越来越高。
冲压机械的发展趋势正向高精度、高刚性、合适的滑块运动特性、智能化、多方向运动、甚至环保方向发展。
机械式冲床的发展趋势
◆通用冲床的高刚性、高机能化
原本作通用机用的C形冲床(图5)也追求高精度、高机能化,由此开发出一体型龙门冲床(图6);带AIDA连杆驱动机构且在下死点附近速度很慢而SPM不受影响的连杆式冲床(图7)。
此连杆式冲床在驱动齿轮与曲轴间介入了两个偏心的连杆,当驱动齿轮转动时,由于连杆的连结角度变化,曲轴就做不等速运动。
此连杆机构与其它的连杆机构不同的是受压部的连接点少而综合间隙小。
如图8所示,连杆式机构比肘杆式机构的扭矩能力高,可实现在下死点更高位置的成形。
图5:
C形冲床图6:
龙门式冲床图7:
连杆式冲床的构造图
图8:
垂直连杆式冲床
◆垂直连杆式(VL)驱动方式
针对机械式冲床高精度、高刚性的要求开发出了如图8所示的垂直连杆式冲床(VL系列),图9所示为其驱动方式。
VL驱动方式是在普通的肘杆式机构中加上垂直连杆和支点连杆共二支连杆,使加工中直接与滑块连接的连杆基本保持垂直状态,使成形载荷能通过垂直连杆垂直传递的驱动方式。
图9:
VL驱动方式和肘杆式驱动方式
普通机械冲压机由于连杆是斜压在滑块上,使滑块受很大的不良横向力,因此,这种驱动方式比普通驱动方式具有更高的精度,更加适合于高精度加工。
图10为普通冲压机的受力图。
下死点上方5mm位置,普通肘杆式冲压机的滑块受到横向力约占成形力的10%,而VL的不会超过1%。
这种冲压机适用于要求上下模具对中性高的加工。
图10:
不同驱动方式侧向力的比较
◆滑块连杆式(SL)驱动方式
SL驱动方式和VL驱动一样是一种作用于滑块上的侧向力几乎为零的驱动方式,但其行程可以做的更长,适用于下死点以上更高的位置上开始速度变化很少的挤压加工。
驱动方式如图10所示曲轴与揺动连杆滑动连接,滑块通过连杆与摇动连杆机构连结。
这种连杆机构保证连杆在工作中保持基本垂直状态。
如图10所示下死点上35mm的位置上,肘杆式冲床的侧向力为29%而SL冲床只有0.24%。
垂直连杆式冲床多用于顺送加工,但在形状复杂的成形中,也有用如图11所示的先用顺送加工,后半部分用多工位搬送的复合方式进行加工。
搬送装置可用各种各样,如吸盘式或夹爪式的三维伺服多工位搬送装置等。
图11.顺送加工与多工位搬送加工的复合成形
数控冲床
数控冲床具有CNC控制系统,能根据加工方法的需要任意设定滑块的运动方式和速度。
▲螺杆式数控冲床
伺服工作机(图12)是使用AC伺服马达通过螺杆驱动滑块的,成形中下死点的位置可通过位置读取装置提供数据给位置控置装置进行控制。
因此,机械的热膨涨和弹性变形不会影响产品的精度,如图13所示可以调整出最适合的滑块运动方式及以极其微小的单位控制下死点的位置。
所以适用于高精度高机能的无切削成形螺杆式伺服冲床采用油压马达和储能器进行扭矩控制的形式,下死点的位置控制可达到微米级,是节省能源且有环保要求的机种。
图12:
AC伺服冲床的构造
图13:
滑块运动模式的举例
▲曲轴式伺服冲床
曲轴式冲床与AC伺服马达组合起来的数控冲床如图14所示。
这种冲床是用伺服马达代替原来冲床上的离合制动器和飞轮。
这种冲床具有滑块运动模式可任意设定的伺服冲床的特点,同时具有如图3普通机械式冲床的扭矩特点。
但其工作能量在低速区不会降低。
图14:
数控冲床
▲复动成形冲床
复动成形是无切削成形的有力手段。
在冷间锻造中的闭塞锻造就是一个例子,是通过控制多个冲头、凹模的动作和时间图来达到控制材料塑性流动的目的。
制品的精度和成形性可得到提高,甚至可以缩短工序数量。
复动成形粗略可分为两大类:
重视冲床的通用性使用复动模架的复动成形;多品种生产用模具装拆容易的使用复动冲床的成形。
最近不仅在锻造加工上,同时在板金成形与锻造的复合成形的多样化及能力的提高的同时,要求冲床不仅具有多动作性能,还须具备高的通用性。
▲闭塞锻造冲床
星形轮及十字连轴节的成形已普遍利用闭塞锻造模具及通用锻造冲床。
其模具结构如图15所示具有闭塞机能和协调机能。
其它可节省模具装配时配管时间的闭塞锻造冲床可分成两类:
这些功能全在冲床里(图16)和上下油缸在冲床上而协调机构在模座上两种形式。
图15:
滑块协调式的闭塞锻造模具
图16:
滑块协调式闭塞锻造冲床
▲板材锻造冲床
随着板材锻压成形的普及,要求锻造冲床能进行拉深成形或缩短工程数,因此要求滑块和工作台必须带油缸。
原来的闭塞锻造几乎都是采用高能力的常压动作,板材锻造除了要求与工法相适应的常压动作之外,还要求带有顺序动作、自锁等功能。
图17是外形带齿形的产品。
这是由如图18所示的模具成形的,模芯比凸模先进入凹模中,反顶杆提供背压进行正挤压动作。
图17:
带齿形杯状
图18:
杯状物的正挤压模具
▲齿轮成形用冲床
螺旋齿轮成形用复动油压冲床如图19所示。
这种冲床共有滑动驱动用、滑块内2个、工作台内2个,共5个驱动源全部合用1个油压式驱动装置。
图19:
齿轮驱动式油压复动冲床
成形的初期阶段与常压顶杆方式的内圈锻造成形一样,凸模插入闭塞中的凹模齿形空间,材料从下方开始流动进行初成形。
在这种状态下,模芯上升,材料中心的模芯直径由粗变细。
此时工件内径部又有了新的空间,可以产生新的塑性流动,所以加大压力材料就可充满齿形的先端部位。
其模具结构如图20所示。
图21是用此方法加工出来的产品,加工压力只有1300Mpa,齿形部的塌角及毛剌极小。
利用复动成形对材料流动进行控制成形出来的齿轮可达JIS3~4级,这非常接近于高附加值的无切削成形。
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