型号 公称压力/KN 滑块行程/mm 最大闭合高度/mm 闭合高度调节/mm 滑块中心线至床身 距离/mm 滑块底面尺寸/mm 前后 左右 J23-16 160 55 220 45 160 250 350 40 40 60 工作台板厚度/mm 模柄孔尺寸/mm 直径 深度 5.2.5 压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作,应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合,否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨之间产生过大的摩擦,模具导向零件加速磨损,降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心,可按下述原则来确定:
(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压力中心。
解析法的计算依据是:各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置X0,Y0(即x=0,y=0),即为所求模具的压力中心。
单个零件的压力中心计算如下:
X0=(L1X1+L2X2+……LnXn)/(L1+L2+……Ln) (5-7)
Y0=(L1Y1+L2Y2+……LnYn)/(L1+L2+……Ln) 式中:X0-压力中心的横坐标;
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Y0-压力中心的纵坐标; L-各线段的长度; X-各线段重心的横坐标; Y-各线段重心的纵坐标。
本产品为对称产品,为了模具加工制造的方便,压力中心仍然选择为(0.0)。
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6 刃口尺寸计算
冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度,模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差,是设计冲裁模主要任务之一。 6.1 冲裁间隙的确定
冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数,其定义为冲裁凸模与凹模之间的空隙尺寸,如图6-1所示。设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求,所需冲裁力小、模具寿命高。冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙大小主要对模具磨损及胀裂产生影响,间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小,因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时,卸料力增加,又影响模具寿命。一般间隙为(10%~15%)t时的磨损最小,模具寿命较高。
图6-1 冲裁间隙图
由于冲裁间隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规律并非一致,所以,并不存在一个绝对合理的间隙数值,能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实际生产中,其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前提下,使模具寿命达到最长。目前在生产中,广泛采用经验法和查表法来确定合理的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙植。
根据实用间隙表 6-1查得材料45钢的最小双面间隙Zmin=0.1mm,最大双面间隙Zmax=0.14mm。
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表6-1 冲裁模初始双边间隙值 mm
材料 厚度 小于0.5 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 08F、10、35、 09Mn、45 16Mn 40、50 65Mn Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 极小间隙(或无间隙) 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时,必须遵循以下原则:
(1)根据落料和冲孔的特点,落料件的尺寸取决于凹模尺寸,因此落料模应先决定凹模尺寸,用减小凸模尺寸来保证合理间隙;冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸,故冲孔以凹模为基准件,用增大凹模尺寸来保证合理间隙。
(2)根据凸、凹模刃口的磨损规律,凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大,其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸;凸模刃口磨损后使冲孔件孔径减小,故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。
(3)凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。
(4)凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。
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制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙:
①分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工,成批制造,可以互换。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内,使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。
②单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件,然后非基准件按基准件配做,加工后的凸模和凹模不能互换。通常落料件选择凹模为基准模,冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。
根据上述计算法则,对于采用分别加工的凸模和凹模,应保证下述关系:
│δ凸│+│δ凹│≤Zmax-Zmin
所以,新制造的模具应该保证│δ凸│+│δ凹│+Zmin≤Zmax,否则,模具的初始间隙已超过了允许的变动范围Zmin~Zmax,影响模具使用寿命。本套模具采用分别加工法进行加工。
分开加工时计算公式如下:
??凹 落料 D凹=(Dmax-χ△)0 (6-1)
D凸=(D凹-Zmin)=(Dmax-χ△-Zmin)0??凸 (6-2) 冲孔 d凸=(dmin+χ△)0??凸 (6-3)
??凹 d凹=(d凸+ Zmin)=( dmin+χ△+ Zmin)0 (6-4)
孔心距 Ld=L±1/8△ (6-5)式中:D凸、D凹-分别为落料凹模和凸模的基本尺寸; d凸、d凹-分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸; Dmax-落料件的最大极限尺寸; dmin -冲孔件的最小极限尺寸;
L、Ld-工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸; △-冲裁件公差; χ-磨损系数;
δ凸、δ凹-分别为凹模和凸模的制造公差,凸模偏差取值负向,凹模偏差取正向。
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