(5)为防热处理变形,对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料 3. 要根据制品批量大小,以最低成本的选材原则选用:
对于需冲压数量较多模具,一般采用优质合金钢,而数量少的则采用碳素钢,以降低成本。
4. 要根据冲模零件的作用选择:
凸、凹模模具应选用优质的钢材制作,对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属。而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。
5. 要根据冲模精密程度选用:
在制造小型精密模具而又复杂时,可选用优质合金钢制作,而对于比较简单,形状、精度要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。
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4. 主要设计尺寸的计算
4.1 毛坯尺寸的确定
根据毛坯尺寸的确定原则可知有两种方法来计算毛坯的计算原则:
1.面积相等原则:由于拉深前和拉深后材料的体积不变,对于不变薄拉深,假设材料厚度拉深前后不变,拉深毛坯的尺寸按“拉深前后的表面积相等”来确定。
2.形状相似原则:拉深毛坯的形状一般与拉深件横截面的形状相似,即当零件的形状是圆形或椭圆形时,其拉深前毛坯的展开形状也基本上是圆形或椭圆形。
根据本零件的特点:为简单形状的旋转体,可以采用面积相等的原则来确定。 先确定修边余量△h:根据 ?h?h?14?0.35 ,取 ?h?1.2 按如图4.1所示。
d40
图4.1 零件图
D?4d3[(h??h)?r?h1]?[2?r(d3?2r)?8r2]?[d1?2L(d1?d2)]?[(d3?2r)2?d2]
?4?69?12.4?(2??67?8)?1600?6.708?83?672?432
22?3091.2?428.973?2156.781?2640 ?8648.154 ?90.5(mm)
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4.2 冲压力的计算
4.2.1落料力的计算
落料力 F落料力?KLt
F?KPtL?
式中,?为材料抗剪强度,MPa;
L为冲裁周边总长,mm; t为材料厚度,mm;
Kp系数是考虑到冲裁模刃口的磨损;凸模与凹模间隙的波动(数值的变化或分布不均),润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数,一般取1.3。当查不出材料抗剪强度?时,可用抗拉强度?b代替?,此时Kp?1。
F?KptL
?1?(?D)?1?300
?N? ?118264.2.2拉深力的计算
采用压边圈的圆筒形件
F?K?dt?b
式中,d??拉深件的直径(mm); t??材料厚度 (mm);
?b——材料的强度极限?MPa?;
F??拉深力?N?;
K??修正因数;
K?0.6,?b?320MPaF?K?dt?b?0.6??69?1?320?N??41599
4.2.3压边力的计算
毛坯的相对厚度:
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?1D90.5
?1.1t用式tD?0.045?1?m?由表可查得无凸缘圆筒件用压边圈时的拉深因数,得m?0.50。
确定是否使用压边圈:
如果满足tD?0.045?1?m?时,
?0.011?0.045?0.5?0.0225 上式不等式不成立
tD 则在拉深模设计压边装置。
FQ???4D42??d1?2r?p
2?2 ??D2??d3?2r?p
4??式中,p??单边压边力?MPa?; D??平板毛坯直径?mm?;
d1~dn??第1~n次拉深直径?mm?;
r凹--拉深凸模圆角半径?mm?; 得p?2.3
2F??D2??d3?2r?p? ??90.52??N??1743冲压工艺总力 FZ
?4??69?16???2.3
424.2.4冲压工艺总力的计算
FZ=F落?F?F压?N? =154168
4.3 拉深间隙的确定
拉深间隙是指凸凹模横向尺寸的差值,双边间隙用Z表示。间隙过小,工件质量较好,但拉深力大工件容易拉断,模具磨损严重,寿命低。间隙过大,拉深力小模具寿命提高了,但工件易起皱变厚,侧壁不直,口部边线不齐,有回弹,质量不能保证。
因此,确定间隙的原则是:既要考虑到板料公差的影响,又要考虑毛坯口部增厚现象,
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故间隙值一般应比毛坯厚度略大一些,其值按下式计算;
单面间隙: z?tmax?Ct
2式中,tmax??板料的最大厚度,tmax?t??; t??板料的厚度;
???板料的正偏差;
C??间隙系数,考虑到板料增厚现象;
由表Z?2?1.1t可知有压边圈拉深时,模具的间隙值: Z?2?1.1t?2.2
4.4 冲裁件的排样
在冲压生产中,节约和减少废料具有重要的意义。在模具设计中,排样设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作,排样的合理与否直接影响到材料的利用率、制件质量、生产率与成本以及模具寿命等。所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一。
冲裁所产生的废料分为两种:一是工件的各种内孔产生的废料,它取决于工件的形状,一般不能改变,称为设计废料;二是由于工件之间的搭边和工件与条料侧面的搭边、板料的料头、料尾产生的废料,它取决于冲压方式和排样方式,称为工艺废料。
提高材料利用率最主要的途径是合理排样,使工艺废料尽量小。另外在满足工件使用要求的前提下,适当地改变工件的结构形状也可以提高材料的利用率。 1.搭边
排样时,工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度,以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽,浪费材料;搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲,可能出现“啃刀”现象或冲裁时被拉断,有时还会拉入模具间隙中,损坏模具刃口,从而影响模具寿命。
搭边值的大小与下列因素有关:
(1)材料的力学性能 硬材料可小些,软材料的搭边可要大些。
(2)工件的形状与尺寸 尺寸大或带有突尖的复杂形状时,搭边要取得大些。 (3)材料厚度 薄材料的搭边应取得大些。
(4)送料方式及挡料方式 用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。
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