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上下模座:模具基础的强度和刚度重要性

【摘要】:上、下模座是整个模具的基础,它要承受和传递压力,因此,对于上、下模座的强度和刚度必须十分重视。每一副模架的上模座与下模座强度和刚度必须满足使用要求,不能在工作中引起变形,否则会影响到冲压件的精度和降低模具使用寿命。

1.上、下模座的功能

上模座和下模座分别为一副模架上不同位置的两个零件,如图6-2所示,其共同作用是:上、下模座都是直接或间接地将模具的所有零件安装在其上面,构成一副完整的模具。与上模座固定在一起的模具零件,称为上模部分,由于它常通过模柄或螺栓和压板与压力机滑块固定在一起,随压力机滑块上下运动实现冲压动作,所以这部分又称活动部分;而与下模座固定在一起的模具零件,称为下模部分。它常通过螺栓和压板与压力机工作台固定在一起,成为模具的固定部分。上、下模座是整个模具的基础,它要承受和传递压力,因此,对于上、下模座的强度和刚度必须十分重视。每一副模架的上模座与下模座强度和刚度必须满足使用要求,不能在工作中引起变形,否则会影响到冲压件的精度和降低模具使用寿命。大一些的模具下模座强度和刚度更不可忽视。

在设计多工位级进模时,一般应尽量选用标准模架(GB/T 2852—2008、JB/T 7182.1~7182.4—1995),因为标准模架的形式和规格决定了上、下模座的标准形式和规格(GB/T 2855.1~2855.2—2008、GB/T 2856.1~2856.2—2008、JB/T 7186.2~7186.4—1995、GB/T 2861.1—2008、GB/T 2861.3—2008),并且在强度和刚度方面,选用标准模架一般性能都有保证,比较安全。

2.非标准模座的设计

对于较大的多工位级进模,没有标准模架选择时,应当采用非标准模座自行设计,模座的材料可采用Q235或45钢制造,导向装置的导柱、导套仍应选用标准件

非标准模座外形常取矩形(见图6-2)。长度取和凹模长相等或比凹模长稍长,可按下式确定

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图6-2 非标准模座外形尺寸确定示例

1—下模座 2—上模座 3—导套 4—导柱

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式中 L1———上、下模座长度(mm);

L———凹模板长度(mm);

K———增加值,这是个经验值,取K=10~50mm。

非标准模座的宽度比凹模的宽度要大,因为在模座上要安装导向装置,还要留有压板压紧固定的位置。可按下式确定

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式中 B1———上、下模座宽度(mm);

B———凹模板宽度(mm);

D———导套外径(mm);

K1———增加值,是个经验值,取K1>40mm。

须注意下模座外形尺寸与压力机台面孔边至少留40mm以上。

模座的厚度可按下式确定

普通冲模

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精密冲模

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式中 H1———下模座厚度(mm);

H———凹模厚度(mm)。

上模座和下模座的外形一般保持一样大小,在厚度方面,上模座厚度H2可略小于下模座厚度H1,即H2H1,可取H2=H1-(5~10)mm。

3.下模座的强度计算

在多工位级进模设计时,一般不计算下模座的强度,只是在个别特殊情况下,需要验算其危险断面的弯曲应力

为了简化计算,作如下假设:

1)凹模不参与承受载荷,载荷完全传到下模座上。

2)当下模座上有特殊形状的漏料孔时,按其外切圆或外切矩形孔计算。

3)下模座的中心尽量与压力机台面上的漏料孔中心重合。

图6-3所示的下模座,C×b为下模座的漏料孔尺寸,L0×L1为压力机台面(或垫板)的漏料孔尺寸。现分别计算AA剖面、DD剖面和EE剖面的情况:

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图6-3 下模座强度计算图

AA剖面

最大弯曲应力978-7-111-49477-5-Chapter06-56.jpg

模座厚度978-7-111-49477-5-Chapter06-57.jpg

DD剖面

最大弯曲应力978-7-111-49477-5-Chapter06-58.jpg

模座厚度978-7-111-49477-5-Chapter06-59.jpg

EE剖面

对于矩形漏料孔

最大弯曲应力978-7-111-49477-5-Chapter06-60.jpg

模座厚度978-7-111-49477-5-Chapter06-61.jpg

对于圆形漏料孔

最大弯曲应力978-7-111-49477-5-Chapter06-62.jpg

模座厚度978-7-111-49477-5-Chapter06-63.jpg

式中 σ———最大弯曲应力(MPa);

H———下模座的厚度(mm);

Mmax———最大弯矩(N·mm);

W———截面系数(mm3);

F———载荷,即冲压力(N);

Cb———下模座漏料孔尺寸(mm);

L0L1———压力机台面漏料孔尺寸(mm);

BL———下模座的宽度和长度(mm);

l———悬臂长(mm),见图6-3A—A剖面;

m———下模座漏料孔沿E—E剖面的对角距离尺寸(mm);

n———压力机台面漏料孔沿E—E剖面的对角距离尺寸(mm)

R———压力机台面漏料孔的半径(mm);

r———下模座漏料孔半径(mm);

[σ]———下模座材料的许用弯曲应力(MPa),见表6-18。

表6-18 常用材料的许用应力 (单位:MPa)

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注:淬火后随硬度提高,许用应力可大幅提高。

①对小直径有导向的凸模,此值可取2000~3000MPa。