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1、第五章模具強度的校核凹模強度的校核，其主要原理是根據(jù)厚壁圓筒理論來進行校核的，通過分析和計算各個配合面與凹模內(nèi)腔的周向拉應(yīng)力是否在模具材料的強度許可范圍之內(nèi)，然后再按照計算的結(jié)果對配合面直徑、模具材料以及相對應(yīng)的過盈量進行調(diào)整，要用公式計算出模具的沖裁力，抗壓強度，屈服強度，疲勞強度，是否在允許范圍內(nèi)，從而使得模具符合強度的設(shè)計要求。5.1模具強度的校核5.1.1變形程度的計算（1）由上可以得出，零件斷面收縮率為：（2）擠壓比為：。G的數(shù)值越大，則表示零件的冷擠壓變形程度越大。（3）對數(shù)變形程度為：以上三者存在如下的關(guān)系：則可以得到：，
2、得到：5.1.2冷擠壓變形力的計算（1）由于在此次模具設(shè)計之中，我們選擇的是正擠壓的方法，所以根據(jù)正擠壓力的計算公式可以得出：在上式中：c——材料的加工硬化系數(shù)。經(jīng)查閱資料后可以得出：c=2.0，抗拉強度為420MPaμ——摩擦因數(shù)。經(jīng)查閱資料后選擇μ=0.1h——凹模工作帶長度，單位mm。由所設(shè)計的凹模尺寸可以得出：h=92mms——擠出件的壁厚，對于實心件，那么其數(shù)值是擠出部分直徑的一半，單位為mm。經(jīng)過計算，可以得出，擠出件的壁厚s=29.5mmf——凹、凸模工作部分的幾何形狀系數(shù)，在一般情況下，其數(shù)值取為0.8-1.3，合適的凹
3、、凸模工作部分形狀則取偏小的數(shù)值，反之則取偏大值。經(jīng)過計算和查閱資料可得，f=1.0.d——凸模的工作部分直徑，單位為mm。有零件的尺寸可以計算出，凸模的工作部分直徑為：d=52mm。A——凸模與擠壓毛坯的接觸表面在凸模運動方向上的投影面積，單位為mm2。經(jīng)過計算可以得出：mm2因為此次是錐形凹模擠壓，所以根據(jù)資料，其計算結(jié)果還要乘以0.85。3976055N（2）正擠壓單位擠壓力計算根據(jù)正擠壓單位擠壓力公式有：式中，h1——凹模的工作帶高度，單位為mm——擠壓材料的平均變形抗力，單位為MPa，通過查閱資料后，其值取=1050MPa=1
4、.8，則d0=1.8×52=93.6mm可得，正擠壓的單位擠壓力為：2210.88MPa因為由資料顯示，模具的許用單位壓力分別為2000MPa-2500MPa，而2210.88MPa介于兩者之間，在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以可得此次模具設(shè)計是合理的。5.1.3應(yīng)力的計算模具需要消除的主要是內(nèi)應(yīng)力，它是在加工過程中有外力引起的，當(dāng)外力撤銷后，由于基體的形變內(nèi)應(yīng)力依然存在，如果不消除的話，在自然條件下就容易變形，硬質(zhì)塑料還容易斷裂。模具的應(yīng)力狀態(tài)在進行工作的時候，其近似計算的結(jié)果如下：通過查閱資料，選擇材料G7的彈性模量為E=500GPa，泊松比
5、為v=0.22。H13的彈性模量為E=215GPa，泊松比為v=0.3。45鋼的彈性模量為E=210GPa，泊松比為v=0.28。通過分析與計算可以得到模芯上段內(nèi)腔的周向拉應(yīng)力的數(shù)值為：σθ1=666MPa相應(yīng)的內(nèi)套圈內(nèi)壁周向拉應(yīng)力數(shù)值為：σθ2=710MPa相應(yīng)的外圈內(nèi)壁周向拉應(yīng)力的數(shù)值為：σθ3=707MPa模芯齒形段的內(nèi)腔的周向拉應(yīng)力的數(shù)值為：σθ1′=404MPa相應(yīng)部分的內(nèi)套圈內(nèi)壁周向拉應(yīng)力的數(shù)值為：σθ2′=570MPa相應(yīng)的外圈內(nèi)壁周向拉應(yīng)力的數(shù)值的數(shù)值為：σθ3′=623MPa硬質(zhì)合金的耐磨性良好，抗壓強度優(yōu)越，但是其抗
6、拉強度非常低，一般其數(shù)值在200MPa以下，所以在內(nèi)腔周向拉應(yīng)力的數(shù)值為666MPa的情況下，我們可以預(yù)見模具會有一個比較差的壽命。因此其調(diào)整如下：模芯的外徑尺寸設(shè)計為：Ф=80mm（是內(nèi)徑的1.54倍）第二層外徑尺寸設(shè)計為：Ф=160mm（是內(nèi)徑的2倍）第三層外徑是：Ф=280mm（是內(nèi)徑的1.75倍）直徑為Ф=80mm和Ф=160mm的模芯，它的過盈量分別為0.52mm和0.8mm。改進后的校核計算結(jié)果如下：σθ1=-68MPaσθ2=908MPaσθ3=842MPaσθ1′=-266MPaσθ2′=794MPaσθ3′=761MP
7、a在上述的的應(yīng)力狀態(tài)之下，因為模芯始終在三向壓應(yīng)力狀態(tài)之下進行工作，所以這樣可以很大程度上改善它的使用條件，延長模具的工作壽命；通過分析發(fā)現(xiàn)，外圈內(nèi)腔周向拉應(yīng)力的數(shù)值為842MPa，幾乎已經(jīng)接近45鋼材料的抗拉強度，所以在考慮之后，外圈的材質(zhì)選擇更改為H13。如果條件良好，還可以依據(jù)設(shè)計的結(jié)果來應(yīng)用有限元方法，通過計算機仿真軟件模擬成形過程，這樣可以得到更加精準(zhǔn)的結(jié)果。5.1模具尺寸的確定凹模內(nèi)腔尺寸的確定要綜合考慮和分析模具材料在加工成形過程當(dāng)中因為受力的作用而產(chǎn)生的尺寸變化，這種變化會使得其數(shù)值隨著模具材質(zhì)、過盈配合以及內(nèi)腔形狀的變
8、化而變化。計算結(jié)果與實際結(jié)果在一般的情況之下，這兩者的出入會比較大，因此在設(shè)計過程之中不能根據(jù)仿真結(jié)果或者計算數(shù)值來進行修正，應(yīng)當(dāng)在盡可能將成形尺寸落在公差范圍以內(nèi)的條件之下，使得模具能進行適當(dāng)?shù)男拚?，所?/p>
