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冲孔模的凹模设计

冲压模具配件 · 发布于 2018-03-13 11:42:10 · 325点击

摘要:从实例出发,详细论述了如何由已知零件,设计出冲孔模凹模的过程。

一   前言

由于冷冲压加工具有材料消耗少、生产率高、生产成本低等特点,其在工业各行业中已广泛应用。由于现在模具的居多零件已实现了标准化、系列化、通用化,所以本文以设计加工某箱盖钥匙孔的模具为例,仅对冲孔模的凹模进行了一个较为详细的设计。

二   已知条件

图1制件孔

图1为制件孔,列出已知的参数,见表1。

表1已知的参数

材料厚度t

材料

制件孔尺寸d

公差Δ

2

Q235-A

26.5

0.52

103

0.87

公差Δ可由HB5800-1999《一般公差》查得。

三   计算过程

(一)凸模刃口尺寸计算

经判断,凸模磨损后尺寸均减小。先将制件孔的尺寸化成d+Δ的形式,凸模尺寸计算公式为:

d凸=(d+KΔ)-δ凸

式中:

d凸—冲孔凸模公称尺寸;

d—制件孔的公称尺寸;

Δ—制件公差;

δ凸—凸模制造公差,取δ凸=(0.25%~0.2%)Δ;

K—系数。按表2选取。

表2系数K

材 料 厚 度t

非    圆    形

圆   形

制  件  公  差  Δ 

﹤1

﹤0.16

0.16~0.36

﹥0.36

﹤0.16

﹥0.16

1~2

﹤0.20

0.20~0.42

﹥0.42

﹤0.20

﹥0.20

2~4

﹤0.24

0.24~0.50

﹥0.50

﹤0.24

﹥0.24

﹥4

﹤0.30

0.30~0.60

﹥0.60

﹤0.30

﹥0.30

系数K

1

0.75

0.5

0.75

0.5

凸模尺寸计算结果见表3。

表3凸模尺寸

制件孔尺寸d+Δ

凸模刃口尺寸d凸

δ凸

26.5+0.520

26.76-0.130(=26.5+0.5×0.52)

0.13(=0.52×25%)

103+0.870

103.43-0.210(=103+0.5×0.87)

0.21(=0.87×25%)

冲裁最小圆角半径(不适用于精冲件),见表4。

表4冲裁最小圆角半径

              夹角

材料

α≥90°

α﹤90°

钢σb﹥882MPa

0.8t

1.1t

钢σb=490~882MPa

0.6t

0.9t

钢σb﹤490MPa

0.4t

0.7t

黄铜、铜、铝、锌

0.2t

0.5t

(二)凸、凹模间隙的计算

间隙大小主要与材料厚度和塑性有关,其合理间隙理论值为:

Z理=2(t-t0)tgβ=2t(1-t0/t)tgβ

=2×2(1-0.3)tg5°=0.245

式中:

Z理—间隙理论值;

t0 —塑性剪切深度,即凸模压入材料深度;

β—裂纹斜度(度)。

t0/t、β与材料性质及其状态有关,其值见表5。

表5 t0/t、β的值

材   料

t0/t

β

材  料  状  态

退  火

硬  化

退  火

硬  化

软钢、紫铜、软黄铜

0.5

0.35

6

5

中硬钢(A3、A4、20~30号)

0.3

0.2

5

4

硬钢(40~60号、A5、A6)、硬青铜

0.2

0.1

4

4

冲裁间隙的大小直接影响制件断面质量、尺寸精度、冲裁力、卸料力和模具寿命等。间隙过大,使断面光亮带减小,毛刺增加,冲孔尺寸增大,冲裁力减小,但模具寿命延长;间隙过小,使冲孔尺寸减小,卸料力增大,凸模磨损快,但断面毛刺减少。

在经验法中,查相关手册可知,Zmin=0.24,Zmax=0.36。

取间隙为0.24~0.32。

(三)凹模尺寸计算

1       凹模刃口尺寸计算

因为冲孔尺寸随凸模尺寸而定,所以一般是先制凸模,然后用凸模配制凹模。但由于实际情况凹模比凸模难制,所以我们常常将凸模尺寸换算到凹模上去,以凹模配凸模。计算过程类似尺寸链的计算,凸模尺寸作为封闭环,下面以制件孔尺寸d=26.5为例来说明计算过程。由此可得凹模刃口尺寸,见表6。

图2刃口尺寸链

D凹=D=26.76+0.24=27

0=a-0,即a=0

-0.13=b-0.08,即b=-0.05

表6凹模刃口尺寸

制件孔尺寸d

26.5

103

凸模刃口尺寸d凸

26.76-0.130

103.43-0.210

凹模刃口尺寸D凹

27-0.050

103.67-0.130

2       凹模外形尺寸计算

确定凹模的外形尺寸,可由图3、图4、图5查得凹模厚度H凹、凹模壁厚C的近似值,然后按表8和表9可查得矩形、圆形凹模的外形尺寸及工作部分最大允许尺寸,其结果见表7。

表7凹模外形尺寸

凹模厚度H凹

凹模壁厚C

凹模外形尺寸近似值

由表8得凹模尺寸

孔103

孔26.5

A凹′

B凹′

A凹

B凹

32.4

40

30

163

106.5

200

100

图3凹模外形尺寸近似确定图

         图4矩形凹模                       图 5圆形凹模

表8矩形凹模的外形尺寸及工作部分最大允许尺寸

凹模尺寸

A凹×B凹

凹模工作部分最大尺寸L×b

凹模尺寸

A凹×B凹

凹模工作部分最大尺寸L×b

凹模尺寸

A凹×B凹

凹模工作部分最大尺寸L×b

50×40

20×10

100×80

50×40

170×140

100×80

60×50

28×20

120×80

70×40

200×140

130×80

70×50

38×20

140×80

8×040

240×140

170×80

80×60

40×30

120×100

70×50

200×170

130×100

100×60

50×30

140×100

80×50

240×170

170×100

100×70

50×36

170×100

100×50

280×170

200×100

120×70

70×36





表9圆形凹模的外形尺寸及工作部分最大允许尺寸

凹模外径D凹

凹模工作孔最大直径d

凹模外径D凹

凹模工作孔最大直径d

50

12

100

50

60

20

120

70

70

25

140

80

80

35

170

110

图6为凹模的刃口型式,其凹模刃口高度h及后角α等的值可由表10查得。其中,图(a)、(b)所示为直筒形刃口。这种刃口强度较高,刃磨后工作部分尺寸不变。图(c)、(d)所示为锥形刃口,制件废料很容易从凹模孔里出来,对刃口磨损很小,但刃边强度比图(a)、(b)所示为低。

(a)                (b)                  (c)                   (d)

图6凹模的刃口型式

表10凹模刃口高度h及后角α等的值

制件材料厚度t

h

α

β

﹤0.5

≥4

15′~30′

0.5~1

5

1~2.5

6

2.5~6

8

30′~1°

﹥6

10


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