现代冲模设计方案分析Word格式文档下载.docx
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〕
材料
抗拉强度
A1
400
20
500
A1E
25
550
A2
420
45
730
A2F
50
770
B2
08MnV
B2F
09MnR
A3
470
09Mn
A3F
16MnR
620
B3
16Mn
B3F
65Mn
900
08F〔DC04〕
360
65Si2MnA
1600
08
紫铜
软：
210
10F
380
硬：
300
10
410
铝
70
20F
130
五：
冲裁间隙的确定
1、冲裁间隙的概念
冲裁间隙指凸模刃口与凹模刃口之间的间隙。
Z=Da—dt
Z-冲裁间隙
Da-凹模刃口尺寸
dt-凸模刃口尺寸
Z正常时：
上下微裂纹重合。
2、冲裁间隙对冲压的阻碍
〔1〕对断面质量的阻碍
〔2〕间隙对尺寸精度的阻碍。
由于弹性变形的存在，冲裁终止后显现弹性复原，使尺寸与凸凹模刃口尺寸产生尺寸偏差，而弹性变形大小与冲裁间隙有直截了当的关系。
〔3〕间隙对冲裁力的阻碍
冲裁间隙对冲裁力的影晌规律是间隙越小,变形区内压应力成分越大,拉应力成分越小,材料变形抗力增加,冲裁力就越大。
反之,间隙越大,变形区内拉应力成分就越大,变形抗力降低,冲裁力就小。
间隙达材料厚的5%-20%时，冲裁力下降不明显。
当单边间隙Z增大到材料厚度的15%-20%时，卸料力为0。
3、合理间隙值的确定：
依照近年来的研究与使用体会，在确定间隙值时要按要求分类选用。
关于尺寸精度、断面垂直度要求高的制件应选用较小间隙值，关于断面垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采纳较大间隙值。
其单边间隙可按以下体会公式选用：
软材料：
t＜1mm,c=〔3%-4%〕t
t=1-3mm,c=（5%-8%）t
t=3-5mm,c=（8%-10%）t
硬材料：
t＜1mm,c=（4%-5%）t
t=1-3mm,c=（6%-8%）
t=3-8mm,c=（8%-13%）
六、凸模和退料板、凹模和顶出器之间的间隙
单位：
mm
最大间隙
≤0.2
滑配
0.2-0.5
0.1
0.5-1
0.3
0.4
0.5
七、螺钉与销子到零件边缘的最小距离
八、凸、凹模的镶拼结构
（1〕镶拼结构的应用场合及镶拼方法
关于大、中型的凸、凹模或形状复杂、局部薄弱的小型凸、凹模，假如采纳整体式结构，将给锻造、机械加工或热处理带来困难，而且当发生局部损坏时，就会造成整个凸、凹模的报废，因此常采纳镶拼结构的凸、凹模。
镶拼结构有镶接和拼接两种：
镶接是将局部易磨损部分另做一块，然后镶入凹模体或凹模固定板内，如下图2.9.8；
拼接是整个凸、凹模的形状按分段原那么分成假设干块，分别加工后拼接起来，如图2.9.9所示。
图2.9.8镶接凹模图2.9.9拼接结构
（2〕镶拼结构的设计原那么
凸模和凹模镶拼结构设计的依据是凸、凹模形状、尺寸及其受力情形、冲裁板料厚度等。
镶拼结构设计的一样原那么如下：
1〕力求改善加工工艺性，减少钳工工作量，提高模具加工精度
①尽量将形状复杂的内形加工变成外形加工，以便于切削加工和磨削，见图2.9.10a、b、d、g等。
②尽量使分割后拼块的形状、尺寸相同，能够几块同时加工和磨削，见图2.9.10d、g、f等，一样沿对称线分割能够实现那个目的。
③应沿转角、尖角分割，并尽量使拼块角度大于或等于90°
，见图2.9.10j。
④圆弧尽量单独分块，拼接线应在离切点4-7mm的直线处，大圆弧和长直线能够分为几块，图2.9.9。
⑤拼接线应与刃口垂直，而且不宜过长，一样为12-15mm，图2.9.9。
2〕便于装配调整和修理
①比较薄弱或容易磨损的局部凸出或凹进部分，应单独分为一块。
如图2.9.8、图2.9.10a。
②拼块之间应能通过磨削或增减垫片方法，调整其间隙或保证中心距公差，如图2.9.10h、I。
③拼块之间应尽量以凸、凹槽形相嵌，便于拼块定位，防止在冲压过程发生相对移动，如图2.9.10k。
3〕满足冲压工艺要求，提高冲压件质量为此，凸模与凹模的拼接线应至少错开3-5mm，以免冲裁件产生毛刺，如图2.9.9；
拉深模拼接线应躲开材料有增厚部位，以免零件表面显现拉痕
图2.9.10镶拼结构实例
为了减少冲裁力，大型冲裁件或厚板冲裁的镶拼模，能够把凸模（冲孔时）或凹模（落料时）制成波浪形斜刃，如下图2.9.11。
斜刃应对称，拼接面应取在最低或最高处，每块一个或半个波形，斜刃高度H一样取l-3倍的板料厚度。
（3〕镶拼结构的固定方法
镶拼结构的固定方法要紧有以下几种：
1〕平面式固定即把拼块直截了当用螺钉、销钉紧固定位于固定板或模座平面上，如图2.9.9所示。
这种固定方法要紧用于大型的镶拼凸、凹模。
2〕嵌入式固定即把各拼块拼合后嵌入固定板凹槽内，如图2.9.12a所示。
3〕压入式固定即把各拼块拼合后，以过盈配合压入固定板孔内，如图2.9.12b所示。
4〕斜楔式固定如图2.9.12c所示。
此外，还有用粘结剂浇注等固定方法。
图2.9.11斜刃拼块结构图2.9.12镶拼结构固定方法
九：
凸模加垫板的运算
下表是依照材料08钢〔бb=40kg/mm2〕,底板材料HT25-47〔许用压应力=9kg/mm2〕按上式运算而得。
底板应加垫片时的冲孔直径
孔径d
D
F
料厚S
<
1.75
2.1
2.75
4.5
5.5
6.5
2～4
11/95
4～6
13/133
6～8
15/177
8～10
17/227
10～14
21/346
14～18
25/491
涂黄色部分表示要加垫片
18～20
27/572
20～23
30/707
23～26
33/855
26～28
35/962
28～33
40/1256
33～38
45/1590
38～43
50/1963
`
43～48
55/2375
48～53
60/2826
十：
凸、凹模制造偏差
十一：
冲裁模的波浪形刃口
〔1〕平口剪与斜口剪的比较
平口剪的剪裁力P=bsσb公斤斜口剪的剪裁力：
P1=0.5
σb/tgφ
从上式能够看出斜口剪比平口剪减少冲裁力专门多，斜口高度h越大，减力也越大。
〔2〕在冲裁模中，为了减少冲裁力、震动和响声，采纳由斜口剪构成的波浪形刃口。
但在波浪形刃口中，应该注意，波浪高度h>
0.5S时才有效，波浪高度h=S时，冲裁力减少50%，h=2S时，冲裁力减少75%，但是h=Ltgφ时，波浪角φ一样取2-
，那么h=0.03-0.07L，因此在取波浪高度h时，必须符合那个条件。
实际上波浪形刃口时的冲裁力按下式估算：
P1=30%-50%P，落料时波浪形刃口取在凹模镶块上，冲孔时取在凸模镶块上。
要取得对称，还要考虑到加工方便和镶块长度，一块镶块上尽可能取半个波浪或一个波浪，一个波浪的镶块高难度点取在中间。
〔2〕阶梯形凸模
在多个凸模冲孔时，为了使冲孔力不同时产生，以减少冲孔力，能够将凸模作成阶梯形。
阶梯形凸模不仅能减少冲孔力，而且在多个直径相差悬殊，距离又专门近的凸模冲孔时，还能幸免小直径凸模由于承担材料流淌挤压的作用而产生的折断或倾斜的现象。
一样是将小直径凸模作短的，在连续模中，将不带导正销的凸模作成短的。
凸模之间的高度差H依照料厚来确定。
当Ｓ<
=3mm时，Ｈ＝Ｓ，当Ｓ>
３时，Ｈ＝０.5Ｓ。
阶梯形凸模的冲孔力Ｐ能够按下式运算：
Ｐ＝１.3Ｐ
式中Ｐ：
按其中一个阶梯，同一高度凸模的冲孔力之和最大者选取。
十二：
出料孔和槽
D2=d1+2〔不小于〕,d3=d1+4,α≤30
M不小于30，高度不小于30。
图中：
C=1.5d*tgａ
ａ采纳45°
但不小于30°
ａ
30°
35°
40°
45°
c
2.6d
2.0d
1.8d
1.5d
第二篇压弯模
一、压弯展开长度的确定
中性层位置确定后，关于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直截了当采纳下面介绍的方法运算坯料长度。
而关于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式初步运算坯料长度后，还需反复试弯不断修正，才能最后确定坯料的形状及尺寸。
１．圆角半径r>
0.5t的弯曲件
２．圆角半径r<
关于r<
0.5t的弯曲件，由于弯曲变形时不仅制件的圆角变形区产生严峻变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，故应按变形前后体积不变条件确定坯料长度。
通常采纳表3.4.2所列体会公式运算。
二、弯曲力的运算
矫正性质
P
轻矫正
重矫正
3～5
精矫正
4～7
矫正单位压力P〔单位：
kg/mm2〕表3-8
三：
减少回弹的措施
在实际生产中，由于材料的力学性能和厚度的波动等，要完全排除弯曲件的回弹是不可能的。
但能够采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差，以提高弯曲件的精度。
三、弯曲件的回弹
〔1〕关于软材料〔如Q215、Q235、10、20和H62〔软〕等〕，其回弹角小于5°
时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙〔图3.3.11〕。
〔3〕关于厚度在0.8mm以上的软材料，相对弯曲半径又不大时，可把凸模做成图3.3.12a、b所示结构，使凸模的作用力集中在变形区，以改变应力状态达到减小回弹的目的，但易产生压痕。
也可采纳凸模角减小2°
～5°
的方法来减小接触面积，减小回弹使压痕减轻〔图3.3.12c〕。
还可将凹模角度减小2°
，以此减小回弹，又能减小弯曲件纵向翘曲度〔图3.3.12d〕。
〔4〕关于U形件弯曲，减小回弹常用的方法还有：
当相对弯曲半径较小时可采取增加背压的方法〔图3.3.12b〕；
当相对弯曲半径较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形〔图3.3.13a〕。
这两种方法的实质差不多上使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。
另一种克服回弹的有效方法是采纳摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角 〔图3.3.13b〕，当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调的弯曲模〔图3.3.13c〕。
图3.3.11 克服回弹措施Ⅰ
图3.3.12 克服回弹措施Ⅱ
图3.3.13 克服回弹措施Ⅲ
〔5〕在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成为压应力而减少回弹，可得到精确的弯边高度〔图3.3.14〕。
〔6〕用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。
通过调剂凸模压入橡胶或聚氨酯凹模的深度，操纵弯曲力的大小，以获得满足精度要求的弯曲件〔图3.3.15〕。
图3.3.14 坯料端部加压弯曲
图3.3.15 软凹模弯曲
四、弯曲件的工艺性
弯曲件的工艺性是指弯曲零件的形状、尺寸、精度、材料以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。
具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲的工艺过程及模具结构，提高工件的质量。
弯曲件的精度受坯料定位、偏移、翘曲和回弹等因素的阻碍，弯曲的工序数目越多，精度也越低。
一样弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15′。
长度的未注公差尺寸的极限偏差见表3.6.1，弯曲件角度的自由公差见表3.6.2。
假如弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比小，屈服点与弹性模量的比值小，那么有利于弯曲成形和工件质量的提高。
如软钢、黄铜和铝等材料的弯曲成形性能好。
而脆较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧等，那么最小相对弯曲半径大，回弹大，不利于成形。
１．弯曲半径
弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否那么，要多次弯曲，增加工序数；
也不宜过大，因为过大时，受到回弹的阻碍，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。
２．弯曲件的形状
一样要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，那么弯曲时坯料受力平稳而无滑动〔图3.6.1a〕。
假如弯曲件不对称，由于摩擦阻力不平均，坯料在弯曲过程中会产生滑动，造成偏移〔图3.6.1b〕。
图3.6.1 形状对称和不对称的弯曲件
３．弯曲件直边高度
弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为h>
r+2t〔图3.6.2a〕。
当h较小时，直边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，专门难得到形状准确的零件。
假设h<
r+2t时，那么须预先压槽，再弯曲；
或增加弯边高度，弯曲后再切掉〔图3.6.2b〕。
假如所弯直边带有斜角，那么在斜边高度小于r+2t的区段不可能弯曲到要求的角度，而且此处也容易开裂〔图3.6.2c〕。
因此必须改变零件的形状，加高直边尺寸〔图3.6.2d〕。
图3.6.2 弯曲件的弯边高度
４．防止弯曲根部裂纹的工件结构
在局部弯曲某一段边缘时，为幸免弯曲根部撕裂，应减小不弯曲部分的长度B，使其退出弯曲线之外，即b≥r〔图3.6.2a〕。
假如零件的长度不能减小，应在弯曲部分与不弯曲部分之间切槽〔图3.6.3a〕或在弯曲前冲出工艺孔〔图3.6.3b〕。
图3.6.3 加冲工艺槽和孔
５．弯曲件孔边距离
弯曲有孔的工序件时，假如孔位于弯曲变形区内，那么弯曲时孔要发生变形，为此必须使孔处于变形区之外〔图3.6.4a〕。
假如孔边至弯曲半径r中心的距离过小，为防止弯曲时孔变形，可在弯曲线上冲工艺孔〔图3.6.4b〕或切槽〔图3.6.4c〕。
如对零件孔的精度要求较高，那么应弯曲后再冲孔。
图3.6.4 弯曲件孔边距离
６．增加连接带和定位工艺孔
在弯曲变形区邻近有缺口的弯曲件，假设在坯料上先将缺口冲出，弯曲时会显现叉口，严峻时无法成形，这时应在缺口处留连接带，待弯曲成形后再将连接带切除〔图3.6.5a、图3.6.5b〕。
图3.6.5 增加连接带和定位工艺孔的弯曲件
为保证坯料在弯曲模内准确定位，或防止在弯曲过程中坯料的偏移，最好能在坯料上预先增加定位工艺孔〔图3.6.5b、图3.6.5c
五、弯曲件的工序安排
弯曲件的工序安排应依照工件形状、精度等级、生产批量以及材料的力学性质等因素进行考虑。
弯曲工序安排合理，那么能够简化模具结构、提高工件质量和劳动生产率。
１．关于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形工件等，能够采纳一次弯曲成形。
关于形状复杂的弯曲件，一样需要采纳二次或多次弯曲成形。
２．关于批量大而尺寸较小的弯曲件，为使操作方便、定位准确和提高生产率，应尽可能采纳级进模或复合模。
３．需多次弯曲时，弯曲次序一样是先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能阻碍前次已成形的形状。
４．当弯曲件几何形状不对称时，为幸免压弯时坯料偏移，应尽量采纳成对弯曲，然后再切成两件的工艺〔图3.7.1〕
图3.7.1 成对弯曲成形
图3.7.2至图3.7.5分别为一次弯曲、二次弯曲、三次弯曲以及多次弯曲成形工件的例子，可供制订弯曲件工艺程序时参考。
一次弯曲
二次弯曲
图3.7.2 一道工序弯曲成形
三次弯曲
六、弯曲模零部件的设计
１．凸模圆角半径
2．凹模圆角半径
３．凹模深度
U形件弯曲模：
关于弯边高度不大或要求两边平直的U形件，那么凹模深度应大于零件的高度，如下图3.9.1，图中值H0见表3.9.2；
关于弯边高度较大，而平直度要求不高的U形件，可采纳图3.9.1c所示的凹模形式，凹模深度L0值见表3.9.3。
４．凸、凹模间隙
V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来操纵的，设计时能够不考虑。
关于U形件弯曲模，那么应当选择合适的间隙。
间隙过小，会使工件弯边厚度变薄，降低凹模寿命，增大弯曲力。
间隙过大，那么回弹大，降低工件的精度。
U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一样可按下式运算：
５．U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差
决定U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差的原那么是：
工件标注外形尺寸时〔图3.9.2a、图3.9.2b〕应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。
工件标注内形尺寸时〔图3.9.2c、图3.9.2d〕，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。
而凸、凹模的尺寸和公差那么应依照工件的尺寸、公差、回弹情形以及模具磨损规律而定。
图中Δ为弯曲件横向的尺寸偏差。
图3.9.2 标注内形和外形的弯曲件及模具尺寸
七：
斜楔、滑块机构的设计
一样的冲压加工方向为垂直方向，而当工件加工方向要求是水平或倾斜一定角度时，那么应采纳斜楔滑块机构。
通过斜楔滑块机构可将压力机滑块的垂直运动转化为凸模、凹模的水平运动或倾斜运动，从而进行冲侧孔、弯曲等工序的加工〔见图2.8.6、图3.8.15等〕。
下面要紧介绍滑块水平运动的情形。
1.斜楔、滑块之间的行程关系
斜楔作用下滑块水平运动时的几何关系如图3.9.3所示。
确定斜楔的角度要紧考虑到机械效率、行程和受力状态。
斜楔角α一样取40°
，为了增大滑块行程s，也可取用45°
、50°
等。
一样要求斜楔的有效行程s1应大于滑块的行程s。
α与s/s1的关系见表3.9.5。
2.斜楔滑块的结构设计
斜楔滑块的结构如下图3.9.4。
斜楔滑块的结构设计除应保证行程关系外,为使斜楔滑块工作可靠，应设置复位机构，一样采纳弹簧，有时也用气缸等装置。
此外，还应设置后挡块均衡侧向力和进行滑块后退限位，在大型模具上也可把后挡块与模座铸成一体。
为保证滑块的运动精度，滑块导滑必须可靠，滑块在导滑槽内的运动要平稳，无卡紧、上下窜动和左右晃动现象，一样滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度为H8/g7或H8/h8，常用结构如图3.9.5所示。
假如滑面单位面积的压力假如超过50兆帕时，应设置防磨板〔图3.9.4件4、5〕，以提高使用寿命。
图3.9.3滑块水平运动几何关系
图3.9.4斜楔滑块结构示意图
s-滑块行程s1-斜楔行程
a＞5mmb≥滑块斜面长度/5
1-斜楔2-挡块3-键4、5—防磨板6-导销
7-弹簧8、9-镶块10-滑块
图3.9.5滑块的导滑形式
八：
弯曲模的典型结构
确定弯曲件工艺方案后，即可进行弯曲模的结构设计。
常见的弯曲模结构类型有：
单工序弯曲模、级进弯曲模、复合模和通用弯曲模。
下面对一些比较典型的模具结构简单介绍如下：
１．V形件弯曲模图3.8.1a为简单的V形件弯曲模，其特点是结构简单、通用性好。
但弯曲时坯料容易偏移，阻碍工件精度。
图3.8.1b～图3.8.1d所示分别为带有定位尖、顶杆、V形顶板的模具结构，能够防止坯料滑动，提高工件精度。
图3.8.1e所示的V形弯曲模，由于有顶板及定料销，能够有效防止弯曲时坯料的偏移，得到边长差偏差为0.1mm的工件。
反侧压块的作用平稳左边弯曲时产生的水平侧向力
图3.8.1 Ｖ形弯曲模的一样结构形式
1－凸模 2－定位板 3－凹模 4－定位尖 5－顶杆
6－Ｖ形顶板 7－顶板 8－定料销 9－反侧压块
图3.8.2为V形精弯模，两块活动凹模4通过转轴5铰接，定位板3〔或定位销〕固定在活动凹模上。
弯曲前顶杆7将转轴顶到最高位置，使两块活动凹模成一平面。
在弯曲过程中坯料始终与活动凹模和定位板接触，以防止弯曲过程中坯料的偏移。
这种结构专门适用于有精确孔位的小零件、坯料不易放平稳的带窄条的零件以及没有足够压料面的零件
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