冲压设计-冲裁间隙
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第三章 常用公式及数据表第四节 冲压件模具设计常用公式一. 冲裁间隙分类见表4-1表4-1 冲裁间隙分类(JB/Z 271-86)分 类 依 据类 别ⅠⅡⅢ制 件 剪 切 面 质 量剪切面特征t=材料厚度塌角深度a (4~7)%t (6~8)%t (8~10)%t 光亮带b (35~55)%t(25~40)%t(15~25)%t剪裂带E 小 中 大 毛刺高度h一般 小 一般 斜度β4°~ 7°7°~ 8°8°~ 11°制 件 精 度挠角f稍小 小 较大尺寸精度落料件接近凹模尺寸 稍小于凹模尺寸 小于凹模尺寸 冲孔件接近凸模尺寸稍小于凸模尺寸小于凸模尺寸模 具 寿 命较低较高最高适 用 场 合制件剪切面质量﹑尺寸精度要求高时采用,模具寿命较低制件剪切面质量﹑尺寸精度要求一般时采用,适用于继续塑变的制件制件剪切面质量﹑尺寸精度要求不高时采用,以利提高模具寿命二. 冲裁间隙选取(仅供参考) 见表4-2 (见下页)表4-2 冲裁间隙比值(单边间隙) (单位:%t)(注: 1. 本表适用于厚度为10mm以下的金属材料, 厚料间隙比值应取大些;2. 凸,凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大, 故新模具应取最小间隙;3. 硬质合金冲模间隙比钢模大20% 左右.)注: 冲裁间隙选取应综合考虑下列因素:1.冲床﹑模具的精度及刚性.2.产品的断面质量﹑尺寸精度及平整度.3.模具寿命.4.跳屑.5.被加工材料的材质﹑硬度﹑供应状态及厚度.6.废料形状.7.冲子﹑模仁材质﹑硬度及表面加工质量.三.冲裁力﹑卸(剥)料力﹑推件力﹑顶件力F冲= 1.3 * L * t *τ(N) (公式4-1)F卸= K卸* F冲(N) (公式4-2)F推= N * K推* K冲(N) (公式4-3)F顶= K顶* F冲(N) (公式4-4)其中:L ――冲切线长度(mm)t ――材料厚度(mm)τ――材料抗剪强度(N/mm2 )1.3 ――安全系数K卸――卸(剥)料力系数K推――推料力系数K顶――顶料力系数K卸K推K顶数值见表4-3表4-3 卸料力﹑推件力和顶件力系数料厚K卸K推K顶钢≦0.1>0.1~0.5>0.5~2.5>2.5~6.5>6.50.065~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝﹑铝合金紫铜﹑黄铜0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.09注:卸料力系数K卸在冲多孔﹑大搭边和轮廓复杂时取上限值.四.中性层弯曲半径R = r + x * t (mm) (公式4-5)其中:R――中性层弯曲半径(mm)r ――零件内侧半径(mm)x ――中性层系数中性层系数见表4-4(仅供参考)表4-4 中性层系数x值注: 弯曲件展开尺寸与下列因素有关:1.弯曲成形方式.2.弯曲间隙.3.有无压料.4.材料硬度﹑延伸率﹑厚度.5.根据实际状况精确修正.五.材料最小弯曲半径,见表4-5表4-5 最小弯曲半径注:表列数据用于弯曲中心角≧90∘﹑断面质量良好的情况.六﹑弯曲回弹半径及回弹角r凸= r0 / ( 1 + K r0 / t ) (公式4-6)回弹角的数值为Δα= (180°-α0 )( r0 / r凸- 1) (公式4-7)式中r凸――凸模的圆角半径, [r凸]为mm;r0 ――工件的圆角半径, [r0 ]为mm;α0 ――工件的弯曲角度, [α0]为(°);t ――工件材料厚度, [t]为mm;K ――简化系数, 见表4-6表4-6 简化系数k值名称牌号状态K 名称牌号状态K铝L4, L6 退火0.0012 磷青铜QSn65-0.1 硬0.015 冷硬0.0041铍青铜Qbe2软0.0064防锈铝LF21退火0.0021 硬0.0265冷硬0.0054 铝青铜QA15 硬0.0047 LF12 软0.0024碳钢08, 10, A2 0.0032硬铝LY11软0.0064 20, A3 0.005硬0.0175 30, 35, A5 0.0068 LY12软0.007 50 0.015硬0.026碳工钢T8退火0.0076铜T1, T2, T3 软0.0019 冷硬0.0035 硬0.0088不锈钢1Cr18Ni9Ti退火0.0044黄铜H62软0.0033 冷硬0.018 半硬0.008弹簧钢65Mn退火0.0076 硬0.015 冷硬0.015 H68软0.0026 60Si2MnA 冷硬0.021硬0.0148七﹑弯曲力计算针对“v”型弯曲:F弯= 0.6kbtσb/ (R + t ) (N) (公式4-8) 其中:b―――弯曲线长度(mm)t―――材料厚度(mm)r―――内侧半径(mm)σb――材料极限强度(N/mm2)k―――安全纟数,一般k=1.3八﹑拉深(抽引)系数m = d/D (公式4-9)其中:d ――拉深(抽引)后工件直径(mm)D――毛坯直径(mm)1. 无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深系数见表4-7表4-7 无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深的拉深系数(适用08,10号钢)注: 1) 随材料塑性高低,表中数值应酌情增减.2) ――线上方为直筒件(d凸=d1 ).3) 随d凸/D 数值增大, r/t 值可相应减小, 满足2r1≦h1, 保证筒部有直壁.4) 查用时, 可用插入法, 也可用偏大值.5)多次拉深首次形成凸缘时,为考虑多拉入材料,m1增大0.02.2. 带凸缘筒形件第一次拉深系见表4-8表4-8 带凸缘筒形件第一次拉深时的拉深系数m 1注:适用于08﹑10号钢 3.无凸缘筒形件用压边圈拉深系数见表4-9表4-9 无凸缘筒形件用压边圈时的拉深系数注: 1. 凹模圆角半径大时 (r 凹 = 8 ~ 15t ), 拉深系数取小值, 凹模圆角半径小时 (r 凹 = 4 ~ 8t ),拉深系数取大值.2. 表中拉深系数适用于08﹑10S ﹑15S 钢与软黄铜H62 ﹑ H68. 当拉深塑性更大的金属时(05﹑08Z 及10Z 钢﹑铝等), 应比表中数值减小1.5-2%. 而当拉深塑性较小的金属时(20﹑25﹑A2﹑A3﹑酸洗钢﹑硬铝﹑硬黄铜等), 应比表中数值增大1.5-2%(符号S 为深拉深钢, Z 为最深拉深钢).4. 无凸缘筒形件不用压边圈拉深系数见表4-10表4-10 无凸缘筒形件不用压边圈时的拉深系数注:适用于08﹑10以及15Mn等材料5. 有工艺切口的第一次拉深系数见表4-11表4-11有工艺切口的第一次拉深系数m1 (材料:08﹑10)6. 有工艺切口的以后各次拉深系数见表4-12表4-12有工艺切口的以后各次拉深系数m n(材料:08﹑10))7. 有工艺切口的各次拉深系数见表4-13表4-13有工艺切口的各次拉深系数软钢﹑铝0.67 0.78 0.80 0.82 0.85 0.90 九﹑拉深(抽引)力F抽=3(σb + σs )( D – d - r凹)t (N) (公式4-10)其中:σb――材料极限强度(N/mm2)σs――材料屈服强度(N/mm2)D―――毛坯直径(mm)d―――拉深凹模直径(mm)r凹――拉深凹模圆角(mm)t―――材料厚度(mm)十﹑孔的翻边1. 翻边系数K = d/D (公式4-11)d ――预冲孔直径(mm)D ――翻边后平均直径(mm)各种材料极限翻边系数见表4-14,表4-15表4-14 低碳钢的极限翻边系数K翻边方法孔的加工方法比值d/t100 50 35 20 15 10 8 6.5 5 3 1球形凸模鑚后去毛刺用冲孔模冲孔0.700.750.600.650.520.570.450.520.400.480.360.450.330.440.310.430.300.420.250.420.20—圆柱形凸模鑚后去毛刺用冲孔模冲孔0.800.850.700.750.600.650.500.600.450.550.420.520.400.500.370.500.350.480.300.470.25—表4-15 其它一些材料的翻边系数退火的材料翻边系数K K min2. 预冲孔直径d = D-2( h - 0.43r - 0.72t ) (公式4-12)h ――翻边高度(mm)r ――翻边圆角(mm)t ――材料厚度(mm)3. 翻边高度h = D/[( 1-k )/2] + 0.4r + 0.72t (公式4-13)4. 翻边口部材料厚度t1 = t√k (mm) (公式4-14)5.翻边力F = 1.1tπtσs( D-d )σs ――材料屈服强度(Mpa)十一设计连接器五金零件应注意的要点1.尺寸标注:1)尺寸标注在最显要位置,直观,不封闭;2)重要﹑关键尺寸直接标注,不能有累积公差;3)尺寸公差大小应综合考虑功能及制造成本,并非越小越好,体现“该精就精,该粗就粗”一般经济公差为:下料±0.03,成形±0.05,角度±0.5°4)重要及关键尺寸应综合考虑制程稳定性、装配、使用功能并非多益善.5)设计基准,制造基准,测量基准相统一;2.形位公差:1)基准(面或线)不应有变形2)标注应清楚明确,方便量测;3)设计基准,制造基准,测量基准相统一;4)应综合考虑制程稳定性及使用要求,并非多多益善,精度一般可达到0.10;5)很稳定的尺寸, 如下料尺寸等可以不标.3.结构设计及强度要求1)材料选用满足使用要求,又方便采购的原料;2)零件外形园角,防止滚镀表面刮伤;3)零件应有足够的强度及刚性,防止在贮存,电镀、搬运过程中的变形及尺寸变异;4)特殊零件,可采用多种工序组合方式,如多轴成形加工.五金模具+治具等不同方式来完成;5)连续料带要求:A)Carrier应有足够的强度及刚性B)尽量采用双侧CarrierC)注意包装时Carrier及零件是否变形D)连续电镀的孔径、孔距特殊要求4.五金零件加工工艺:1)冲裁A)断面质量、光亮面比例大小B)毛刺大小(一般不超过0.05)及方向,对外观、功能的影响C)倒刺结构,不允许有园角D)尽量避免长悬臂或长槽E)零件平整度要求,一般为0.102)弯曲A)最小弯曲半径B)外侧龟裂的影响C)弯起高度应大于2t,如图4-4D)孔边距离应大于t,如图4-5,也可采用如图4-6所示工艺F)材料方向性对使用性能的影响3)抽引A)形状尽量简单对称B)R角不应太小,一般可达R0.30, 如图4-7C)内外尺寸不可同时标注D)表面模痕不应有苛刻要求E)平面度一般可达0.10第八章工程图面作业标准第二节五金模具一.五金模具开发流程,见表8-1二.五金模具装配图(图8-1)三.模具图面常见符号含义M,MC ――铣SP ――――基准点H ―――热处理TYP ――――典型尺寸ELE ――镀铬RP ――――圆弧点DYE ――染黑CEN,CL ――中心线G ―――磨TAN ――――切点PG ―――光学曲线磨THR ――――穿孔JG ―――坐标磨BOTT ―――底面W/C,W ――线割TOP ――――顶面E,EDM――放电SYM ――――对称L ――――车T ―――――厚度INT ―――交点CB ――――沉孔C ――――倒角CLEAR ―――间隙四.典型零件排样1.HOOK类,见图8-22.抽引类,见图8-33.外壳类,见图8-4。
冲裁间隙标准1、对于金属材料,我们取5%-10%,非金属材料取2%-4%2、普通冲裁:取板材厚的5~10%3、跟要求的质量有关,高质量有时为0,一般取0.05t,我喜欢取小值,复杂模具可稍大4、如果是比较厚的还是大点的好,如3-5毫米的我们取15%-20%5、一般0.2mm的铜皮放0.01mm6、T*0.077、我们都是10%~12%8、根据断面要求,按片厚不同,5~20%双面间隙不等9、2毫米以内,一般取5--10%,根据材料抗剪性取大小值,2毫米以外,间隙则要随料厚增加而加大取值,另外,和工艺要求,孔型都有关系,当要求光洁冲裁时,可以取极小的间隙10、T<0.3时,取3-5%T为佳11、一般根据材料厚度取料厚的5%~10%,我们公司一般在线切割时进行补偿,不用在凸凹模标注公差。
12、我们选用7%~10%,单面冲裁(剪切)或立切系数减半,最小间隙视加工能力和设备、模具导向精度,我们是0.07。
对中、厚板料和硬料取上限间隙。
13、(4%-8%)*T14、当然我们应当注意材料的硬度及零件的冲裁毛刺要求15、材料厚度小用0.05~0.07XT ;中用0.07~0.09XT;大用0.09~0.12XT16、一般铜材取4%---5%的料厚17、我以前是做集成电路切筋模的,材料:铜厚度:0.126 单边间隙:0.03518、日本JIS标准规定的冲裁间隙值表1材質別抜きクリアランス(板厚に対する%)材質精密抜き一般抜き軟鋼 2~5 6~10硬鋼 4~8 9~15けい素鋼 4~ 6 7~12ステンレス鋼 3~6 7~12銅 1~3 4~7黄銅 1~4 5~10りん青銅 2~5 6~10洋白 2~5 6~10アルミニュウム(軟) 1~3 4~8アルミニュウム(硬) 2~5 6~10バーマロイ 2~4 5~819、和材质料厚都有关,我们用得多的为5%%`%%7,2.0以上的料,间隙会大一些,一般取%%10,对AL材和马口铁会小一些,大约%%2-%%4之间。
冲裁间隙表(总5页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-•冲裁模间隙(2013-01-22 08:49:51)转载▼分类:冲模设计与制造冲裁间隙Z是指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值,如图所示。
Z表示双面间隙,单面间隙用Z/2表示,如无特殊说明,冲裁间隙就是指双面间隙。
Z值可为正,也可为负,但在普通冲裁中,均为正值。
间隙的重要性间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大影响,是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个非常重要的工艺参数。
1.间隙对冲裁件质量的影响间隙是影响冲裁件质量的主要因素之一,详见第节。
2.间隙对冲裁力的影响试验证明,随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低,但当单面间隙介于材料厚度的5%一20%范围内时冲裁力的降低不超过5%一l0%。
因此,在正常情况下,间隙对冲裁力的影响不很大。
间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。
随间隙增大,卸料力和推件力都将减小。
一般当单面间隙增大到材料厚度的15%一25%时,卸料力几乎降到零。
但间隙继续增大会时毛刺增大,又将引起卸料力、顶件力的迅速增大。
3.间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。
刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格制件数表示。
总寿命是用模具失效为止的总的合格制件数表示。
模具失效的原因一般有:磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。
冲裁过程中作用于凸、凹模上的力为被冲材料的反作用力,其方向与图所示相反,凸、凹模刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用,高压使刃口与被冲材料接触面之间产生局部附着现象,当接触面相对滑动时,附着部分就产生剪切而引起磨损。
这种附着磨损,是冲模磨损的主要形式。
当接触压力愈大,相对滑动距离愈大,模具材料愈软,则磨损量愈大。
而冲裁中的接触压力,即垂直力、侧压力、摩擦力均随间隙的减小而增大,且间隙小时,光亮带变宽,摩擦距离增长,摩擦发热严重,所以小间隙将使磨损增加,甚至使模具与材料之间产生粘结现象。
而接触压力的增大,还会引起刃口的压缩疲劳破坏,使之崩刃。
常见冲压质量问题及解决之冲裁件的常见缺陷及原因分析冲裁件的常见缺陷及原因分析冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序。
冲裁件常见缺陷有:毛刺、制件表面翘曲、尺寸超差。
1、毛刺在板料冲裁中,产生不同程度的毛刺,一般来讲是很难避免的,但是提高制件的工艺性,改善冲压条件,就能减小毛刺。
产生毛刺的原因主要有以下几方面:1.1 间隙冲裁间隙过大、过小或不均匀均可产生毛刺。
影响间隙过大、过小或不均匀的有如下因素:a 模具制造误差-冲模零件加工不符合图纸、底板平行度不好等;b 模具装配误差-导向部分间隙大、凸凹模装配不同心等;c 压力机精度差—如压力机导轨间隙过大,滑块底面与工作台表面的平行度不好,或是滑块行程与压力机台面的垂直度不好,工作台刚性差,在冲裁时产生挠度,均能引起间隙的变化;d 安装误差—如冲模上下底板表面在安装时未擦干净或对大型冲模上模的紧固方法不当,冲模上下模安装不同心(尤其是无导柱模)而引起工作部分倾斜;e 冲模结构不合理-冲模及工作部分刚度不够,冲裁力不平衡等;d 钢板的瓢曲度大-钢板不平。
1.2 刀口钝刃口磨损变钝或啃伤均能产生毛刺。
影响刃口变钝的因素有:a 模具凸、凹模的材质及其表面处理状态不良,耐磨性差;b 冲模结构不良,刚性差,造成啃伤;c 操作时不及时润滑,磨损快;d 没有及时磨锋刃口。
1.3 冲裁状态不当如毛坯(包括中间制件)与凸模或凹模接触不好,在定位相对高度不当的修边冲孔时,也会由于制件高度低于定位相对高度,在冲裁过程中制件形状与刃口形状不服帖而产生毛刺。
1.4 模具结构不当1.5 材料不符工艺规定材料厚度严重超差或用错料(如钢号不对)引起相对间隙不合理而使制件产生毛刺。
1.6 制件的工艺性差-形状复杂有凸出或凹入的尖角均易因磨损过快而产生毛刺。
小结:毛刺的产生,不仅使冲裁以后的变形工序由于产生应力集中而容易开裂,同时也给后续工序毛坯的分层带来困难。
大的毛刺容易把手划伤;焊接时两张钢板接合不好,易焊穿,焊不牢;铆接时则易产生铆接间隙或引起铆裂。
《冲压工艺与模具设计》知识点1、冲压是利用安装在压力机上和模具对材料施加外力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种加工方法。
冲压的三要素:设备(压力机)、模具、原材料。
冲压的优点有:生产率高、操作简便,尺寸稳定、互换性好,材料利用率高。
冲压工艺分为两大类,一类叫分离工序(落料、冲孔、切断、切口、剖切等),一类是成形工序(弯曲、拉深、翻边、胀形、缩孔)。
冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种工艺装备。
冲压生产中,需要将板料剪切成条料,这是由剪切机来完成的。
这一工序在冲压工艺中称下料工序。
2、压力机的标称压力是指滑块在离下死点前某一特定距离时,滑块上所容许承受的最大作用力。
B23-63表示压力机的标称压力为630KN。
其工作机构为曲柄连杆滑块机构。
32-300是一种液压机类型的压力机。
离合器与制动器是用来控制曲柄滑块机构的运动和停止的两个部件。
在冲压工作中,为顶出卡在上模中的制件或废料,压力机上装有可调刚性顶件(或称打件)装置。
3、冲裁是利用模具使板料的一部分与另一部分沿一定的轮廓形状分离的冲压方法。
变形过程分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。
冲裁件的断面分为圆角,光面,毛面,毛刺四个区域。
冲裁模工作零件刃口尺寸计算时,落料以凹模为基准,冲孔以凸模为基准,凸模和凹模的制造精度比工件高2-3级。
冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的余料称作搭边。
它能补偿条料送进时的定位误差和下料误差,确保冲出合格的制件。
4、加工硬化是指一般常用的金属材料,随着塑性变形程度的增加,其强度、硬度和变形抗力逐渐增加,而塑性和韧性逐渐降低。
5、拉深是指用拉深模将一定形状的平面坯料或空心件制成开口件的冲压工序。
拉深时变形程度以拉深系数m 表示,其值越小,变形程度越大。
为了提高工艺稳定性,提高零件质量,必须采用稍大于极限值的拉深系数。
拉深时可能产生的质量问题是起皱和开裂。
一般情况下,拉深件的尺寸精度应在IT13级以下,不宜高出IT11级。
冲裁间隙的选取板厚8mm,材料Q235,间隙之大小?各位同仁可有这方面的经验?其刃口如何设计,采用何种材料为宜? 看冲裁断面的要求,一般2C为1.17-1.29。
材料越厚,间隙宜取大一点,10%-15%T吧。
根据模具手册上的推荐值正如各位同仁的观点,我担心的是刃口强度不足啊!刃口该采用何种形式,何种材料?我曾做过这样的产品设计,冲裁质量较差,并且模具使用寿命很短,容易出现因材料强度不足而造成刃口破裂!(我采用的Cr12做刃口,Cr12MoV与此相差无几)大家可否推荐其他材料?无间隙模具的加工需根据具体的形状而定,会有些困难,但并不是很大一般是材料的4%到8%冲裁间隙与料厚的关系除了百分比以外没有别的硬性规定,但是对于厚板冲裁多数刃口损坏的形式不是由于磨损造成的这一特点,一般选用间隙值的上限,有利于提高模具使用寿命.卸料力和退料力一般按照书上规定的系数取,只大不小,按照实际规律,在模具间隙便大后,由于光亮带的减少,退料力和卸料力也明显减一般为0.8-0.96,实际情况不知怎么样,可能还要调整间隙取10%-15%T,如果对断面有要求,如不许有二次断裂带,这个间隙肯定不行,我有类似的经验,我们取到18%都不能消除二次断裂带.負間隙沖模,故名思意就是公模比母模大,閉模後公模並不進入母模(進入就完蛋了,再說也進不去啊,哈哈),靠下一個產品將前一個擠出,特點是尺寸精度高,斷面質量好,缺點是試模困難(控制不好,容易損壞模具),模具壽命不會很長不是要求很高,还是别用负间隙了,要求高一般也都可以先正挤,在反切。
你这里应该用一般的方法就可以了,间隙取2C:70--80左右,斜度不会大,把凸模刀口做成斜的,一是减少冲裁力,保护刀口(会有个归中的作用),二是也起了一个挤压的作用,所以间隙放的比较小。
不能放大了。
缺点是有二次减断带。
也就是断面不是很光洁。
说到断裂带,我们一般的冲压件存在两个断裂带是必然的,所谓的无间隙冲裁也是在间隙小到冲裁件断裂带基本只呈光亮带而已,那是在精密冲裁时用而且板厚是很薄的,这种冲裁模的寿命是比较短的.间隙的选择受材料的硬度和厚度的影响按经验确定的话我们这是按下面的方法确定的:软钢、纯铁:Z=(6~9%)t铜合金、铝合金:Z=(6~10%)t硬钢:Z=(8~12%)t当材料厚度大于3mm时,可以适当放大到1.5倍。
冲裁模间隙计算冲裁模间隙是指在冲压过程中,工件与模具之间的间隙。
这个间隙的大小直接影响着冲裁件的尺寸精度、表面质量和模具的使用寿命。
计算正确的冲裁模间隙是冲压工艺中非常重要的一项任务。
下面将介绍几种常见的计算方法。
一、经验公式法经验公式法是一种比较简单的计算冲裁模间隙的方法,它根据冲孔工艺的不同,模具和工件的材料特性等因素,通过实际经验得出的一组公式。
一般来说,经验公式法适合用于一些常规的冲孔工艺。
例如,对于冲孔直径小于3mm的冲裁工艺,可以使用以下公式计算冲裁模间隙:对于冲孔直径大于3mm的冲裁工艺,可以使用以下公式计算冲玟模间隙:这些公式是经验性的,并不适用于所有的冲裁工艺。
如果冲裁工艺较为复杂或对尺寸精度要求较高,可以通过下面的方法计算冲裁模间隙。
二、试验法试验法是一种较为常用的计算冲裁模间隙的方法。
通过制作一系列带有不同间隙的冲裁模,然后通过试验得出最佳间隙。
具体步骤如下:1.根据冲裁工艺和要加工的工件材质,确定冲裁孔的直径和孔距,并制作一组冲裁模。
2.在工件材料上制作一系列带有不同间隙的冲裁缝。
可以选择不同的冲床和冲裁模具,根据实际需要进行调节。
3.测试不同间隙冲裁缝的冲裁效果,观察工件质量和模具的磨损情况。
4.选择最佳间隙。
根据试验结果,选择冲裁效果最好、工件质量最高、模具磨损最小的冲裁模间隙作为最佳冲裁模间隙。
试验法具有较高的准确性,可以根据实际情况进行调整和优化,适用于较复杂的冲裁工艺。
总结:冲裁模间隙的计算是冲压工艺中一项重要的任务。
采用经验公式法和试验法可以较为准确地计算冲裁模间隙。
在实际应用中,根据工件材料、冲裁孔直径、冲孔形状等因素,选择合适的计算方法。
同时,根据实际制造情况,对冲裁模间隙进行调整和优化,以获得最佳冲裁效果和模具使用寿命。
冲裁间隙指凸、凹模刃口间缝隙的距离。
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冲压设计-冲裁间隙
在冲裁过程中,材料受到弯矩的作用,工件产生穹弯,而不平整。
由于冲裁变形的特点,在冲裁断面上具有明
显的4个特征区(图2—3),即“a一塌角、b一光亮带、
c一断裂带和d一毛刺。
冲裁件的4个特征区在整个断面
上所占比例的大小并非一成不变,而是随着材料的力学
性能.冲裁问隙、刃口状态等条件的不同而变化的。
冲裁问隙的大小对冲裁件质量、模具寿命、计中的一个重要的工艺参数。
冲裁间隙系指冲裁模的凸模与凹模刃口之间的间隙,单面间隙用c表示.双面间隙隙用z表示(图2—7)。
图2-7 冲裁间隙示意图
一、间隙的影响
1.对冲裁质量的影响
冲裁什的质量主要是指断面质量、尺寸精度和弯曲度。
(1)对断面质量的影响冲裁断面应平直、光洁、圆角小;光亮带应^有一定的比例,毛刺较小,冲裁件表面应尽可能平整,尺寸应在图样规定的公差范围之内。
影响冲裁件质量的因素有:凸、凹模间隙值大小及其分布的均匀性,模具刃口锋利状态,模具结构与制造精度、材料性能等。
其中。
间隙值大小与分布的均匀程度是主要因素。
冲裁时,间隙合适,可使上下裂纹与最大切应力方向重合,此时产生的冲裁断面比较平直、光洁、毛刺较小,制件的断面质量较好(图2—8b)。
间隙过小或过大将导致上、下裂纹不重合。
间隙过小时,上、下裂纹中间部分被第二次剪切,在断面上产生撕裂面,坪形成第二个光亮带(图2—8a),在端面出现挤长毛刺。
间隙过大.板料所受弯曲与拉伸均变大,断面容易撕裂,使光亮带所占比例减小.产生较大塌角,粗糙的断裂带斜度增大,毛刺大而厚,难于除去.使冲裁断面质量下降(图2 8c)。
图2-8间隙对工件断面质量的影响
a) 间隙过小b) 间隙合适c) 间隙过大
1—断面带2—光亮带3—圆角带
(2)对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与基本尺寸的差值,差值越小,精度越高。
该差值包括两方面的偏差,一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸之偏差,二是模具本身的制造偏差。
冲裁件对于凸模或凹模尺寸的偏差。
主要是由于冲裁过程中,材料受到拉伸、挤压、弯曲等作用而引起的变形,在工件脱模后产生的弹性恢复造成的。
偏差值可能是正的,也可能是负的。
影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模间隙。
当间隙值较大时,材料受拉伸作用增大,冲裁完毕后,
因材料的弹性恢复,冲件尺寸向实体方向收缩,使落料
件尺寸小于凹模尺寸,而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸;当间隙较小时,材料的弹性恢复使落料件尺寸增大,而冲孔件的孔径则变小。
冲裁件的尺寸变化量的大小还与材料性能、厚度、轧制方向、冲件形状等因素有关。
模具制造精度及模具刃口状态也会影响冲裁件质量。
(3)对弯曲的影响冲裁过程中由于材料受到弯矩作用而产生弯曲,若变形达到弹性弯曲.冲裁件脱模后即使回弹.工件仍残留有一定弯曲度。
这种弯曲程度随凸、凹模间隙的大小、材料性能及材料支撑方法而异。
mm的冲件的实验所图2—9为1.6mm厚的钢板上冲制20
求得的凸、凹模刃口双面间隙与冲件曲率半径的关系。
图2—9 间隙与冲裁曲率半径的关系
2.对模具寿命的影响
冲裁模具的寿命是以冲出合格制品的冲裁次数来衡量的,可再分为两次刃磨间的寿命与全磨损后总的寿
命。
在冲裁过程中,模具刃口处所受的压力非常大.使模具刃口和板材的接触面之间出现局部附着现象,产生附着磨损,其磨损量与接触压力.相对滑动距离成正比,与材料屈服强度成反比。
它被认为是模具磨损的主要形式。
当间隙减小时,接触压力(垂直力、侧压力、摩擦力)会增大,摩擦距离增长,摩擦发热严重,导致模具磨损加剧(图2—10),使模具与材料之间产生粘结现象.还会引起刃口的压缩疲劳破坏,使之崩刃。
间隙过大时.板料弯曲拉伸相对增加,使模具刃口端面上的正压力增大,容易产生崩刃或产生塑性变形,使磨损加剧。
可见间隙过小与过大都会导致模具寿命降低。
因此,间隙合适或适当增大模具问隙,可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小,并减缓间隙不均匀的不利因素,从而提高模具寿命。
从图2—10可看出,凹模端面磨损比凸模大,这是因为凹模端面上材料的滑动比较自由,而凸模下面的材料沿板面方向滑动受到限制的原因。
而凸模侧面的磨损最大,是因为凸模侧面受到卸料作用的长距离摩擦,加剧了侧壁的磨损。
若采用较大间隙,可使孔径在冲裁后的回弹增大,减小卸料时与凸模侧面的摩擦。
从而减小凸模侧面的磨损。
板厚t/mm
图2-10 间隙与磨损的关系
模具刃口磨损,导致刃口的钝化和间隙增加,使制件尺寸精度降低.冲裁能量增大,断面粗糙,毛刺增大。
为了提高模具寿命.一般需采用较大间隙.若制件要求精度不高时.采用合理大间隙,模具寿命可以提高。
若采用小间隙,就必须提高模具硬度与制造精度,对冲模刃口进行充分润滑,以减少磨损。
3.对冲裁力的影响
一般认为。
增大间隙可以降低冲裁力,而小间隙则使冲裁力增大。
当间隙合理时,上下裂纹重合,最大剪切力较小。
而小间隙时,材料所受力矩和拉应力减小,压应力增大,材料不易产生撕裂.上下裂纹不重合又产生二次剪切,使冲裁力、冲裁功有所增大;增大间隙时材料所受力矩与拉应力增大,材料易于剪裂分离,故最
大冲裁力有所减小,如对冲裁件质量要求不高,为降低冲裁力、减少模具磨损,倾向于取偏大的冲裁间隙。
二、间隙的确定
由以上分析可见,冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响,设计模具时应选用合理间隙值。
但分别符合这些要求的合理间隙值并不相同,只是彼此接近。
生产中通常是选择一个适当的范围作为合
z),最理间隙。
这个范围的最小值称为最小合理间隙(min
z)。
考虑到生产过程中的磨损使大值称最大合理间隙(max
间隙变大,故设计与制造模具时,通常采用最小合理间
z值。
确定合理间隙值有两种方法:
隙min
1.理论确定法
理论确定法的主要依据是保证裂纹重合,以获得良好的冲裁断面。
图2—1l是冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态。
图 2—
11 合理冲裁间隙的确定
由图中几何关系可得出计算合理间
隙的公式:
ββtg t h t tg h z )/1(2)(200-=-=
(2-1)
式中 t —板料厚度(mm);
t h /0—产生裂纹时凸模相对压入
深度(mm);
β—裂纹与垂线间的夹角。
由上述可知,间隙z 与板材厚度、相对压入深度t h /0、裂纹方向角β有关。
而0h 、β又与材料性质有关,表2—1为常用材料的t h /0与β的近似值。
由表可知,影响间隙
值的主要因素是板材力学性能及其厚度,板料越厚、越硬或塑性越筹,t h /0值越小,合理间隙值越大。
材料越软.t h /0值越大.合理间隙值越小。
表2-1 t h /0与 β的
值 (单位: mm)
因为计算法在生产中使用不方便,故目前普遍使用查表选取法。
2.查表选取法
综上所述,间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关,由于多种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同,以及生产条件的差异,在实际生产中很难有一种统一的间隙数值.而应区别情况、分别对待,在保证冲裁件断面质量和尺寸精度的前提下,使模具寿命最高。
国内工厂常用的间隙值见表2—2、表2—3、表2—4。
表2—2~表2—4给出了汽车、拖拉机、电器仪表和机电行业推荐的几种间隙值。
表2-2 冲裁模初始双面间隙)2(c z z = (单位:mm)
注:1.冲裁皮革、石棉和纸板时,间隙取08钢的25%
2.“c ”为单面间隙
表2-3 冲裁模初始双面间
隙)2(c z z =
注:1.初始间隙的最小值相当于间隙的公称函数值。
2. 初始间隙的最大值是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。
3.在使用过程中,由于模具工作部分的磨损,间隙将有所增加,因而间隙的 使用最大数值要超过列表值。
4.“c ”为单面间隙。
表2-4 冲裁模刃口
双面间隙 )2(c z z
表2-5是原机械工业部的《冲裁间隙》指导性年纪书文件(JB/Z271—1986)推荐的间隙值。
该文件将间隙分成三类。
其中第一类适用于对断面质量与冲裁件精度均要求高的工件,但模具寿命较低。
第二类适用于断面质量,冲裁件精度要求一般,及需继续变形的工件。
第三类适用于断面质量、冲裁精度均要求不高的工件,但模
具寿命较长。
表2-5冲模单面间隙比值c/t(单位%)
注:1.本表适用于厚度为10mm以下的金属材料。
考虑到料厚对间隙比值的影响,将料厚分为0.1~1.0mm;1.2~3.0mm,3.5~6mm;7.0~10mm 四当,当料厚为0.1~1.0mm时,各类间隙比值取下限值。
并以次为基数,随着料厚的增加,再逐挡递增(0.5~1.0)%t(有色金属和低碳钢取小值,中碳钢和高碳钢取大值。
)
2. 凸、凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大,故新模具应取最小间隙值。
3. 其它金属材料的间隙比值可参照表中抗剪切强度相近的材
料选取。
4. 非金属材料:红纸板、胶、胶布板的间隙比值分二类;相当于表中Ⅰ类时,取(0.5~2)%t;相当于Ⅱ类时,取(>2~4)%t。
纸、皮革、云母纸的间隙比值取(0.25~0.75)%t。