冲裁模设计

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(一)冲裁件的工艺性

1．冲裁件的形状和圆角

❶ 冲裁件的形状设计应尽可能简单、对称，使排样时废料最少。

❷ 冲裁件各直线或曲线的连接处应避免锐角，宜有适当的圆角，其数值见表1．2－1。只有在采用少废料、无废料或镶拼模具结构时，才允许有尖锐的清角。

表1．2－1 冲裁件圆角半径的最小值 (mm)

表1．2－4 冲裁件最小孔间距与孔边距 (mm)

工件之间和工件与条料侧边之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，以及料头和料尾废料均称为工艺废料。

由于工件结构形状的需要而产生的废料，称为结构废料。

排样方法可分为三种：

有废料排样——沿工件全部外形冲裁，工件与工件之间、工件与条料侧边之间都存在搭边废料(图1．2－3a)。

图1．2－3 排样方法

少废料排样——沿工件的部分外形冲裁，只局部有搭边与余料(图1．2－3b)。

无废料排样——工件与工件之间，工件与条料侧边之间均无搭边废料(图1．2－3c)。

有废料、少废料和无废料排样的形式，按工件的外形特征又可分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排及裁搭边等(见表1．2－12)。在实际生产中，应根据工件的实际外形，选用合理的排样形式，以提高材料利用率及工件质量。

表1．2－12 排样形式的分类

条料宽度：

导料板间距：

A=B+z=D+2a+Δ+z

❷ 无侧压装置(图1．2－5)

条料宽度：

导料板间距：

A=B+z=D+2(a+Δ)+z

式中 B——条料宽度的基本尺寸(mm)；

D——垂直于送料方向的工件最大尺寸(mm)；

a——侧搭边值(mm)，查表1．2－13或表1．2－14；

z——条料与导料板间的最小间隙(mm)，查表1．2－15；

△——条料宽度的单向(负向)偏差(mm)，查表1．2－16、表1．2－17。

表1．2－15 送料最小间隙z (mm)

条料宽度：

= (a′=0．75a)

导料板间距：A=L+1．5a+nb+z

A′=L+1．5a+y

式中 L——垂直于送料方向的工件尺寸(mm)；

n——侧刃数；

b——侧刃裁切的条边宽度(mm)，见表1．2－18；

y——冲切后的条料宽度与导料板间的距离(mm)，见表1．2－18。

表1．2－18 b、y值 (mm)

式中 h₀——凸模压入深度(mm)；

t——材料厚度(mm)；

β——最大剪应力方向与垂线间的夹角(°)。

其中，、β与材料性质有关(表1．2－19)。

表1．2－19 与β值

图中δ_m表示允许磨损量

表中 D_p、D_d——分别为落料凸模与凹模的刃口尺寸(mm)；

d_p、d_d——分别为冲孔凸模与凹模的刃口尺寸(mm)；

D、d——分别为落料件的最大极限尺寸和冲孔件的最小极限尺寸(mm)；

δ_p、δ_d——分别为凸模与凹模的制造偏差(mm)，见表1．2－24和表1．2－25；

表1．2－24 规则形状(圆形、方形)冲裁凸模、凹模的制造偏差

图1．2－9 落料件和凹模尺寸

图1．2－10为冲孔件和凸模尺寸，冲孔件按凸模磨损后尺寸变大(图中A类尺寸)、变小(图中B类尺寸)、不变(图中C类尺寸)分为三种。

图1．2－10 冲孔件和凸模尺寸

采用凸、凹模配合加工时其刃口尺寸和公差的计算公式见表1．2－27。

表1．2－27 凸、凹模配合加工时刃口尺寸和公差的计算公式

图(a)为任一直线段：

x₀=0．5_a

图(b)为任意角α的折线：

可根据平行力系“合力对某轴之力矩等于各分力对同轴的力矩之和”的力学原理求得：

模具的闭合高度h_模具应介于压力机的最大装模高度h_max与最小装模高度h_min之间，其关系如下：

h_min+10mm≤h_模具≤h_max－5mm

如无特殊情况，h_模具应取上限值，最好取在：(M为连杆的调节量，M=h_max－h_min)。这是为了避免连杆调节过长，调节螺纹的接触面积过小而容易压坏。如果h_模具太小，可在压力机工作台上加垫板。

(九)冲裁模设计要点

〈一〉凸模设计

1．凸模型式

(1)冲小圆孔凸模

为增加凸模的强度与刚度，凸模做成台阶式(图1．2－14)。其中图(a)适用于d=1mm～8mm，图(b)适用于d=1mm～15mm。

(2)冲中型圆孔的凸模

如图1．2－15，适用于d=8mm～30mm。

以上三种凸模都有标准尺寸，设计时可参考有关资料。

(3)冲大孔或落料用凸模

如图1．2－16，用窝座定位，再用3个～4个螺钉紧固。

(4)在厚板料上冲小孔用凸模

如图1．2－17，将细长的凸模装在护套里，再将护套固定在凸模固定板上。

2．凸模长度

凸模长度一般根据结构上的需要而确定。如图1．2－18为典型结构，其凸模长度L用下列公式计算：

L=h₁+h₂+h₃+h

式中 h——附加高度，包括凸模磨修量、凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸料板间的安全距离等。一般取h=15mm～20mm。

3．凸模强度校核

(1)压应力校核

对圆形凸模：

图1．2－19 凸模强度校核

对圆形凸模：

图1．2－20 利用外形定位的定位板(销)

3．导正销

导正销多用于连续模中，装在第二工位以后的凸模上。冲裁时先插进已冲好的孔中，以保证内孔与外形相对位置的精度，消除由于送料而引起的误差。其型式及应用如表1．2－42。

表1．2－42 导正销的型式及用途

图1．2－22 定距侧刃

5．侧压

侧压型式如图1．2－23，采用侧压型式时应注意：

图1．2－23 侧压型式

❶ 在条料厚度＜0．3mm时，不能采用侧压。

❷ 当用滚轴自动送料时，不采用侧压，因侧壁摩擦会阻碍送料。

〈五〉排除工件或废料的漏料孔和排出槽

如冲床工作台上有漏料孔，则在模具下模板上也要设计一个漏料孔(如图1．2－24)，以便排料。若冲床工作台上无漏料孔，则应在冲模下模板下面设计一条贯通的排出槽(如图1．2－25)。

d₂=d₁+(0．5～2)mm

h=(8～10)t，但不小于20mm，

b=d₂+(2～5)mm，但不小于30mm