高光
【摘 要】介绍了厚板冲裁模冲裁力计算及通过波浪型刃口及阶梯型凸模的应用有效降低冲裁力,最终满足机床使用要求,并介绍了厚板修边冲孔模具结构的设计及模具的工作过程. 【期刊名称】《模具制造》
【年(卷),期】2011(011)003
【总页数】3页(P18-20)
【关键词】冲裁力计算;波浪型刃口;阶梯型凸模;厚板修边冲孔模具
加热鞋垫
一次性杯架【作 者】高光
【作者单位】陕西重型汽车有限公司,陕西西安,710200
【正文语种】条码检测中 文
【中图分类】TG385.2
1 零件分析
图1为某重型卡车车架横梁的坯料展开图。根据任务要求需设计一副修边冲孔模具，坯料材料为16Mn，材料料厚为7mm，修边部分为4周的7个缺口部分，冲孔为1个ϕ25mm，6个ϕ10.5mm及18个ϕ12.5mm的孔。使用冲床为JA31-630B闭式单点压力机。从图1可以看出此零件结构并不复杂，但由于此零件板料厚度较大，因此所需的冲裁力会比较大，故应特别考虑冲裁力的问题。
2 平刃口冲裁力工艺计算
图1 零件图
冲裁力按下式计算：
式中 P——冲裁力（N）
L——冲裁轮廓长度（mm）
t——板厚（mm）
σb——抗拉强度（σb=620N/mm2）
经过计算冲裁力为9,265,900N，约需要至少1,000t的冲床才能加工此零件，现需要用JA31-630的冲床加工，所以必须降低冲裁力才能使用JA31-630的机床冲压。
3 降低工艺冲裁力的方法
目前实际的设计生产过程中常用的降低冲裁力的方法主要有以下两种：一种是采用波浪型刃口；一种是在多孔冲裁时，将凸模布置成阶梯型。
3.1 采用波浪形刃口降低冲裁力
冲裁力超过冲床能力的50%时，要考虑设置波浪刃口，修边刃口较长的情况下，可设计若干个波浪口。每块镶块上尽可能取半个波浪或一个波浪；一个波浪的高点，取在镶块中。落料时波浪刃口设计在凹模上，如图2所示。冲孔时波浪刃口设计在凸模上，见图3所示。波浪刃口的形状如图4所示。
图2 落料波浪刃口设计在凹模
图3 冲孔波浪刃口设计在凸模上
图4 波浪刃口形状
波浪刃口冲裁力的计算：P1=0.5×（H/t）×P
式中 P1——波浪刃口的冲裁力
H——波浪差高度
t——材料料厚
P——平刃口的冲裁力
由上面公式可以计算得出，当波浪高度H=t时，冲裁力减小为50%，当H=2t时，冲裁力减小为75%，可是波浪角一般为2°～4°，所以波浪高度H一般为（0.6～1）t，所以波浪刃口的冲裁力为P1=（30%～50%）P。
3.2 采用阶梯型凸模降低冲裁力
在多个凸模冲孔时，为了使冲孔力不同时产生，以减小冲孔力，可以将凸模做成阶梯型（见图5）。
图5 阶梯凸模
阶梯型凸模不仅能减小冲孔力，并且在多个直径相差悬殊，且距离又很近的凸模冲孔时，还能避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力的作用而产生折断或倾斜的现象，因而减少磨损，提高了冲模寿命，所以一般将小直径凸模做短。
阶梯型凸模的冲孔力P阶梯可以按公式P阶梯=1.3P近似计算，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，因此P阶梯=1.3P总/2=0.65P总。
4 按波浪刃口及阶梯凸模重新计算图1零件的工艺冲裁力
逗号刮刀根据上述的降低冲裁力的两种方法，在设计此副模具时，修边凹模刃口部分采用波浪刃口，波浪高度差H=t；冲孔部分采用阶梯冲，凸模高度差H=0.5t计算冲裁力：
营业执照镜框由上式计算结果得出冲裁力小于冲床压力，故可以使用JA31-630闭式单点压力机，在模具结构设计时采用修边凹模采用波浪型刃口，凸模采用阶梯型布置。
5 模具结构设计
根据工艺冲裁力的计算得出结论，如果采用平刃口冲裁，冲裁力远远大于机床压力，无法实现完成此零件的冲裁，如果采用波浪型刃口及阶梯凸模的结构便能顺利实现此零件的冲裁。在模具结构设计时修边凹模采用波浪型刃口H=t，波浪角为3.5°，修边凹模结构如图6所示；凸模采用阶梯型布置H=0.5t，9个凸模为高凸模，其余为低凸模的布置方式，凸模布置如图7所示。
模具结构如图8所示，此模具采用导柱导套加导板导滑的结构，采用上弹性压料，上弹性退料的退料方式，制件靠外形定位，前侧送料，后侧取料的取送料方式，上、下模座均为实型铸造。
图6 修边凹模
图7 阶梯凸模
图8 模具结构图a——模具下型结构图 b——模具上型结构图1.上模座 2.缓冲器合件 3.存放限制器 4.修边凸模镶块 5.自润滑导板 6.导柱 7.上模座8.导套 9.修边凹模镶块 10.压料板 11.凸模 12.重载退料弹簧 13.压料板导柱导套
6 结束语
经生产实践证明，该模具结构合理，冲压平稳，操作方便，经检验生产零件，均符合图纸及工艺要求，质量可靠稳定，达到了满意的效果。并且为以后此类厚板料冲裁模具设计提供了一定的参考。
7 参考文献浮雕玻璃
[1]王孝培主编.冲压手册（第2版）[M].机械工业出版社，2004.
[2]涂光祺.冲模技术[M].北京：机械工业出版社，2002.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议