冲压件模具设计的常用公式

第三章 常用公式及數據表第四節 衝壓件模具設計常用公式一. 衝裁間隙分類見表4-1表4-1 衝裁間隙分類(JB/Z 271-86)分 類 依 據類 別制件剪切面質量剪切面特征 t=材料厚度塌角深度a(47)%t(68)%t(810)%t光亮帶b(3555)%t(2540)%t(1525)%t剪裂帶E小中大毛刺高度h一般小一般斜度4 77 88 11制件精度撓角f稍小小較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沖孔件接近凸模尺寸稍小于凸模尺寸小于凸模尺寸模 具 壽 命較低較高最高適 用 場 合制件剪切面質量尺寸精度要求高時采用,模具壽命較低制件剪切面質量尺寸精度要求一般時采用,適用于繼續塑變的制件制件剪切面質量尺寸精度要求不高時采用,以利提高模具壽命二. 衝裁間隙選取(僅供參考) 見表4-2 (見下頁)表4-2 衝裁間隙比值(單邊間隙) (單位:%t)分 類 依 據類 別低碳鋼08F10F1020A3B23.07.07.010.010.012.5中碳鋼45 不銹鋼1Cr18Ni9Ti、4Cr13 可伐合金4J293.58.08.011.011.015.0 高碳鋼 T8A、T10A、65Mn8.012.012.015.015.018.0 純鋁L2、L3、L4、L5 鋁合金(軟態)LF21 黃銅(軟態)H62 紫銅(軟態)T1、T2、T32.04.04,56.06.59.0 黃銅(硬態) 鉛黃銅 紫銅(硬態)3.05.05.58.08.511.0 鋁合金(硬態)LY12 錫磷青銅、鋁青銅 鈹青銅3.56.07.010.011.013.0 鎂合金1.52.5 硅 鋼2.55.05.09.0(注: 1. 本表適用于厚度為10mm以下的金屬材料, 厚料間隙比值應取大些; 2. 凸,凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大, 故新模具應取最小間隙; 3. 硬質合金衝模間隙比鋼模大20% 左右.)注: 衝裁間隙選取應綜合考慮下列因素:1. 衝床模具的精度及剛性.2. 產品的斷面品質 尺寸精度及平整度.3. 模具壽命.4. 跳屑.5. 被加工材料的材質硬度供應狀態及厚度.6. 廢料形狀.7. 衝子模仁材質硬度及表面加工質量.三. 衝裁力卸(剝)料力 推件力頂件力 F衝 = 1.3 * L * t *(N) (公式4-1) F卸 = K卸 * F衝 (N) (公式4-2) F推 = N * K推 * K衝 (N) (公式4-3) F頂 = K頂 * F衝 (N) (公式4-4) 其中: L 衝切線長度 (mm) t 材料厚度 (mm) 材料抗剪強度 (N/mm2 ) 1.3 安全系數 K卸 卸(剝)料力系數 K推 推料力系數 K頂 頂料力系數K卸 K推 K頂 數值見表4-3表4-3 卸料力推件力和頂件力系數料 厚K卸K推K頂鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁鋁合金紫銅黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09注:卸料力系數K卸在衝多孔大搭邊和輪廓復雜時取上限值.四. 中性層彎曲半徑 R = r + x * t (mm) (公式4-5) 其中: R 中性層彎曲半徑 (mm) r 零件內側半徑 (mm) x 中性層系數中性層系數見表4-4(僅供參考)表4-4 中性層系數x值rt0.10.20.250.30.40.50.8X0.230.280.300.310.320.330.34rt1.01.52.03.04.05.06.5X0.350.370.400.430.450.480.5注: 彎曲件展開尺寸與下列因素有關:1. 彎曲成形方式.2. 彎曲間隙.3. 有無壓料.4. 材料硬度延伸率厚度.5. 根据實際狀況精確修正.五. 材料最小彎曲半徑,見表4-5表4-5 最小彎曲半徑材 料退 火 或 正 火冷 作 硬 化彎 曲 線 位 置垂直于縴維平行于縴維垂直于縴維平行于縴維 0810 1520 2530 3540 4550 5560 65MnT7 Cr18Ni9 軟杜拉鋁 硬杜拉鋁 磷 銅 半硬黃銅 軟 黃 銅 紫 銅鋁錠0.1t0.1t0.2t0.3t0.5t0.7t1t1t1t2t0.1t0.1t0.1t0.1t0.4t0.5t0.6t0.8t1.0t1.3t2t2t1.5t3t0.35t0.35t0.35t0.35t0.4t0.5t0.6t0.8t1.0t1.3t2t3t1.5t3t1t0.5t0.35t1t0.5t0.8t1t1.2t1.5t1.7t2t3t4t2.5t4t3t1.2t0.8t2t1t鎂合金加熱到300400冷 彎MB1MB82t1.5t3t2t6t5t8t6t 鈦合金BT1 BT51.5t3t2t4t3t5t4t6t鉬合金t2mm加熱到400500冷 彎2t3t4t5t注:表列數据用于彎曲中心角90斷面質量良好的情況.六 彎曲回彈半徑及回彈角 r凸 = r0 / ( 1 + K r0 / t ) (公式4-6)回彈角的數值為 = (180-0 )( r0 / r凸 - 1) (公式4-7)式中 r凸 凸模的圓角半徑, r凸 為mm; r0 工件的圓角半徑, r0 為mm; 0 工件的彎曲角度, 0為(); t 工件材料厚度, t為mm; K 簡化系數, 見表4-6表4-6 簡化系數k值名 稱牌 號狀 態K名 稱牌 號狀 態K鋁L4, L6退 火0.0012磷青銅QSn65-0.1硬0.015冷 硬0.0041鈹青銅Qbe2軟0.0064防銹鋁LF21退 火0.0021硬0.0265冷 硬0.0054鋁青銅QA15硬0.0047LF12軟0.0024碳鋼08, 10, A20.0032硬 鋁LY11軟0.006420, A30.005硬0.017530, 35, A50.0068LY12軟0.007500.015硬0.026碳工鋼T8退 火0.0076銅T1, T2, T3軟0.0019冷 硬0.0035硬0.0088不銹鋼1Cr18Ni9Ti退 火0.0044黃 銅H62軟0.0033冷 硬0.018半 硬0.008彈簧鋼65Mn退 火0.0076硬0.015冷 硬0.015H68軟0.002660Si2MnA冷 硬0.021硬0.0148七 彎曲力計算 針對“v”型彎曲: F彎 = 0.6kbtb / (R + t ) (N) (公式4-8)其中: b 彎曲線長度 (mm) t 材料厚度 (mm) r 內側半徑 (mm) b 材料極限強度 (N/mm2) k 安全糸數,一般k=1.3 八 拉深(抽引)系數 m = d/D (公式4-9) 其中: d 拉深(抽引)后工件直徑 (mm) D 毛坯直徑 (mm) 1. 無凸緣或有凸緣筒形件用壓邊圈拉深系數見表4-7表4-7 無凸緣或有凸緣筒形件用壓邊圈拉深的拉深系數(適用08,10號鋼) t/d100 r1 r/t d凸/D 1.51.00.60.30.1141251561872080.480.500.510.530.540.550.580.600.650.700.750.800.850.900.950.970.990.480.480.480.480.480.480.480.480.480.470.450.430.410.380.330.310.300.500.500.500.500.500.500.500.490.480.470.450.430.390.340.320.310.510.510.510.510.510.500.490.480.460.450.420.390.350.330.320.540.540.540.530.520.510.490.470.450.410.370.340.330.530.530.530.530.530.520.510.490.470.450.410.370.350.330.550.550.550.540.530.510.490.460.430.380.360.340.550.550.540.530.520.500.480.450.420.380.360.330.580.580.560.540.520.500.480.440.390.370.340.580.570.550.530.510.490.470.430.380.360.340.600.580.560.540.520.490.450.400.380.35以後各次拉深m2m3m4m50.730.760.780.800.750.780.800.820.750.780.800.820.760.790.810.840.760.790.810.830.780.800.820.850.780.800.820.840.790.810.830.850.790.810.830.850.800.820.840.86 注: 1) 隨材料塑性高低,表中數值應酌情增減. 2) 線上方為直筒件(d凸=d1 ). 3) 隨 d凸/D 數值增大, r/t 值可相應減小, 滿足2r1h1, 保証筒部有直壁. 4) 查用時, 可用插入法, 也可用偏大值. 5)多次拉深首次形成凸緣時,為考慮多拉入材料,m1增大0.02. 2. 帶凸緣筒形件第一次拉深系見表4-8 表4-8 帶凸緣筒形件第一次拉深時的拉深系數m1凸緣相對直徑d凸/d1毛 坯 相 對 厚 度 t /D1000.060.20.20.50.51.01.01.51.5 1.11.11.31.31.51.51.81.82.02.02.22.22.52.52.82.83.00.590.550.520.480.450.420.380.350.330.570.540.510.480.450.420.380.350.330.550.530.500.470.440.420.380.340.320.530.510.490.460.430.410.380.340.320.500.490.470.450.420.400.370.330.31注:適用于0810號鋼 3. 無凸緣筒形件用壓邊圈拉深系數見表4-9表4-9 無凸緣筒形件用壓邊圈時的拉深系數拉深系數毛 坯 相 對 厚 度 t /D10021.51.51.01.00.60.60.30.30.150.060.20.20.50.51.01.01.51.51.11.11.31.31.51.51.81.82.02.02.22.22.52.52.82.83.00.640.600.570.530.470.430.380.350.330.620.590.560.520.460.430.380.350.330.600.580.550.510.450.420.380.350.330.580.560.530.500.440.420.380.350.330.550.530.510.490.430.410.370.340.336. 有工藝切口的以后各次拉深系數見表4-12 表4-12有工藝切口的以後各次拉深系數mn (材料:0810)拉深系數 mn毛 坯 相 對 厚 度 t /D1000.060.20.20.50.51.01.01.51.5m2m3m4m50.800.820.850.870.790.810.830.860.780.800.820.850.760.790.810.840.750.780.800.82 7. 有工藝切口的各次拉深系數見表4-13 表4-13有工藝切口的各次拉深系數 材 料拉 深 次 數123456拉 深 系 數 m黃 銅軟鋼鋁0.630.670.760.780.780.800.800.820.820.850.850.90 九拉深(抽引)力 F抽=3(b + s )( D d - r凹 )t (N) (公式4-10) 其中: b 材料極限強度 (N/mm2) s 材料屈服強度 (N/mm2) D毛坯直徑 (mm) d 拉深凹模直徑 (mm) r凹 拉深凹模圓角 (mm) t 材料厚度 (mm) 十孔的翻邊 1. 翻邊系數 K = d/D (公式4-11) d 預衝孔直徑 (mm) D 翻邊后平均直徑 (mm)各種材料極限翻邊系數見表4-14,表4-15表4-14 低碳鋼的極限翻邊系數K翻邊方法孔的加工方法比 值 d/t100503520151086.5531球形凸模鑚后去毛刺用沖孔模沖孔0.700.750.600.650.520.570.450.520.400.480.360.450.330.440.310.430.300.420.250.420.20圓柱形凸模鑚后去毛刺用沖孔模沖孔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 其它一些材料的翻邊系數退火的材料翻 邊 系 數KKmin 白鐵皮 黃銅H62 t=0.56mm 鋁t=0.55mm 硬 鋁0.700.680.700.890.650.620.640.80 2. 預衝孔直徑 d = D-2( h - 0.43r - 0.72t ) (公式4-12) h 翻邊高度 (mm) r 翻邊圓角 (mm) t 材料厚度 (mm)3. 翻邊高度 h = D/( 1-k )/2 + 0.4r + 0.72t (公式4-13)4. 翻邊口部材料厚度 t1 = tk (mm) (公式4-14)5.翻邊力 F = 1.1tts( D-d ) s 材料屈服強度 (Mpa)十一 設計連接器五金零件應注意的要點 1. 尺寸標注:1) 尺寸標注在最顯要位置,直觀,不封閉;2) 重要關鍵尺寸直接標注,不能有累積公差;3) 尺寸公差大小應綜合考慮功能及制造成本,并非越小越好,体現“該精就精,該粗就粗”一般經濟公差為:下料0.03,成形0.05,角度0.54) 重要及關鍵尺寸應綜合考慮制程穩定性、裝配、使用功能并非多益善.5) 設計基准,制造基准,測量基准相統一; 2. 形位公差:1) 基准(面或線)不應有變形2) 標注應清楚明確,方便量測;3) 設計基准,制造基准,測量基准相統一;4) 應綜合考慮制程穩定性及使用要求,并非多多益善,精度一般可達到0.10;5) 很穩定的尺寸, 如下料尺寸等可以不標.3. 結構設計及強度要求1) 材料選用滿足使用要求,又方便采購的原料;2) 零件外形園角,防止滾鍍表面刮傷;3) 零件應有足夠的強度及剛性,防止在貯存,電鍍、搬運過程中的變形及尺寸變異;4) 特殊零件,可采用多種工序組合方式,如多軸成形加工.五金模具+治