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冲孔模的凹模设计摘要 从实例出发，详细论述了如何由已知零件，设计出冲孔模凹模的过程。关键词 冲孔模 凹模 凸模 冲裁间隙一 前言由于冷冲压加工具有材料消耗少、生产率高、生产成本低等特点，其在工业各行业中已广泛应用。由于现在模具的居多零件已实现了标准化、系列化、通用化，所以本文以设计加工某箱盖钥匙孔的模具为例，仅对冲孔模的凹模进行了一个较为详细的设计。二 已知条件图1 制件孔图1为制件孔，列出已知的参数，见表1。表1 已知的参数材料厚度t材料制件孔尺寸d公差2Q235-A26.50.521030.87公差可由HB5800-1999一般公差查得。三 计算过程（一） 凸模刃口尺寸计算经判断，凸模磨损后尺寸均减小。先将制件孔的尺寸化成d的形式，凸模尺寸计算公式为：d凸（dK）凸式中：d凸 冲孔凸模公称尺寸；d制件孔的公称尺寸；制件公差；凸凸模制造公差，取凸（0.25%0.2%）；K系数。按表2选取。表2 系数K材 料 厚 度t非 圆 形圆 形制 件 公 差 10.160.160.360.360.160.16120.200.200.420.420.200.20240.240.240.500.500.240.2440.300.300.600.600.300.30系数K10.750.50.750.5凸模尺寸计算结果见表3。表3 凸模尺寸制件孔尺寸d凸模刃口尺寸d凸凸26.50.52026.76-0.130（26.50.50.52）0.13（0.5225%）1030.870103.43-0.210（1030.50.87）0.21（0.8725%）冲裁最小圆角半径(不适用于精冲件)，见表4。表4 冲裁最小圆角半径 夹角材料9090钢b882MPa0.8t1.1t钢b490882MPa0.6t0.9t钢b490MPa0.4t0.7t黄铜、铜、铝、锌0.2t0.5t（二） 凸、凹模间隙的计算间隙大小主要与材料厚度和塑性有关，其合理间隙理论值为：Z理2（tt0）tg2t（1t0/t）tg22（1-0.3）tg50.245式中：Z理间隙理论值；t0 塑性剪切深度，即凸模压入材料深度；裂纹斜度（度）。t0/t、与材料性质及其状态有关，其值见表5。表5 t0/t、的值材 料t0/t材 料 状 态退 火硬 化退 火硬 化软钢、紫铜、软黄铜0.50.3565中硬钢（A3、A4、2030号）0.30.254硬钢（4060号、A5、A6）、硬青铜0.20.144冲裁间隙的大小直接影响制件断面质量、尺寸精度、冲裁力、卸料力和模具寿命等。间隙过大，使断面光亮带减小，毛刺增加，冲孔尺寸增大，冲裁力减小，但模具寿命延长；间隙过小，使冲孔尺寸减小，卸料力增大，凸模磨损快，但断面毛刺减少。在经验法中，查相关手册可知，Zmin0.24，Zmax0.36。取间隙为0.240.32。（三） 凹模尺寸计算1 凹模刃口尺寸计算因为冲孔尺寸随凸模尺寸而定，所以一般是先制凸模，然后用凸模配制凹模。但由于实际情况凹模比凸模难制，所以我们常常将凸模尺寸换算到凹模上去，以凹模配凸模。计算过程类似尺寸链的计算，凸模尺寸作为封闭环，下面以制件孔尺寸d26.5为例来说明计算过程。由此可得凹模刃口尺寸，见表6。图2 刃口尺寸链D凹D26.760.24270a0，即a00.13b0.08，即b0.05表6 凹模刃口尺寸制件孔尺寸d26.5103凸模刃口尺寸d凸26.76-0.130103.43-0.210凹模刃口尺寸D凹27-0.050103.67-0.1302 凹模外形尺寸计算确定凹模的外形尺寸，可由图3、图4、图5查得凹模厚度H凹、凹模壁厚C的近似值，然后按表8和表9可查得矩形、圆形凹模的外形尺寸及工作部分最大允许尺寸，其结果见表7。表7 凹模外形尺寸凹模厚度H凹凹模壁厚C凹模外形尺寸近似值由表8得凹模尺寸孔103孔26.5A凹B凹A凹B凹32.44030163106.5200100图3 凹模外形尺寸近似确定图 图4 矩形凹模 图 5 圆形凹模表8 矩形凹模的外形尺寸及工作部分最大允许尺寸凹模尺寸A凹B凹凹模工作部分最大尺寸Lb凹模尺寸A凹B凹凹模工作部分最大尺寸Lb凹模尺寸A凹B凹凹模工作部分最大尺寸Lb504020101008050401701401008060502820120807040200140130807050382014080804024014017080806040301201007050200170130100100605030140100805024017017010010070503617010010050280170200100120707036表9 圆形凹模的外形尺寸及工作部分最大允许尺寸凹模外径D凹凹模工作孔最大直径d凹模外径D凹凹模工作孔最大直径d5012100506020120707025140808035170110图6为凹模的刃口型式，其凹模刃口高度h及后角等的值可由表10查得。其中，图（a）、（b）所示为直筒形刃口。这种刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变。图（c）、（d）所示为锥形刃口，制件废料很容易从凹模孔里出来，对刃口磨损很小，但刃边强度比图（a）、（b）所示为低。（a） （b） （c） （d）图6 凹模的刃口型式表10 凹模刃口高度h及后