冲压模具设计技术及相关资料(doc 45)

第1页共45页JIS新日铁冷轧钢板长度、宽度及厚度公差标准一般厚度公差无特别指定的场合使用表（A）对厚度公差特别精度要求时（如引伸加工），使用表（B）板厚容许公差表（A）一般的场合宽度厚度630未满630以上1000未满1000以上1250未满1250以上1600未满1600以上025未满003003003025以上,040未满004004004005006040以上,060未满005005005006007060以上,080未满006006006007008080以上,100未满007007008009010100以上,125未满008008009010012125以上,160未满009010011012014160以上,200未满010011012014016200以上,250未满012013014016018250以上,315未满014015016018020315以上016017019020022注表中（）内表示JIS无规定，仅为新日铁自订之公差板厚容许公差表（B）精度特别指定的场合厂商出货精度约在表B的一半以内宽度厚度160未满160以上250未满250以上400未满400以上010未满00100020010以上,016未满00150020016以上,025未满0020002500300030025以上,040未满0025003000350035040以上,060未满0035004000400040060以上,080未满0040004500450045080以上,100未满004005005005100以上,125未满005005005006125以上,160未满005006006006160以上,200未满006007008008200以上,250未满007008008009250以上,315未满008009009010315以上009010010011冲压技术第2页共45页冲压制品尺寸公差标准之一下列各表公差值适用于板厚6MM以内之冲制品表一下料外径尺寸标准公差普通冲压之精度精密冲压之精度修削SHAVING之精度制品外径的尺寸区分板厚区分MM10以下10以上50以下50以上150以下150以上300以下10以下10以上50以下50以上150以下150以上300以下10以下10以上50以下50以上100以下02以上,05以下008010014020002500300500805以上,10以下01201602203000300400601000120015002510以上,20以下018022030050004006008012001500200320以上,40以下024028040070006008010015002500300440以上,60以下030035050100010012015020004005006表二冲孔内径尺寸标准公差MM普通冲压之精度精密冲压之精度修削SHAVING之精度孔径尺寸区分板厚区分MM10以下10以上,50以下50以上150以下10以下10以上50以下50以上150以下10以下10以上50以下02以上,10以下005008012002004008001001510以上,20以下006010016003006010001500220以上,40以下008012020004008012002500340以上,60以下010015025006010015004005表三各孔间距离之标准公差MM普通冲压之精度精密冲压之精度孔中心距离之尺寸区分板厚区分MM50以下50以上150以下150以上300以下50以下50以上150以下150以上300以下10以下01001502000300500810以上,20以下01202003000400601020以上,40以下01502503500600801240以上,60以下020030040008010015注上述表一表三适用于纯锂、铜、软钢板等一般冲压用材料当6MM时不适用本表冲压技术第3页共45页冲压加工制品尺寸公差标准之（二）本表适用于冲孔、下料、弯曲、引伸加工等之一般尺寸公差一冲孔、下料、弯曲、引伸之冲床加工一般公差标准单位（MM）公差等级尺寸区分A级B级C级D级E级30以下01001502504006030以上,120以下015025045070110120以上,315以下020040060100160315以上,1000以下0300701101802801000以上,2000以下050110180300450二冲床实施弯曲加工时,弯曲角度之一般允许公差标准公差等级尺寸区分B级,C级D级,E级直角90弯曲12其他类弯曲153备注本公差摘自日本三住商事株式会社FACE8485P565冲压技术第4页共45页冲压材料机械性质（一）抗剪强度KG/MM2抗张强度KG/MM2材料名称软质硬质软质硬质SPCC（冷轧钢板）26以上26以上28以上28以上SPCD（冷轧钢板）计算上一般取计算上取计算上取计算上取SPCE（冷轧钢板）3235323540454045SPCEN（冷轧钢板）3235323540454045SPHC（热轧钢板）计算上一般取计算上取计算上取计算上取SPHD（热轧钢板）3540354045504550SPHE（热轧钢板）3540354045504550深抽用铁板30353238铁板324045钢板455055606070钢01C25323240钢02C32404050钢03C36484560钢04C45565672钢06C56727290钢08C72909090钢10C80105100130SS342736273633443344SS413342334241524152SS504049404950625062SS5544以上44以上55以上55以上矽钢片45565565不锈钢板SUS52566570镍板NI2544505763银板AG1926洋银CUZNNI2836455635455570铜板1822253022283040BS黄铜CUZN2230354028354060PB青铜3240406040505075铅PB225冲压技术第5页共45页冲压材料机械性质（二）抗剪强度KG/MM2抗张强度KG/MM2材料名称软质硬质软质硬质锡SN3445纯铝AL71113188121722杜拉铝22382648亚铅锌ZN12201525织维35354848磷青铜PBP40505062磷青铜弹簧用PBS45554870PS树脂3555PVC树脂3050FENOL树脂2060TEFRON板1020天然橡胶1560附表各种材料在剪切过程中切之入率计算能量用（本资料参照日本三住FACE8485年版P569）材质切入率材质切入率铅PB50钢015038锡SN40钢024028纯铝AL6030钢033322亚铅锌ZN5025钢042717铜3055钢06209黄铜2050钢08155热轧钢板SPHCDE6038钢10102冷轧钢板SPCCDE6038矽钢板30深引伸用钢板6038镍NI55构造用钢板SS414028构造用钢板SS344028备注相同的标材质冲模间隙越小,切入率越大冲压技术第6页共45页下料料边之设计基准1下料工程为求材料能作最经济的有效利用各料边、切边尺寸应详细检讨2送料之搭边、切边尺寸受下料制品形状、冲床行程数、板厚、材质等到诸多条件的影响。3料边大小之设计基准是须能确保正确的送料，冲胚不致有缺口及料胚不致发生明显变形之三原则下为决定料边大小之基准一般金属单列冲压之料边曲线部R15MM或2T以上锐角部R15MM或2T以下直线部或平行部送料切边A缘切边B送料切边A缘切边B送料切边A线切边B形状切边制品大小WDL取大者A1最小值MMB1最小值MMA21A22B21B22A3最小值MMB3最小值MM07T0608T0815A113A115B113B108T1010T121T0812T1215A113A115B113B110T1212T1612T1214T1815A113A115B113B112T1515T2013T1816T2415A113A115B113B115T2017T2525040015T2418T3015A113A115B113B117T2520T301A21送料向锐角尖端相隔之距离2A22,B22,锐角部与直线或圆弧曲线相隔之距离3制品大小是由D、L、W三者中最大者为主4上表亦适用于多列冲压之场合5在多列错排反面下料之场合,上表值再增大30506对于纤维,赛璐璐材料,上表值再增大207对于云母、酚旗树脂之材料,上表值再增大408对于矽钢片之材料,上表值再增大50冲压技术第7页共45页切断边缘或修边尺寸之设计基准T板厚R最小冲孔直径DMINMMDMIN4TKSM/CT材料板厚MMKSM材料的抗剪强度KG/MM2C模具冲头工具钢的抗压（压缩）强度KG/MM2例冲压ZMM厚的硬质黄铜板，冲头，母模当选用SKH9高速钢时，求其最小允许冲压孔径解大ZMM硬质黄铜板的抗剪强度KSM3540,取35KG/MM2高速工具钢的抗压强度C400KG/MM2所示DMIN4TKSM/C4235/40007MM冲压技术第10页共45页标准圆形冲头各部尺寸规格参照日本金属协会规格冲模用冲头M系列规格D0010D1MSD2002S003L060210204,6,840,50,60204040009000478,1340,50,60205050009000488,1340,50,60,7020508,1340,50,60,70506060009000498,1340,50,60,7060808001200061113,1950,60,70,808010010001200061313,1950,60,70,8010013013001500071613,1950,60,70,8013016016001500071919,2550,60,70,8016020020001800082319,2550,60,70,8020025025001800082819,2550,60,70,80冲压技术第11页共45页剪断加工之受力分析剪断过程受力曲线及被加工材料之变形图0A冲头刚压到材料,并产生材料似圆弧式之凹陷,剪断荷重小A若系下料的场合则斜角应作在下模DIE上冲压技术第13页共45页影响冲剪力量诸因素KSKSK1K2K3K4K5K6K7KS影响冲剪力量之诸因素之积K1材料剪断抵抗因素105K2冲模刀刃部之磨耗系数110K3上下模具间隙及材料润滑因素110K4动负荷系数100SPM以下105101200SPM115201300SPM140K5剥料力系数107一般剥料力约为剪断力的2520K6防止翘曲之逆压系数105K7精度补正系数105110系数表SPM普通冲压精密冲压100以下157190101200172200201300210250注在100SPM以下的普通冲压加工,一般KS系数取13所谓普通冲压对孔加工而言,是指其尺寸公差超过01MM以上,剪断面30以下者而言精密冲压对孔加工而言是指其孔径公差在01M以内,剪断面在50以上剪切加工中,为使料片分离冲头必须进入母模中一定的深度X,即表示当材料厚度为T时,则在下死点上方TTX时冲床即已受阻抗材料厚度T05MM以下050MM1530MM31MM以上下死点上方TMMT05T08T10T15冲压技术第14页共45页冲压在偏心负荷状况下之允许荷重PKL偏心负荷时之允许荷重PATONSLZE注P冲床之公称压力TONS在单曲轴冲床使用上,PA冲床之允许偏心荷重TONS绝对避免有偏心负荷K设计系数1013一般保守上取K10之情况发生,因在该情E冲压负荷中心与冲床中心之偏心距离MM形下,将造成滑块导路L两连杆之中心距离双曲轴时MM面的急剧不平均磨损或连杆合铜长度在单曲轴时MM例2001535020500156501880010负荷中心位置XC476。92MM1520151810偏心荷重距离E500476922308MM10010600假设本冲床之公称压力为100TONS,则偏心2308MM之情形下其允许荷重PA9285TONS60022308实际荷重P1P2P3P4P578TONSPMAX故本冲压情形下并无超负荷发生冲压技术第15页共45页剪断加工所须之工作能量EWEWMTPMAXKGMM补正系数值（下表参照）T材料厚度（MM）PMAX最大冲剪荷重（TONS）（P12参照）EWPDSMTPMAX能量补正系数值M本表摘自日本加工一补正系数值材料别M一般材料063硬质材料弹簧钢045压延硬质材料030纯铝软质076铅、锡、亚铅（锌）（软质），铜（软质），黄铜（软质）钢板（硬质）C在02以下,钢板软质C在01以下064纯铝硬质,铜硬质,矽钢板软质钢板软质C在0203050亚铅锌硬质,黄铜硬质钢板硬质C在0307045钢板软质C在04以上钢板硬质C在06以上040注补下系数值M之来源,亦可视为切入率值所谓切入率即表示在剪切过程中,在材料即将被撕断时亦即剪断面之终点,拉断面之起点冲头进入材料中,深度与材料全厚度之比例亦即在剪断过程中之实受力长与板厚之比值各种材料切入率之值请参照冲压材料机械性质二之下半段P5之下半段冲压技术第16页共45页冲床飞轮保有及放出能量之计算飞轮在一个工作循环中所释放出之能量EKEK飞轮释放能量KGMEXEF11X2EE飞轮放出之有效能量KGMEF142104GD2N2当飞轮材料为FC时EX各被动部抵抗之能量,一般不计其中GD2与D4D4B有关即飞轮外径、内径、宽度飞轮在各SPM下之速度减少率X值冲床每分钟行程数SPM飞轮速度减少率X冲床每分钟行程数SPM飞轮速度减少率X10以下182550100811102013201002007920301216200以上5730501013例某曲轴式30吨动力冲床之飞轮保有能量EF451KGM,假设该冲床之行程数为45SPM,试求该冲床飞轮放出之有效能量为多少注EF451KGM系与飞轮之外径、内径、材质、回转数有关解冲床之SPM为45,由上表查得X11EKEF11X24511101124510207994KGMEEEKEX94KGM结论该值表示冲床在加工时无论冲剪、弯曲、引伸其各工程所算出之EW（工作能量）总和须小于94KGM。冲压技术第17页共45页如何选择冲床之（一）冲剪、下料之场合在冲剪下料之场合，选择冲床须考虑下列因素（）公称压力大小SPMAX，并考虑偏心负荷情形下之允许荷重。（）扭矩能力（即能力发生点）之考虑该冲床在下死点上方处须产生较MAX为高之压力。（）飞轮在一个工作行程中所释放出之有效能量EE须大于工作能量EW。冲床能力曲线及冲剪加工力量曲线之相互关系图斜线区域内表示剪切所需之工作能量EW圆右之斜线域内有部分区域超出能力曲线图外,即表示冲床之工作能力不足冲压技术第18页共45页各种材料的最小弯曲半径RMIN/T退火、标准材料加工硬化材料弯曲线方向弯曲线方向材料特性相当之材料代号压延方向垂直压延方向平行压延方向垂直压延方向平行极深延伸用钢板SPCE002T03T05T冷轧钢板C006012B28KG/MM2SPCC,SPCD004T04T08TC012022或B3742KG/MM201T05T05T10TC022032或B4250KG/MM202T06T06T12TC032042或B5060KG/MM2S35C03T08T08T15TC042052或B6072KG/MM2S45C,S50C05T10T10T17TC052060或B7082KG/MM2S55C,S60C07T13T13T20T钢铁系C0810光面特殊钢板SK412T20T20T30T退火材SUS30405T10T10T18T18CR8N抗拉强度B67KG/MM21/2HSUS30430T45T45T退火材SUS41007T15T15T25T不锈钢系13CR01C抗拉强度B52KG/MM21/2HSUS41030T50T50T纯铝退火1/4H,1/2HB815KG/MM2A1100002T03T08T高张力纯铝软质B2025KG/MM2A2024T30T30T200时,D最小0039DDZMM初引伸下模孔圆弧半径D之值如下下模入口圆弧角相对板厚T/D100D20151510100606030301无FLANGE之圆筒47T58T69T710T813T有FLANGE之圆筒610T813T1016T1218T1522T当使用良好引伸性材料及选用适正的润滑剂时,选用小值P与D一般均采用相同大小,或P稍取小些DN10608DN2IED20608D1冲压技术第35页共45页引伸冲模间隙设计基准表一圆筒形引伸冲模间隙板厚T引伸加工之条件单边冲模间隙无押料板之浅引伸（10105）有押料板之第1次引伸（105115）再引伸（110120）成形（仕上）引伸（105110）必须均一侧壁厚之整形（）加工（0910）侧壁厚不要求,只求外形之引伸（1420）表二软钢板SPC,SPH类引伸之冲模间隙板厚T板厚MM第一次引伸再引伸成形（仕上）引伸04以下1071091081101041050413108110109112105106133211011211211410710932以上112114115120108110不锈钢板、马口铁、板之材质采用表（二）的1113倍铝合金材质之料厚13MM以下时采用表二的096倍,13MMT以上时,采用表二即可青铜、黄铜亦可使用表二之值表三角筒长方形、方形引伸之间隙板厚T引伸加工之条件单边冲模间隙第一次绞引伸110135T再绞引伸120140T成形仕上绞090110T轧薄绞080090T注角筒场合一般转角及直线部之间会有所变化,待试模后修正之冲压技术第36页共45页引伸加工之1气孔直径设计,2最大引伸速度VMAXA引伸加工为避免冲头底面与料片间会产生真空而造成脱料之困难故在冲头底面钻一通气孔,以清除真空压力其孔径大小与引伸冲头直径之关系如下冲头直径MM50以下50100100200200以上气孔直径MM565810B各种材料之允许最大引伸加工速度VMAX材质VMAXM/MIN不锈钢SUS12铝合金14软钢24铜45亚铅45纯铝53黄铜60引伸加工速度VNVSZR/S1M/MIN5000N冲床之SPM（每分钟行程数）S加工行程长（即工件高度）MMZR冲床之行程长MM冲压技术第37页共45页引伸加工受力状态解说图左平板引伸冲头荷重与行程曲线图图右再引伸冲头荷重与行程曲线图曲线1系软质铜之引伸受力状态曲线2系半硬质铝引抻受力状态曲线3系软质铝引伸受力状态说明1初引伸加工随着工程之进行产生加上硬化现象,因而材料之变形抵抗随之增大,胚料支持板压料板之接触体积逐渐减少2初引伸之最大冲头荷重PMAX约发生在行程之途中一半深度3但对于抗张强度较大之材料,其平均变形抵抗也较大,故加工硬化亦较为显著,其最大冲头荷重PMAX发生之时间有向后期之趋势再引伸加工之最大冲头荷重一般发生在末期图右参照冲压技术第38页共45页引伸力计算基准一无附凸缘时1圆筒形无FLANGE初引伸PMAXD1BK1PMAX最大引伸力KGK1,K2引伸力系数下表再引伸PMAXD2BK2B材料之抗张强度KG/MM2T板厚MM2扁圆形无FLANGD1初引伸冲头直径MM初引伸PMAXDF1TBK1D2再引伸冲头直径MMDF1扁圆形初引伸冲头平均直径MM再引伸PMAXDF2TBK1DF2扁圆形再引伸冲头平均直径MM钢板初引伸力系数K1值D1/DT/D04508505005205506006507007508050095085075065060050042035028020201101000900800750600500420350251211010009008006805604703703008110100090075060050040033051101000820670550450360211009007506005004001110090075060050当初引伸冲头圆弧角P46T时,K1值为上表的105倍钢板初引伸力系数K1值DD2/D1T/D0707207507808008208508809009250085070060050042032028020015012201100900750600520420320250200141211009007506205204203002501608100082070057046035027018051100900760630500400300200210008507005604403302301110100082068055040030当再引伸冲头圆弧P取小值时,K2系数取上表的105倍第三引伸工程之后若无中间制程退火时,则K3,K4值取上K2表各系列中之最高值冲压技术第39页共45页引伸力计算基准之（二）附凸缘时长方形筒状（1）附FLANGE圆形筒PMAX最大引伸力KG初引伸PMAXDPTBKFDP圆筒冲头直径MM（2）附FLANG圆锥体或球壳DK圆锥最小直径或球壳半径MM初引伸PMAXDKTBKFKF引伸力系数（见下表）（DF为凸缘直径）B材料引张强度KG/MM2T板厚MM钢板引伸力系数KF值（附凸缘时）DP/DDF/DP035038040042045050055060065070075301009083075068056045037030023018281110090083075062050042034026020251110090082070056046037030022221110090077064052042033025201110085070058047037028181109508006505304303315110900750620500401310085070056045FLANGE部分若使用抑压力板时,KF值按上表再增加10203长方形筒之引伸力PMAXBT21C1LC21角形容器四周角圆弧半径MML直边部全长MMT板厚MMC1系数05当非常浅之引伸时25当抽形深度为1的56倍时B材料之抗张强度KG/MM2C2系数02冲模间隙充分,无抑压力板时03抑压力为PMAX/3程度时10非常难引伸时冲压技术第40页共45页引伸加工押板力抗皱压力计算基准抑皱压板力Q圆筒初引伸加工时Q下限抑皱压力KGQ/4D2D1ZD12QQ单位面积下限抑压力MM2D圆形下料直径MM圆筒再引伸加工时D1第一次引伸母模穴直径MMQ/4DN12DNZDN2QD1第一次引伸母模穴直径MMDN第N次引伸母模穴直径MMDN1第N1次引伸母模穴直径MMDN第N次引伸母模穴圆角MM注依1984年12月期日本持技术第22卷第13号P39后记载对于SPCE材而言,随逐次引伸加工所起之加工硬化Q值亦随之渐增即初次引伸Q1027KG/MM2第2次引伸Q2034KG/MM2第3次引伸Q3049KG/MM2初次引伸加工各种材质之下限面压值Q材料别QKG/MM2软质碳钢T05MM020025铝纯铝003007铜008014黄铜011021不锈钢SUS030045青铜020025铝合金014070冲压技术第41页共45页引伸加工之能量（EW）计算EWCDPMAXHPMSMEW引伸加工所须之能量KGMPMAX最大引伸力TONSH引伸加工制品之高度MMSM模垫之压力TONSPM模垫之压力TONSCD能量系数详见下表引伸率050055060065070075080085090095CD080080077074070067064064064064本表之CD值适用于圆筒形,引伸率D/D长方形等引伸率T1/L例欲将2MM厚之SPCD钢板引伸为5830H之筒形物,求其所需之能量EW假设下料外径为104,B40KG/MM2解引伸率58/1040558CD08T/D1001923CD075PMAXD1TBK15824007510933KG10933TPM/4D2D2D2G假设D8,G025/4104262282025929KG0929TEWCDPMAXHPMSM081093330092930290262KGM冲压技术第42页共45页印MARKING、定寸加工SIZING压力计算浮花压制EMBOSSING、压印COINING摘自图解型构造之设计太田哲著P237PAPKGA模具表面与材料接触之全投影面积MM2P静态的单位面压KG/MM21P值表下表是指静的压力,适用于时节式及液压式冲床之慢压加工,但对于使用曲轴式冲床加工时,P值应取下表的15倍材料别抗张强度KG/MM2印MARKING浮花压制EMBOSSING定寸分级加工SIZING压印COINING纯铝8105858812铝合金1832151435铜板软质212420301025609080120铜板硬质3050100150黄铜板29412030203060100150180钢板软质28423040354080130180230不锈钢板沃斯田铁系537760806090150250250320纯镍404530502535100150160180洋银CUZNN1354530402540120170180220MARKING打记号,刻印分级加工,定寸加工SIZING在模具中将部品的全体或一部分强压,使材料产流动,增加制品精度谓之SIZING