冲裁凸模的强度计算

1、（产品数据）冲裁凸模的强度计算在冲裁加工中，有时会发生凸模刃部折损和肩部硫损等问题。这些问题大多是白于零件的技术数据不足，以及冲裁工具的材质利形状选择错误所引起的。为了减少这些问题.并考虑到工具钢的疲 劳强度和用部的应力臬中等本页列出了正确使用凸模的基准。1. 冲裁力的计算冲裁力P kgfP= tr :冲裁轮卿故度mm（圆形的侑况nF = rTd）t :材料的板厚mmr :材料的航越皤度kgfmm2（t0.8x抗拉强度吐）例1左板厚为1.2mm的高張力锅板（抗拉强SB0kgf/mm2） 上冲出直径为2.8mm的圆孔情况下，最大冲裁力P为在P=5tr中坑前强度r=0.8x80=64 kgf/in

2、m2P=3.14x2.8x1.2x64=675kgf2. 凸模刃部的破损施加于刃部的应力o kgf/mm2匚zi r-did了、 /（a）say凸榄（b頁料型凸模(Hi1)a =P/AP:冲裁力.A；凸模截面面积(a) 眉型凸模6=4 t r/d (2)(b) 顶料型凸模uj=4d t r/(d2di2) (3)例2使用启型凸模SPAS6-50-P2.8顶料型凸模SJAS6-50-P2.8（dl尺寸根据为0.7）时，求取凸模刃部的破损可能性。（冲栽条件与例1相同。）6）肩型凸模则根据公式（2）o s=4X 1. 2X64 / 2. 8= 1 lOkgf / min2（b）顶料型凸模则根据公式（

3、3）o J=4X2.8X1.2X64 / （28一0 7*）= 117kgf/nun2根据图2, os为110kgf/mm2时，SKD11凸模约9000冲次时凸模的刃部有可能发生破损。此外，将材料更换为SKH5】后，发生可能性 提高到4万冲次左右。顶料型凸模也可以同样方法求得破损发生可能性，但由于其哉面面枳较小，因此5000冲次左右即发生破损。使用时，使施加于凸模的应力。低于凸模材质的许用应力则不会发生械损。（根据模具精度、模具结构、被加工材料的规格偏差、凸模的表面光洁度、热处理等条件的不同会有所变化，请将该图作为参考标准。）（图2工具钢的痰劳特性吾乡：塑性与ftUT 19-204 (1978

4、)冲裁数（次）（表1）各种材料的抗勇强度、抗拉强度材料抗剪强度T(kgf/mm2)抗拉强度oB (kgf/mmz)软质硬质软质硬质铅232.5 4锡3445铝71113 1681217 22硬铝22382648锌12201525铜18 2225 3022 2830 40黄铜22 3035 4028 3540 60青铜32 4040 6040 5050 75白铜28 3645 5635 4555 70银1926热轧钢板（SPH18）26以上28以上冷轧钢板（SPC13）26以上28以上拉深用钢板30 3528 32结构用钢板（SS330）27 3633 44结构用钢板（SS400）33 4241

5、 52钢 0. 1%C25323240“ 0. 2%C32404050“ 0. 3%C36484560“ 0. 4%C45565672“ 0. 6%C56727290钢 0. 8%C729090110“ 1.0%C80105100130硅钢板45565565不锈钢板525666 702544 5057 63革0. 60. 8云母厚0. 5mni8厚 2mm5纤维918桦木材料2*N)=kgfX9. 80665（Schuler 公司、Bliss 公司）3. 最小冲裁直径最小冲裁直径dmin.dmin=4tt /aq :工具钢的銭勞强度kgf/mm2 例3可以用SKH51凸模在板厚为2mm的SPC

6、C 冲孔10万次以上的最小冲孔直径为dmin=4t t / a=4x2x26/97= 2.1 mmSKH51的10万次疲劳强度根据图2, b为97 kgf/mm2 根据图釘t为26kgf/mm2（图3）冲裁的加工限度100圖GO4020012345凸樱言年/板障（n4. 由纵弯曲引起的破损纵弯曲负荷pkgfP=nn2El Or i =v nn2El P (6)E :纵弹性系数kgf/mn*SKD11 :21000 SKH51 :22000HAP40:23000.V30:56000 n :系数n=1 :无卸料导向件n=2 :有卸料导向件I :截面2次扭矩mm4冲孔为圆形的情况下1= nd4/64

7、 :凸模的刃部长度min 从该欧拉公式可以看出，若要提高纵弯曲强度匕使用卸料导向件，釆用纵弹性系数较大的材质(SKD-SKH-HAP),并将刃部的长度缩 短后即可。纵弯曲负荷P表示的定凸模受到纵弯曲负荷发生磁损时的值，选定凸模时必须考虑安全系数为35。冲小孔时，选择凸模时特别需要注意纵弯曲负荷和施加于凸模的应力。例4即便用直杆型凸模在不锈钢板SUS3O4(板厚lmm,抗拉强度a b = 60kgf / mm2)上用直杆型凸模(SKDU)冲8的孔 也不会发生纵弯曲时，求其全长。(5)根据公式 =vnn2EI/P=v2x n2x21000x201Z1206 =262mm若安全系数为3.则fi=26

8、2Z3=87mm冲裁力P=nd t t= rrx8x1xO.&x60= 1206kflf 裁面2次扭矩I =瞬=警=201mm4有卸料扳导向:n=2.Jr弋a0dd凸梭固定松基准卸料瓶基准此外.若凸模固定板的厚度T=20mnit则使用全长在107nun以下的凸模，可防止纵弯曲。|s05o CM10d-2(94)凸琪的纵音曲如果是卸料板基准(将凸模固定板与杆部以问隙配合，利用凸模刃部导向)的凸模，则全长需在87mm以下。凸模材质：SKH51E=22000kgf/mm!例5采用SHAL5 - 60 - P2.00 - BC20凸模.不使用卸料导向件时 纵弯曲负荷P为P=nn2El &2= 1xn2

9、x22000x0.785/202 =426kgf=0.785 mm4无卸料导向件：n=1若安全系数为3,则P=426/3=142kgf若冲找力在I42kgf以下，则不会发生纵習曲。5. 凸缘部的破损凸缘部的破损原因正如 臬点击此处的厚板冲裁用凸模槪要中所述，主要是由于冲裁加工时产生的弹性波進成的拉力(在穿通时，相 当于冲裁负荷的拉力施加在凸模上)和应力集中所引起的。凸缘部的防硫损方法有 1.为了缓和应力集中，增大启部过渡圆弧半径。(使用厚板冲裁用凸模) 2.増大用部的强度,使其超过凸模刃部的强度。在此，我们采用方法2,求得不会使肩部破损的最佳杆径。计算法施加在凸模上的冲孔负荷P为P= ndt

10、t凸缘部的容许应力为(a) 眉型凸模的情况下o w=Pa / At= 4Pa / Ji D2(b) 顶料型凸模的情况下o w J = 4Pa / n (D jf)求得冲裁条件与例1相同时 的凸缘部强度。At：凸缘部的截面面枳nil门)眉型凸模的悄况下At = n D2 / 4(b)顶料型凸模的情况下At= n (D2M2) / 4D：杆部直径a：应力集中系数(a) 肩型凸模的情况下01=3厚板冲孔用凸模a 22斜眉凸模al.6(b) 顶料型凸模的情况下Q25(图5)凸缘部的破损(自)肩型凸橡(b|顶料娶凸模图表求值法冲裁条件pw凸模刃部P = 12.8要W = 10.6转换为g0d=2(P-W

11、)+Wnl/n= 2(12.8-10.6)+10.6n/n=12mm扳厚t=4mm 抗剪强度 r =50kgfZmm2 当总冲裁数为104时，求刀杆直径I凸模刃部的iW久性(馥损)I (图6：R求板厚t与抗剪强度t的交点a。b) 从交点a向左或右延长，求得与凸模刃部直径的交点b。交点b在冲裁数IO线下方，因此SKh SKI)均表示可以承受厅次以上的冲裁数。凸模刃部宜咎Qd （mm）20 3040468 10板SH （mm）【图6凸模刃部的耐久性（確损）I杆径的疸（图7）c）从交点a向右延长，求得与凸模刃部直径的交点c。d）从交点c向下，求得与冲裁数10线（标准.厚板用）的交点d、dc）从交点d、d向右延伸，求得杆径。由于标准凸模（SKI