冲裁模刃口尺寸的简化计算方法

1、冲裁模刃口尺寸的简化计算方法王军1,2陶松柏1(1华中科技大学机械学院,湖北武汉430000;2武汉职业技术学院机械系,湖北武汉430074摘要:结合模具技术发展的现状,探讨了对冲裁模刃口尺寸作简化计算的可行性,并提出了一种简化计算方法。关键词:冲裁模;刃口尺寸;计算冲裁模是冷冲压模具中最为典型的一种模具类型,也是在模具设计和生产过程中所占比重最大的一类模具。在冲裁模的所有设计要求中,模具的冲裁间隙是最重要的技术要求,它决定了冲压件的断面质量、模具的使用寿命和模具的制造成本。而模具的冲裁间隙直接决定于冲裁模凸、凹模的刃口尺寸,同时,冲裁模的刃口尺寸还决定了冲裁件的尺寸精度,因而,刃口尺寸的计算

2、在模具设计过程中必须认真对待,在模具设计手册和冷冲模设计的教材中,都对模具刃口尺寸计算做重点介绍和讨论。1冲裁模刃口尺寸计算的原则根据冲压成形过程中冲裁断面的形成机理及对冲裁制件的检测方法可知:落料件的检测尺寸为其大端尺寸,而此尺寸等于落料凹模的刃口尺寸(金属件,下同;冲孔件的检测尺寸为小端尺寸,而此尺寸等于冲孔凸模的尺寸。此外,考虑到冲裁过程中,凸、凹模的摩擦磨损,将使凹模类尺寸越来越大,而凸模类尺寸越来越小,因而,冲裁模刃口尺寸计算时,还应对此因素加以适当考虑,以保证模具的使用寿命。由此,在决定模具刃口尺寸及其制造公差时,需按下述原则进行考虑:(1落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸,冲孔件尺寸决

3、定于凸模刃口尺寸。因此,设计落料模尺寸时,以凹模为基准件,冲裁间隙取在凸模上;设计冲孔模尺寸时,以凸模为基准件,冲裁间隙取在凹模上。(2考虑到冲裁中凸、凹模的磨损,设计落料模时,凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸;设计冲孔模时,凸模基本尺寸应取制件孔的收稿日期:2002-11-25尺寸公差范围内的较大尺寸。(3确定冲裁刃口制造公差时,要适当考虑制件的公差要求。刃口精度要求过高,则增加模具的制造成本;刃口尺寸精度要求过低,则可能使冲压制件不合格。2常规模具刃口尺寸计算方法由上述原则,常规的模具刃口尺寸计算方法如下(公式中未区分凸、凹模分开加工与配制加工:(1对落料尺寸,则:D d =(

4、D m ax -X !+"0dD 1=(D d -Z m i n 0-"1(2对冲孔尺寸,则:d 1=(d m i n +X !0-"1d d =(d 1+Z m i n +"d0d (3对孔距尺寸,则:L d =(L m i n +0 5! 0 125!(4为保证冲裁间隙,上述计算完成后,还需按"1+"d !Z m ax -Z m i n 进行校核。若不满足,应适当调整凸、凹模的制造公差"1、"d 。以上各式中:D d 为落料凹模基本尺寸;D 1为落料凸模基本尺寸;D m ax 为落料件最大极限尺寸;d d 为冲

5、孔凹模基本尺寸;d 1为冲孔凸模基本尺寸;d m i n 为冲孔件的最小极限尺寸;L d 为同一工步中凹模孔距基本尺寸;L m i n 为制件孔距最小极限尺寸;!为制件公差;Z m i n 为凸凹模最小初始双面间隙;"1为凸模下偏差;"d 为凹模上偏差;X 为制件公差等级系数(当制件标准公差等级为I T 10以上时,取X =1;当制件标准公差等级为I T 11!13时,取X =0.75;当制件标准公差等级为I T 14时,取X =0.5。例:图1所示冲压制件,其材料为235钢,料厚t =0.5mm ,模具刃口尺寸的计算结果如下:45电加工与模具2003年第2期经验交流对36

6、0-0.62mmd=35.69mm=35.62mm对6+0.l2mmd=6.09mmd d=6.l6mm对l80.09mmL d=l80.023mm图l冲压制件图(=0.5mm但此计算方法存在下述不足:(l操作难度大。此计算方法符号多、公式多、计算烦琐、工作量大,对初学者来说难以适从,在模具设计的课程教学过程中,此问题尤其突出。(2使冲裁间隙神秘化。我们强调在冲裁加工过程中冲裁间隙的重要性,但并不能使冲裁间隙的保证绝对化。刃口尺寸计算完成后按公式:!+!d!Z m ax-Z m i n进行校核(极值法,完全互换,实际上未充分考虑模具零件的制造特点,并使冲裁间隙神秘化、绝对化,对学生在将来的工作

7、中解决实际问题不利。(3此计算方法已与现代模具技术的发展不相适应。其一,现代生产的生产批量正在不断减小,这已是不争的趋势。其二,现代模具材料的高性能,使模具的使用寿命在正常情况下,基本上只决定于凹模洞口的结构尺寸,而因刃口磨损(断面尺寸导致的冲裁间隙变化可基本不考虑,特别是进入正常磨损阶段后。其三,现代模具加工手段的广泛采用,数控装置提供的刀具补偿功能,使模具零件的加工简单化,从而使得模具刃口尺寸的计算也可实行简化。3模具刃口尺寸的简化计算方法如前所述,简化模具刃口尺寸的计算方法是必要的,也是完全可行的。考虑到数控编程时的尺寸取值原则(中间尺寸,并遵循模具刃口尺寸计算的原则,以保证制件的精度要

8、求为前提,冲裁模具刃口尺寸的计算可简化为仅计算冲裁模基准件的尺寸即可。其计算公式可表示如下:对落料件:d=m0.0l mm凸模按凹模配间隙Zm i n!Z m ax。对冲孔件:d=dm0.0l mm凹模按凸模配间隙Zm i n!Z m ax。对孔距尺寸:L=Lm0.0l mm在有特殊要求的情况下(如精冲模,可按件配过盈,再由钳工修光配间隙。以上各式中:d为落料凹模尺寸;m为落料件中间尺寸;d为冲孔凸模尺寸;dm为冲孔件中间尺寸;L为模具孔距尺寸;Lm为制件孔距中间尺寸。对例图l,即有:(l360-0.62mmd0.04mm。(26+0.l2mm0.04mm。(3l80.09mmL d=l80.

9、0l mm。4结论此模具刃口尺寸的简化计算方法,充分考虑了模具技术发展的现状,大大简化了模具刃口尺寸的计算工作,便于学习和掌握,完全能满足模具设计的要求,实践证明是一种可行的方法,可推荐使用。若进一步探讨的话,完全可能在模具设计过程中,省掉刃口尺寸的计算,模具的设计者只需提供该模具的产品鉴定图,模具零件数控加工时,工人按产品的鉴定图编程、加工,即可得到合格的模具工作零件,从而使模具的设计、制造简单化。参考文献:上海科学技术出版社,l99855经验交流电加工与模具2003年第2 期 冲裁模刃口尺寸的简化计算方法作者:王军, 陶松柏作者单位:王军(华中科技大学机械学院,湖北武汉,430000;武汉职业技术学院机械系,湖北武汉,430074, 陶松柏(华中科技大学机械学院,湖北武汉,430000刊名:电加工与模具英文刊名:E