冲压件模具设计常用公式
一、冲裁间隙分类表(JB/Z 271-86)
表1
二、冲裁间隙比值(单边间隙)(单位:%t)
表2
(注: 1. 本表适用于厚度为10mm以下的金属材料, 厚料间隙比值应取大些;2. 凸,凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大, 故新模具应取最小间隙;3. 硬质合金冲模间隙比钢模大20% 左右.)
注: 冲裁间隙选取应综合考虑下列因素:
1.冲床﹑模具的精度及刚性.
2.产品的断面品质﹑尺寸精度及平整度.
3.模具寿命.
4.跳屑.
5.被加工材料的材质﹑硬度﹑供应状态及厚度.
6.废料形状.
7.冲子﹑模仁材质﹑硬度及表面加工质量.
3冲裁力﹑卸(剥)料力﹑推件力﹑顶件力
F冲= 1.3 * L * t *τ(N) (公式4-1)
F卸= K卸* F冲 (N) (公式4-2)
F推= N * K推* K冲 (N) (公式4-3)
F顶= K顶* F冲 (N) (公式4-4)
其中:
L -冲切线长度 (mm)
t -材料厚度 (mm)
τ-材料抗剪强度 (N/mm2 )
三、安全系数
K卸-卸(剥)料力系数
K推-推料力系数
K顶-顶料力系数
K卸K推K顶数值见表3
表3 卸料力﹑推件力和顶件力系数
表3
注:卸料力系数K卸在冲多孔﹑大搭边和轮廓复杂时取上限值
四、中性层弯曲半径
R = r + x * t (mm) (公式4-5)
其中:
R-中性层弯曲半径 (mm)
r-零件内侧半径 (mm)
x-中性层系数
中性层系数见表4(仅供参考)
图4-1
表4 中性层系数x值
表4
注: 弯曲件展开尺寸与下列因素有关:
1.弯曲成形方式.
2.弯曲间隙.
3.有无压料.
4.材料硬度﹑延伸率﹑厚度.
5.根据实际状况精确修正.
五、材料最小弯曲半径
表5 最小弯曲半径
表5
注:表列数据用于弯曲中心角≧90﹑断面质量良好的情况
六、弯曲回弹半径及回弹角
r凸= r0 / ( 1 + K r0 / t ) (公式4-6)
回弹角的数值为
Δα = (180°-α0 )( r0 / r凸- 1) (公式4-7)
式中 r凸-凸模的圆角半径, [r凸 ]为mm;
r0-工件的圆角半径, [r0 ]为mm;
α0-工件的弯曲角度, [α0]为(°);
t-工件材料厚度, [t]为mm;
K-简化系数, 见表6
图6-1 弯曲半径较大时的弹复现象
表6 简化系数k值
表6
七、弯曲力计算
针对“v”型弯曲:
F弯=0.6kbtσb / (R + t ) (N)(公式4-8)
其中:
b-弯曲线长度 (mm)
t-材料厚度 (mm)
r-内侧半径 (mm)
σb-材料极限强度 (N/mm2)
k-安全系数,一般k=1.3
8拉深(抽引)系数
m = d/D (公式4-9)
其中:
d-拉深(抽引)后工件直径 (mm)
D-毛坯直径 (mm)
1. 无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深系数见表7
表7 无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深的拉深系数(适用08,10号钢)
表7
注:
1) 随材料塑性高低,表中数值应酌情增减.
2)--线上方为直筒件(d凸=d1).
3) 随 d凸/D 数值增大, r/t 值可相应减小,满足2r1≦h1, 保证筒部有直壁.
4) 查用时, 可用插入法, 也可用偏大值.
5)多次拉深首次形成凸缘时,为考虑多拉入材料,m1增大0.02.
八、带凸缘筒形件第一次拉深系（见表8）
表8 带凸缘筒形件第一次拉深时的拉深系数m1
表8
注:适用于08﹑10号钢
九、无凸缘筒形件用压边圈拉深系数见（表9）
表9 无凸缘筒形件用压边圈时的拉深系数
表9
注:
1. 凹模圆角半径大时 (r凹 =8 ~ 15t ), 拉深系数取小值, 凹模圆角半径小时 (r凹 = 4 ~8t ), 拉深系数取大值.
2. 表中拉深系数适用于08﹑10S﹑15S钢与软黄铜H62 ﹑ H68. 当拉深塑性更大的金属时(05﹑08Z及10Z钢﹑铝等), 应比表中数值减小1.5-2%. 而当拉深塑性较小的金属时(20﹑25﹑A2﹑A3﹑酸洗钢﹑硬铝﹑硬黄铜等), 应比表中数值增大1.5-2%(符号S为深拉深钢, Z为最深拉深钢).
十、无凸缘筒形件不用压边圈拉深系数（见表10）
表10 无凸缘筒形件不用压边圈时的拉深系数
表10
注:适用于08﹑10以及15Mn等材料
十一、有工艺切口的第一次拉深系数
表11 有工艺切口的第一次拉深系数m1 (材料:08﹑10)
表11
十二、有工艺切口的以后各次拉深系数
表12 有工艺切口的以后各次拉深系数mn (材料:08﹑10)
十三、有工艺切口的各次拉深系数
表13 有工艺切口的各次拉深系数
十四、拉深(抽引)力
F抽=3(σb + σs )( D – d - r凹)t (N)
其中:
σb-材料极限强度 (N/mm2)
σs-材料屈服强度 (N/mm2)
D-毛坯直径 (mm)
d-拉深凹模直径 (mm)
r凹-拉深凹模圆角 (mm)
t-材料厚度 (mm)
十五、孔的翻边
1. 翻边系数 K = d/D (公式4-11)
d-预冲孔直径 (mm)
D-翻边后平均直径 (mm)
图15-1
各种材料极限翻边系数见表15-1,表15-2
表15 低碳钢的极限翻边系数K
表15-1
表15-2
2. 预冲孔直径
d = D-2( h - 0.43r - 0.72t ) (公式4-12)
h -翻边高度 (mm)
r -翻边圆角 (mm)
t -材料厚度 (mm)
3. 翻边高度
h = D/[( 1-k )/2] + 0.4r + 0.72t (公式4-13)
4. 翻边口部材料厚度
t1 = t√k (mm) (公式4-14)
5.翻边力
F = 1.1tπtσs( D-d )
σs -材料屈服强度 (Mpa)
十六、设计连接器五金零件应注意的要点
1. 尺寸标注:
1)尺寸标注在最显要位置,直观,不封闭;
2)重要﹑关键尺寸直接标注,不能有累积公差;
3)尺寸公差大小应综合考虑功能及制造成本,并非越小越好,体现“该精就精,该粗就粗”一般经济公差为:下料±0.03,成形±0.05,角度±0.5°
4)重要及关键尺寸应综合考虑制程稳定性、装配、使用功能并非多益善.
5)设计基准,制造基准,测量基准相统一;
2. 形位公差:
1)基准(面或线)不应有变形
2)标注应清楚明确,方便量测;
3)设计基准,制造基准,测量基准相统一;
4)应综合考虑制程稳定性及使用要求,并非多多益善,精度一般可达到0.10;
5)很稳定的尺寸, 如下料尺寸等可以不标.
3. 结构设计及强度要求
1)材料选用满足使用要求,又方便采购的原料;
2)零件外形园角,防止滚镀表面刮伤;
3)零件应有足够的强度及刚性,防止在贮存,电镀、搬运过程中的变形及尺寸变异;
4)特殊零件,可采用多种工序组合方式,如多轴成形加工.五金模具+治具等不同方式来完成;
5)连续料带要求:
A)Carrier应有足够的强度及刚性
B)尽量采用双侧Carrier
C)注意包装时Carrier及零件是否变形
D)连续电镀的孔径、孔距特殊要求
4. 五金零件加工工艺:
1)冲裁
A)断面质量、光亮面比例大小
B)毛刺大小(一般不超过0.05)及方向,对外观、功能的影响
C)倒刺结构,不允许有园角
D)尽量避免长悬臂或长槽
E)零件平整度要求,一般为0.10
2)弯曲
A)最小弯曲半径
B)外侧龟裂的影响
C)弯起高度应大于2t,如图4-4
D)孔边距离应大于t,如图4-5,也可采用如图4-6所示工艺
F)材料方向性对使用性能的影响
3)抽引
A)形状尽量简单对称
B)R角不应太小,一般可达R0.30, 如图4-7
C)内外尺寸不可同时标注
D)表面模痕不应有苛刻要求
E)平面度一般可达0.10