厚板小孔冲裁模设计

摘要 通过对厚板小孔零件的工艺分析，得出该类零件在冲裁过程中存在的难点，并相应地设计出符合要求的模具结构。

关键词 厚板小孔；工艺分析；模具结构

中图分类号TH16 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0143-02

The Punching Mould Design of Plank Pinhole

XIANG Guoling

YongZhou Vocational-Technical College，Hunan，Yongzhou425000

Abstract Hole through the thick part of the process of analysis, the type of parts in blanking the difficulties existing in the process and, accordingly, designed to meet the requirements of the mold structure.

Keywords Plank pinhole；Process Analysis；Die structure

0 引言

图1为一生产企业加工的零件，该零件采用的材料为35钢，要求大批量生产，加工前进行调质处理且硬度在17HRC~23HRC。从图中可知该零件上有六个厚度为5.4mm，尺寸为Ø5.２的通孔且其位置精度要求比较高。

1 产品的工艺分析

1.1 工艺析

从图中可知该零件上需加工的小孔尺寸精度和位置精度要求较高且需大批量生产因此不能采用一般的钻削加工而应采用冲压的方式比较好。在冲裁中冲小孔就是指冲孔孔径小于或接近于材料厚度的冲裁，该孔的直径为Ø5.2mm，其厚度为5.4mm，因而其孔径和厚度大致相等，但是相对来说又比较厚，因此把它归于厚板小孔冲裁。在厚板小孔冲裁中由于凸模受力不均容易引起压杆失稳而导致凸模折断，限制了模具的使用寿命，因此首先应对冲小孔凸模进行强度计算和设计出合理的凸模长度。

1.2 工艺参数的设计

1.2.1 确定凸模的长度

由于小孔冲裁中凸模极易折断，缩短凸模的长度可相应增加冲裁的稳定性。

根据经验公式：

F=1.3Ltτ=1.3×2πdtτ

式中：F为冲裁力；

L为冲裁力周边长；

t为材料厚度；

τ为材料抗剪强度，35钢取τ=450MPa；

d为凸模的最小直径；

则有F =1.3×2×3.14×5.2×5.4×450

=103160（N）

又有Lmax≤270==22.67（mm）

式中Lmax为有导向装置的凸模许可的最大长度取凸模设计长度L=18mm

1.2.2 校该凸模强度

该冲孔凸模采用圆形凸模，材料为Gcr15

对于圆形凸模且d≈t则凸模强度

б=4（）τ=4××450=1800（Mpa）

查表可知对于合金钢的许用应力[б]可取1 800~2 200Mpa则有б≤[б]，其强度满足要求。

2 模具结构及设计要点

2.1 模具结构及特点

对于厚板小孔冲裁既具有小孔冲裁的特点同时由于材料厚度相对比较厚，因此在冲压过程中需要比较大的冲裁力；采用普通的小孔冲模不能达到预定的冲裁效果。为此，应设计出适合厚板小孔冲裁的模具结构如图2所示。

由零件图中可知加工孔Ø5.２的尺寸精度和位置精度要求比较高，首先在压料板17与上模座11之间，增加了一对小导柱15，以提高凸模8在冲裁过程中的运行精度；其至为了使制品材料在冲裁过程中处于三向受压状态，以降低冲裁初期因材料拉伸而造成的凸模受力不均的影响，结构中的压料弹簧选用矩形弹簧；同时还在该模具结构中采用了浮动模柄，以减少设备精度对冲裁间隙和产品质量的影响；最后考虑到在冲裁过程中由于冲裁力较大，模具中设置了粗大的限位柱；下模座也按加厚设计。

2.2 设计要点

凸模阶梯过渡处不允许有应力集中点，圆角R全部磨出并抛光，不允许有锋利的刃口，冲裁刃口由R0.1圆角过渡，硬度为55HRC~58HRC。四根限位柱的长度公差取0.02mm为宜，以保证力量的均匀性；压料弹簧的预压缩量以压缩弹簧总长度的3%~5%为宜，以保证压料弹簧有足够的预压力。凹模的定位间隙应控制在0.02mm~0.04mm，6个凹模孔的位置度公差取0.02mm，以保证制品的位置度。各个冲孔凸模在压料板上的过孔位置精度应比较高，而且与相应冲孔凸模的配合间隙应适当，其双边间隙宜控制在0.02以内。

3 工作过程

将工件放在卸料品4上，由冲孔凹模5定位。上模下行，压料板17先压住制件，使其贴紧凹模面，上模继续下行，增大压料力，同时进行冲裁。冲裁结束后，上模上行，压料弹簧10推动压料板17协助凸模从制件孔中退出，卸料弹簧3将制件顶出凹模面。

4 结论

经生产实践证明，该模具冲孔质量稳定，生产效率高，安装调整方便，结构合理，动作可靠，其结构可为类似零件的冲压模具设计起到一定的借鉴作用。

参考文献

[1]薛翔编著.冲压模具设计制造难点与窍门[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]王新华编著.冲模设计与制造实用计算手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3]周大隽,等编著.冲模结构设计要领与范例[M].北京：机械工业出版社，2005.

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