冲模间隙怎么定(冲模资料常用公式及数据表)
第三章 常用公式及数据表
第四节 冲压件模具设计常用公式
- 冲裁间隙分类见表4-1
表4-1 冲裁间隙分类(JB/Z 271-86)
分 类 依 据 |
类 别 | |||||
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ | ||||
制 件 剪 切 面 质 量 |
剪切面特征 |
|
|
| ||
t=材料厚度 |
塌角深度a |
(4~7)%t |
(6~8)%t |
(8~10)%t | ||
光亮带b |
(35~55)%t |
(25~40)%t |
(15~25)%t | |||
剪裂带E |
小 |
中 |
大 | |||
毛刺高度h |
一般 |
小 |
一般 | |||
斜度β |
4°~ 7° |
7°~ 8° |
8°~ 11° | |||
制 件 精 度 |
挠角f |
|
稍小 |
小 |
较大 | |
尺寸精度 |
落料件 |
接近凹模尺寸 |
稍小于凹模尺寸 |
小于凹模尺寸 | ||
冲孔件 |
接近凸模尺寸 |
稍小于凸模尺寸 |
小于凸模尺寸 | |||
模 具 寿 命 |
较低 |
较高 |
最高 | |||
适 用 场 合 |
制件剪切面质量﹑尺寸精度要求高时采用,模具寿命较低 |
制件剪切面质量﹑尺寸精度要求一般时采用,适用于继续塑变的制件 |
制件剪切面质量﹑尺寸精度要求不高时采用,以利提高模具寿命 |
- 冲裁间隙选取(仅供参考) 见表4-2
(见下页)
表4-2 冲裁间隙比值(单边间隙) (单位:%t)
分 类 依 据 |
类 别 | ||
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ | |
低碳钢 08F﹑10F﹑10﹑20﹑A3﹑B2 |
3.0~7.0 |
7.0~10.0 |
10.0~12.5 |
中碳钢45 不锈钢1Cr18Ni9Ti、4Cr13 可伐合金4J29 |
3.5~8.0 |
8.0~11.0 |
11.0~15.0 |
高碳钢 T8A、T10A、65Mn |
8.0~12.0 |
12.0~15.0 |
15.0~18.0 |
纯铝L2、L3、L4、L5 铝合金(软态)LF21 黄铜(软态)H62 紫铜(软态)T1、T2、T3 |
2.0~4.0 |
4,5~6.0 |
6.5~9.0 |
黄铜(硬态) 铅黄铜 紫铜(硬态) |
3.0~5.0 |
5.5~8.0 |
8.5~11.0 |
铝合金(硬态)LY12 锡磷青铜、铝青铜 铍青铜 |
3.5~6.0 |
7.0~10.0 |
11.0~13.0 |
镁合金 |
1.5~2.5 | ||
硅 钢 |
2.5~5.0 |
5.0~9.0 |
(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:
- 冲床﹑模具的精度及刚性.
- 产品的断面质量﹑ 尺寸精度及平整度.
- 模具寿命.
- 跳屑.
- 被加工材料的材质﹑硬度﹑供应状态及厚度.
- 废料形状.
- 冲子﹑模仁材质﹑硬度及表面加工质量.
- 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 )
1.3 ―― 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4-3
表4-3 卸料力﹑推件力和顶件力系数
料 厚 |
K卸 |
K推 |
K顶 | |
钢 |
≦0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 >6.5 |
0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.03 |
0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 |
0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 |
铝﹑铝合金 紫铜﹑黄铜 |
0.025~0.08 0.02~0.06 |
0.03~0.07 0.03~0.09 |
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.
- 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4-4(仅供参考)
表4-4 中性层系数x值
r/t |
0.1 |
0.2 |
0.25 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.8 |
X |
0.23 |
0.28 |
0.30 |
0.31 |
0.32 |
0.33 |
0.34 |
r/t |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
6.5 |
X |
0.35 |
0.37 |
0.40 |
0.43 |
0.45 |
0.48 |
0.5 |
注: 弯曲件展开尺寸与下列因素有关:
- 弯曲成形方式.
- 弯曲间隙.
- 有无压料.
- 材料硬度﹑延伸率﹑厚度.
- 根据实际状况精确修正.
- 材料最小弯曲半径,见表4-5
表4-5 最小弯曲半径
材 料 |
退 火 或 正 火 |
冷 作 硬 化 | ||
弯 曲 线 位 置 | ||||
垂直于纤维 |
平行于纤维 |
垂直于纤维 |
平行于纤维 | |
08﹑10 15﹑20 25﹑30 35﹑40 45﹑50 55﹑60 65Mn﹑T7 Cr18Ni9 软杜拉铝 硬杜拉铝 磷 铜 半硬黄铜 软 黄 铜 紫 铜 铝锭 |
0.1t 0.1t 0.2t 0.3t 0.5t 0.7t 1t 1t 1t 2t — 0.1t 0.1t 0.1t 0.1t |
0.4t 0.5t 0.6t 0.8t 1.0t 1.3t 2t 2t 1.5t 3t — 0.35t 0.35t 0.35t 0.35t |
0.4t 0.5t 0.6t 0.8t 1.0t 1.3t 2t 3t 1.5t 3t 1t 0.5t 0.35t 1t 0.5t |
0.8t 1t 1.2t 1.5t 1.7t 2t 3t 4t 2.5t 4t 3t 1.2t 0.8t 2t 1t |
镁合金 |
加热到300~400℃ |
冷 弯 | ||
MB1 MB8 |
2t 1.5t |
3t 2t |
6t 5t |
8t 6t |
钛合金BT1 BT5 |
1.5t 3t |
2t 4t |
3t 5t |
4t 6t |
钼合金 t≦2mm |
加热到400~500℃ |
冷 弯 | ||
2t |
3t |
4t |
5t |
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4-6
表4-6 简化系数k值
名 称 |
牌 号 |
状 态 |
K |
名 称 |
牌 号 |
状 态 |
K | |
铝 |
L4, L6 |
退 火 |
0.0012 |
磷青铜 |
QSn65-0.1 |
硬 |
0.015 | |
冷 硬 |
0.0041 |
铍青铜 |
Qbe2 |
软 |
0.0064 | |||
防锈铝 |
LF21 |
退 火 |
0.0021 |
硬 |
0.0265 | |||
冷 硬 |
0.0054 |
铝青铜 |
QA15 |
硬 |
0.0047 | |||
LF12 |
软 |
0.0024 |
碳钢 |
08, 10, A2 |
0.0032 | |||
硬 铝 |
LY11 |
软 |
0.0064 |
20, A3 |
0.005 | |||
硬 |
0.0175 |
30, 35, A5 |
0.0068 | |||||
LY12 |
软 |
0.007 |
50 |
0.015 | ||||
硬 |
0.026 |
碳工钢 |
T8 |
退 火 |
0.0076 | |||
铜 |
T1, T2, T3 |
软 |
0.0019 |
冷 硬 |
0.0035 | |||
硬 |
0.0088 |
不锈钢 |
1Cr18Ni9Ti |
退 火 |
0.0044 | |||
黄 铜 |
H62 |
软 |
0.0033 |
冷 硬 |
0.018 | |||
半 硬 |
0.008 |
弹簧钢 |
65Mn |
退 火 |
0.0076 | |||
硬 |
0.015 |
冷 硬 |
0.015 | |||||
H68 |
软 |
0.0026 |
60Si2MnA |
冷 硬 |
0.021 | |||
硬 |
0.0148 |
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――― 安全纟数,一般k=1.3
八﹑ 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4-7
表4-7 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)
t/d×100 r1 r/t d凸/D |
1.5 |
1.0 |
0.6 |
0.3 |
0.1 | ||||||
1 |
4 |
12 |
5 |
15 |
6 |
18 |
7 |
20 |
8 | ||
0.48 0.50 0.51 0.53 0.54 0.55 0.58 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 0.97 0.99 |
0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.47 0.45 0.43 0.41 0.38 0.33 0.31 0.30 |
0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.49 0.48 0.47 0.45 0.43 0.39 0.34 0.32 0.31 |
0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.50 0.49 0.48 0.46 0.45 0.42 0.39 0.35 0.33 0.32 |
0.54 0.54 0.54 0.53 0.52 0.51 0.49 0.47 0.45 0.41 0.37 0.34 0.33 |
0.53 0.53 0.53 0.53 0.53 0.52 0.51 0.49 0.47 0.45 0.41 0.37 0.35 0.33 |
0.55 0.55 0.55 0.54 0.53 0.51 0.49 0.46 0.43 0.38 0.36 0.34 |
0.55 0.55 0.54 0.53 0.52 0.50 0.48 0.45 0.42 0.38 0.36 0.33 |
0.58 0.58 0.56 0.54 0.52 0.50 0.48 0.44 0.39 0.37 0.34 |
0.58 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.43 0.38 0.36 0.34 |
0.60 0.58 0.56 0.54 0.52 0.49 0.45 0.40 0.38 0.35 | |
以后 各次 拉深 |
m2 m3 m4 m5 |
0.73 0.76 0.78 0.80 |
0.75 0.78 0.80 0.82 |
0.75 0.78 0.80 0.82 |
0.76 0.79 0.81 0.84 |
0.76 0.79 0.81 0.83 |
0.78 0.80 0.82 0.85 |
0.78 0.80 0.82 0.84 |
0.79 0.81 0.83 0.85 |
0.79 0.81 0.83 0.85 |
0.80 0.82 0.84 0.86 |
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.
- 2. 带凸缘筒形件第一次拉深系见表4-8
表4-8 带凸缘筒形件第一次拉深时的拉深系数m1
凸缘相对直径 d凸/d1 |
毛 坯 相 对 厚 度 t /D×100 | ||||
>0.06~0.2 |
>0.2~0.5 |
>0.5~1.0 |
>1.0~1.5 |
>1.5 | |
≦1.1 >1.1~1.3 >1.3~1.5 >1.5~1.8 >1.8~2.0 >2.0~2.2 >2.2~2.5 >2.5~2.8 >2.8~3.0 |
0.59 0.55 0.52 0.48 0.45 0.42 0.38 0.35 0.33 |
0.57 0.54 0.51 0.48 0.45 0.42 0.38 0.35 0.33 |
0.55 0.53 0.50 0.47 0.44 0.42 0.38 0.34 0.32 |
0.53 0.51 0.49 0.46 0.43 0.41 0.38 0.34 0.32 |
0.50 0.49 0.47 0.45 0.42 0.40 0.37 0.33 0.31 |
注:适用于08﹑10号钢
3. 无凸缘筒形件用压边圈拉深系数见表4-9
表4-9 无凸缘筒形件用压边圈时的拉深系数
拉深 系数 |
毛 坯 相 对 厚 度 t /D×100 | |||||
2~1.5 |
<1.5~1.0 |
<1.0~0.6 |
<0.6~0.3 |
<0.3~0.15 |
<0.15~0.08 | |
m1 m2 m3 m4 m5 |
0.48~0.50 0.73~0.75 0.76~0.78 0.78~0.80 0.80~0.82 |
0.50~0.55 0.75~0.76 0.78~0.79 0.80~0.81 0.82~0.84 |
0.53~0.55 0.76~0.78 0.79~0.80 0.81~0.82 0.84~0.85 |
0.55~0.58 0.78~0.79 0.80~0.81 0.82~0.83 0.85~0.86 |
0.58~0.60 0.79~0.80 0.81~0.82 0.83~0.85 0.86~0.87 |
0.60~0.63 0.80~0.82 0.82~0.84 0.85~0.86 0.87~0.88 |
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).
4. 无凸缘筒形件不用压边圈拉深系数见表4-10
表4-10 无凸缘筒形件不用压边圈时的拉深系数
材料相对厚度 t /D×100 |
各 次 拉 深 系 数 | |||||
m1 |
m2 |
m3 |
M4 |
m5 |
m6 | |
0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3以上 |
0.90 0.85 0.80 0.75 0.65 0.60 0.55 0.53 0.50 |
0.92 0.90 0.88 0.85 0.80 0.75 0.75 0.75 0.70 |
— — — 0.90 0.84 0.80 0.80 0.80 0.75 |
— — — — 0.87 0.84 0.84 0.84 0.78 |
— — — — 0.90 0.87 0.87 0.87 0.82 |
— — — — — 0.90 0.90 0.90 0.85 |
注:适用于08﹑10以及15Mn等材料
5. 有工艺切口的第一次拉深系数见表4-11
表4-11有工艺切口的第一次拉深系数m1 (材料:08﹑10)
凸缘相对直径 d凸/d1 |
毛 坯 相 对 厚 度 t /D×100 | ||||
>0.06~0.2 |
>0.2~0.5 |
>0.5~1.0 |
>1.0~1.5 |
>1.5 | |
≦1.1 >1.1~1.3 >1.3~1.5 >1.5~1.8 >1.8~2.0 >2.0~2.2 >2.2~2.5 >2.5~2.8 >2.8~3.0 |
0.64 0.60 0.57 0.53 0.47 0.43 0.38 0.35 0.33 |
0.62 0.59 0.56 0.52 0.46 0.43 0.38 0.35 0.33 |
0.60 0.58 0.55 0.51 0.45 0.42 0.38 0.35 0.33 |
0.58 0.56 0.53 0.50 0.44 0.42 0.38 0.35 0.33 |
0.55 0.53 0.51 0.49 0.43 0.41 0.37 0.34 0.33 |
6. 有工艺切口的以后各次拉深系数见表4-12
表4-12有工艺切口的以后各次拉深系数mn (材料:08﹑10))
拉深系数 mn |
毛 坯 相 对 厚 度 t /D×100 | ||||
>0.06~0.2 |
>0.2~0.5 |
>0.5~1.0 |
>1.0~1.5 |
>1.5 | |
m2 m3 m4 m5 |
0.80 0.82 0.85 0.87 |
0.79 0.81 0.83 0.86 |
0.78 0.80 0.82 0.85 |
0.76 0.79 0.81 0.84 |
0.75 0.78 0.80 0.82 |
- 7. 有工艺切口的各次拉深系数见表4-13
表4-13有工艺切口的各次拉深系数
材 料 |
拉 深 次 数 | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
拉 深 系 数 m | ||||||
黄 铜 软钢﹑铝 |
0.63 0.67 |
0.76 0.78 |
0.78 0.80 |
0.80 0.82 |
0.82 0.85 |
0.85 0.90 |
九﹑拉深(抽引)力
F抽=3(σb σs )( D – d - r凹 )t (N) (公式4-10)
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﹑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)
各种材料极限翻边系数见表4-14,表4-15
表4-14 低碳钢的极限翻边系数K
翻边方法 |
孔的加工方法 |
比 值 d/t | ||||||||||
100 |
50 |
35 |
20 |
15 |
10 |
8 |
6.5 |
5 |
3 |
1 | ||
球形凸模 |
鑚后去毛刺 用冲孔模冲孔 |
0.70 0.75 |
0.60 0.65 |
0.52 0.57 |
0.45 0.52 |
0.40 0.48 |
0.36 0.45 |
0.33 0.44 |
0.31 0.43 |
0.30 0.42 |
0.25 0.42 |
0.20 — |
圆柱形凸模 |
鑚后去毛刺 用冲孔模冲孔 |
0.80 0.85 |
0.70 0.75 |
0.60 0.65 |
0.50 0.60 |
0.45 0.55 |
0.42 0.52 |
0.40 0.50 |
0.37 0.50 |
0.35 0.48 |
0.30 0.47 |
0.25 — |
表4-15 其它一些材料的翻边系数
退火的材料 |
翻 边 系 数 | |
K |
Kmin | |
白铁皮 黄铜H62 ﹑t=0.5~6mm 铝t=0.5~5mm 硬 铝 |
0.70 0.68 0.70 0.89 |
0.65 0.62 0.64 0.80 |
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)
十一 设计连接器五金零件应注意的要点
- 尺寸标注:
- 尺寸标注在最显要位置,直观,不封闭;
- 重要﹑关键尺寸直接标注,不能有累积公差;
- 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°
- 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.
- 设计基准,制造基准,测量基准相统一;
- 形位公差:
- 基准(面或线)不应有变形
- 标注应清楚明确,方便量测;
- 设计基准,制造基准,测量基准相统一;
- 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;
- 很稳定的尺寸, 如下料尺寸等可以不标.
- 结构设计及强度要求
- 材料选用满足使用要求,又方便采购的原料;
- 零件外形园角,防止滚镀表面刮伤;
- 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;
- 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;
- 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
- 五金零件加工工艺:
- 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
- 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
- 抽引
- 形状尽量简单对称
- R角不应太小,一般可达R0.30, 如图4-7
- 内外尺寸不可同时标注
- 表面模痕不应有苛刻要求
- 平面度一般可达0.10
第八章 工程图面作业标准
第二节 五金模具
- 五金模具开发流程,见表8-1
- 五金模具装配图 (图8-1)
- 模具图面常见符号含义
M,MC ―― 铣 SP ―――― 基准点
H ――― 热处理 TYP ―――― 典型尺寸
ELE ―― 镀铬 RP ―――― 圆弧点
DYE ―― 染黑 CEN,CL ―― 中心线
G ――― 磨 TAN ―――― 切点
PG ――― 光学曲线磨 THR ―――― 穿孔
JG ――― 坐标磨 BOTT ――― 底面
W/C,W ――线割 TOP ―――― 顶面
E,EDM―― 放电 SYM ―――― 对称
L ―――― 车 T ――――― 厚度
INT ――― 交点 CB ―――― 沉孔
C ―――― 倒角 CLEAR ――― 间隙
- 典型零件排样
- HOOK类,见图8-2
- 抽引类,见图8-3
- 外壳类,见图8-4
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