厚板料冲孔模
厚板料冲孔模
【摘要】通过对零件的工艺分析和模具有关参数的计算，设计一副小孔冲裁模。只要控制好各项参数，可以有效的提高了凸模在冲裁中的稳定性。
【关键词】冲孔；许用应力；间隙取值
一、引言
图1是机床上某零件图，该零件要求大批量生产，材料为35钢，料厚5.4mm,加工前进行调质处理，硬度28～32HRC，零件上有6个?5.2mm通孔是用于零件装配，孔位置精度要求较高。过去采用钻削加工工艺：
（1）利用车床将各台阶尺寸加工到位；
（2）钻6个预孔，采用?3mm钻头；
（3）扩6个孔，采用?5.2mm钻头；
（4）后续工序。
图1零件
这套加工工艺生产效率低，而且存在位置精度差、孔径不易控制等缺点。出现这些问题的原因是：
（1）扩孔时，钻头进给力的大小及进给速度完全依靠操作者人为掌握，无法做到恒定；
（2）钻头本身导向精度不高，会偏离理论位置；
（3）零件前几道工序的累积误差造成被加工面与钻头的轴线不垂直，使钻头偏离；
（4）零件在钻孔中压紧时，压紧力过大使零件变形等。因此，设计了一副冲裁模。
二、工艺分析
小孔冲裁与普通冲裁不同在于：
（1）凸模需要可靠的导向结构；
（2）压料力大；
（3）冲裁间隙小；
（4）模具卸料精度良好。
对于冲裁间隙，凸凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响，因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求、所需的冲裁力小、模具寿命高。但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个值，只是彼此接近，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常选择一个适当的范围作为合理间隙，只要在这个范围内，就可冲出良好的制件。合理间隙的选取通过资料知Z=0.017t=0.102mm,考虑到模具的加工精度和产品的工艺性，如果完全按照资料推荐的冲裁间隙设计和加工，可能使凸模的磨损加剧，而且对加工精度和设备精度要求太高，如果盲目的加大冲裁间隙则无法保证零件的断面质量，降低模具的使用寿命。因此，要结合工作经验，把冲裁间隙控制在Z=0.15～0.2mm,能满足产品要求。
凸模长度校核：
Lmax≤270d2/F
式中d——凸模最小直径；
F——冲裁力；
Lmax——允许的凸模最大自由长度。
冲裁力: ，d=?5.3mm。
将各值代入式中得出Lmax≤60mm。
凸模压应力校核：
式中t——材料厚度
τ——材料抗剪强度；
——凸模选用材料的压应力；
将各值代入式中得出≥2350MPa，方能满足冲裁要求。
三、模具设计
3.1模具工作过程
图2为模具结构简图，将工件放在卸料器，用凹模定位。上模下行，压料板先压住工件，使工件贴紧凹模面，上模继续下行，增大压料力，进行冲裁。冲裁完后，上模上行，压料弹簧帮助凸模从材料中退出，卸料弹簧将工件顶出凹模面。
1-下模座 2-专用螺母 3-卸料弹簧 4-卸料器 5-冲孔凹模
6-导柱 7-导套 8-冲孔凸模 9-限位柱 10-压料弹簧 11-上模座
12-浮动模柄 13-垫板 14-固定板 15-小导柱 16-小导套 17-压料板
图2模具结构简图
3.2模具零件的设计
（1）本模具的关键就是凸模的设计与制造，凸模由三阶梯组成，每阶梯连接处为避免应力集中，采用R1mm的圆角圆滑过渡。另外冲孔凸模的硬度控制在58～62HRC。
（2）四根限位柱的长度应保证压料弹簧有足够的预压力，一般以压缩弹簧总长度的3％～5％为宜，而且四根限位柱的长度应保证一致，长度公差应控制在0.02mm为宜，以保证力量的均匀性。
（3）冲裁间隙的合理选择也是模具设计的关键，它不仅关系到模具寿命，而且影响零件质量。经过查资料，凹模的定位间隙应控制在0.02～0.04mm，六个凹模的位置应严格控制，加工时以凹模定位圆为基准，各凹模孔的位置公差应控制在0.02mm为宜，以保证产品的位置度，这样不仅能保证产品的质量要求、提高模具寿命，还可以降低制造成本。
（4）压料板上的各个冲孔凸模过孔的位置精度比较高，而且与冲孔凸模的配合间隙应很好，双边间隙应控制在0.02mm以内。
3.3注意事项
由于厚板料冲裁模所需的冲裁力很大，因此设计冲裁时，对于凸模、凹模、上模座、下模座、固定板、垫板等零件的尺寸不能按普通标准来选用，应通过核算来确定，所以在设计与制造冲模时，应注意以下几点：
（1）凸模的设计长度不应设计的太长，若凸模太长，则刚性不够易折断。所以，当冲小孔时，应采用带导向装置的凸模，使之免于被折断。在冲裁时，对凸模应有良好的润滑，其润滑可采用石墨、肥皂液调剂的冷却剂。
（2）由于冲裁力较大，下模座应较正常模板厚一些，限位螺钉也要大一些，防止螺钉在工作时拉断。
（3）为了减少人为因素造成模具损坏，模具必须安装限位柱。
（4）应严格控制模具的装配精度，特别是各孔的冲裁间隙的均匀性，因为它对降低冲孔凸模的磨损程度十分重要。
（5）装配后的所有模具活动部位，应保证位置准确，配合间隙适当，动作可靠，运动平稳。固定的零件应牢固可靠，在使用中不得出现松动和脱落。
四、结束语
厚板料冲孔模质量稳定，运行可靠，保证了零件的尺寸精度，减少出现不合格零件，极大的降低了人为因素对产品质量的影响，提高了生产效率。
参考文献：
[1]郑家贤.《 冲压模具设计手册》.机械工业出版社，2007
[2]汤习成.《冷冲压工艺与模具设计》.中国劳动社会保障出版社，2006
厚板料冲孔模.doc
