冲压件模具设计常用公式
1、冲裁间隙分类见表4-1
表4-1冲裁间隙分类(JB/Z-86)
2、冲裁间隙选取(仅供参考)见表4-2
表4-2冲裁间隙比值(单边间隙)(单位:%t)
(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)
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
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.
4、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
中性层系数见表4-4(仅供参考)
表4-4中性层系数x值
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.
5、材料最小弯曲半径,见表4-5
表4-5最小弯曲半径
注:表列数据用于弯曲中心角≧90°﹑断面质量良好的情况.
6、弯曲回弹半径及回弹角
r凸=r0/(1+Kr0/t)(公式4-6)
回弹角的数值为
Δα=(°-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
7、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)
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
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
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
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)
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)
9、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)
10、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
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)
11、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
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