凸模的设计

凸模的设计凸模一般分成两部分，一部分为冲裁的刃口部分，一部分为联接的固定部分。凸模工作部分的截面形状与相对应的凹模型孔一致，刃口尺寸可按公式计算，也可按凹模实际尺寸配制。1、凸模的结构形式：按工作部分与固定部分是否相同分为两种：1）、直通式：其工作部分与固定部分的形状和尺寸完全相同，如图2-22，此类凸模可用线切割或成形铣、磨加工；其冲裁工作部分（全长的1/3左右）淬火，固定部分不淬火（也可以整体淬火后，将固定部分局部退火）而反铆；凸模加工长度比设计长度要长1mm左右。只要凸模强度、刚度好，一般采用此法。2.6.2凸模的设计尺寸47.81、13.86按凹模实际尺寸配做，双面间隙0.19mm；材料ＣrWMn，热处理硬度60~62HRC图2-22直通式落料凸模全部淬火长度2.6.2凸模的设计2）、阶梯式：一般用作凸模截面较小强度不好的凸模，若工作部分为圆形，其固定部分也为圆形，只是直径由刃口到固定端的直径逐渐加大，如图2-23。圆形阶梯式凸模常用车、磨加工。若刃口为非圆形，固定端多用方、矩形，常用仿形铣或数控铣加工之后，再用成形磨削加工，若工作部分为非圆形，固定部分为圆形则要加上止转销。2.6.2凸模的设计1.尺寸5、4.25按凹模实际尺寸配做，双面间隙0.19mm；2.材料ＣrWMn，3热处理硬度60~62HRC。图2-23阶梯式冲圆孔凸模9.982.6.2凸模的设计1-垫板2-凸模固定板3-凸模4-凸模5-防转销6-上模座图2-24凸模的固定方法2.6.2凸模的设计2、凸模的固定方法凸模固定到固定板中的配合或间隙对不要求常拆换的凸模用N7/m6或M7/m6（双边0.02mm过盈，需要经常更换的凸模一般用H7/h6（双边0.01mm的间隙）弹压导板模中凸模与固定板成0.1mm的双面间隙。1）铆接固定法：一般用作非圆形小截面直通式凸模的固定，就是将固定板的型孔倒角（1×45°）后，再将反铆后的凸模装入，最后一起磨平，如图2-24左半部份所示。2）台肩固定法：一般用作圆形小截面台阶式凸模的固定，使固定板的型孔与凸模固定部分型状一致，如图2-24右半部份所示。2.6.2凸模的设计3）横销固定法：圆形或非圆形小截面直通式凸模的另一种固定方法，在凸模的尾部加工一横孔后穿入一横销，在固定板的背面（与垫板接触的面）铣出一横销让位台阶，将带有横销的凸模装入固定板型孔后，将凸模尾部和固定板背面一起磨平，如图2-25。4）螺钉、销钉固定法：此法用作圆形或非圆形直通式大截面有螺钉、销钉分布位置的凸模的固定，如图2-26。用此法固定时，固定板上无型孔，凸模长度短，既省工又省料。2.6.2凸模的设计a）固定板不加工型孔b）固定板有通型孔c）固定板有盲型孔图2-26螺钉、销钉固定法2.6.2凸模的设计5）低熔点合金粘接法，图2-27。图2-27低熔点合金粘接法图2-28快换凸模6）快换凸模，图2-28。2.6.2凸模的设计3、凸模强度校核：一般情况下，可不进行凸模的强度与刚度校核。只有当凸模特别细长，冲裁厚度较大，而冲孔相对尺寸较小时，才有必要对最小断面和最大自由长度进行校核。1）凸模最小断面的校核要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过凸模材料的许用压应力，即σ＝(2－15)故Fmin≥(2－16)minFPP2.6.2凸模的设计对于圆形凸模（推料力为0时）：dmin≥(2－17)式中：σ－凸模最小断面的压应力(MPa)PΣ－凸模纵向总压力(N)Fmin－凸模最小断面面积(mm2)dmin－凸模最小直径(mm)t－被冲材料厚度（mm）τ－被冲材料的抗剪强度(MPa)[σ]－凸模材料的许用压应力（MPa）一般对于T8A、T10A、Cr12MoV、GCr15等模具钢，淬火硬度58~62HRC时，可取：[σ]=(1.0～1.6)103MPa凸模有特殊导向时，可取［σ］＝（2～3）×103MPat42.6.2凸模的设计2）凸模最大自由长度的校核凸模在冲裁过程中，可视为压杆，因此，可根据欧拉公式校核其最大自由度（图2-29）。a)无导向装置凸模b）有导向装置直通式凸模c）有导向装置阶梯式凸模图２-29凸模的自由长度2.6.2凸模的设计为了使凸模在冲裁时不发生失稳弯曲，凸模纵向压力P∑应小于或等于临界压力P0,即P∑≤P0根据欧拉公式：故为了考虑冲裁速度等因素的影响，必须设置安全系数K，即(2－18)22lEJPcPlEJ22PEJPEJlmin2min2maxPEJKlminmax2.6.2凸模的设计式中Pc—凸模临界压力（N）PΣ－凸模总压力（N）max—凸模最大自由长度Jmin—凸模最小断面惯性矩。对圆形断面Jmin=对矩形断面凸模，Ｊmin＝d－凸模工作刃口直径(mm)b－凸模工作刃口宽度(mm)h－凸模工作刃口长度（mm）μ－支承系数。当凸模如图（a）所示的无导向装置时，视为一端固定，另一端自由的支承，取μ=2；如图(b)所示的直通凸模，由导板或料导向时，可视为一端固定，另一端铰支，可取μ＝0.7；如图(c)所示阶梯凸模，由导向板或料板导向时，可视为两端铰支，取μ=1。644d123bh2.6.2凸模的设计图2-30凸模疲劳强度图算法3）如果对凸模寿命要求校核，则可利用疲劳强度图表进行校核。例如图2-30，已知料厚t=4mm，抗剪强度τ=500Mpa，凸模直径d=12mm，求得点Ⅱ在冲次n=1×105以上，故可判断该凸模可冲105次以上。2.6.2凸模的设计４、凸模护套当凸模自由长度大于max时，则应采用护套保护凸模。图2-31a）、b）是两种简单的圆形凸模护套。图a）所示护套1、凸模2均用铆接固定。图b）所示护套1采用台肩固定图c）所示护套1固定在卸料板（或导板）4上。图d）是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块6固定在固定板中，具有三个等分扇形的护套1固定在导板4中，可以在固定扇形块6内滑动，因此可使凸模在任意位置均处于三方导向与保护之中。但是结构复杂，制造比较困难。图e）是图d）所示的改进结构，它既有较好的导向和保护凸模的作用（凸模在任意位置均有两面处于导向和保护之中），又有结构简单，制造容易的优点。2.6.2凸模的设计图2-31凸模护套在设计中，对于图c）、d）、e）三种结构应注意两点：1）上模处于死点位置时，护套1的上端不能离开上模的导向元件（如上模导板5、扇形块6、上模护套7），其最小重叠部分长度不小于3~5mm；2）上模处于下死点位置时，护套1的上端不能受到碰撞。2.6.2凸模的设计5、凸模材料及热处理凸模的材料与凹模的材料相同。热处理硬度比凹模稍低，取为58~62HRC。工作部分的表面粗糙度Ra=0.32~1.25um,固定部分为Ra=0.63~2.5um6、本例的凸模设计(1)最小凸模符合自由凸模冲孔最小要求，可不进行强度、刚度校核。(2)落料凸模截面较大，可采用直通式铆接固定。见图2-22。2.6.2凸模的设计(3)长圆形冲孔凸模为非圆形，且强度、刚度足够，故也采用直通式铆接固定。如图2-32所示。(4)圆形冲孔凸模强度、刚度也无问题，但从加工方便的角度可采用台阶式台肩固定。见图2-23。淬火长度说明：1.尺寸5，4.25按凸模实际尺寸配做，双面间隙0.19mm.2.热处理HRC58-60.图2-32长圆形冲孔凸模