第三章 常用公式及數據表
第四節 衝壓件模具設計常用公式
一.衝裁間隙分類見表 4-1
表 4-1 衝裁間隙分類(JB/Z 271-86)
類 別
分 類 依 據
℃ ℃ ℃
剪切面特征
塌角深度 a (4~7)%t (6~8)%t (8~10)%t
光亮帶 b (35~55)%t (25~40)%t (15~25)%t
剪裂帶 E 小 中 大
毛刺高度 h 一般 小 一般
制
件
剪
切
面
質
量
t=材料厚度
斜度β 4°~ 7° 7°~ 8° 8°~ 11°
撓角 f 稍小 小 較大
落料件 接近凹模尺寸 稍小于凹模尺寸 小于凹模尺寸
制
件
精
度
尺寸精度
沖孔件 接近凸模尺寸 稍小于凸模尺寸 小于凸模尺寸
模 具 壽 命 較低 較高 最高
適 用 場 合
制件剪切面質量﹑尺
寸精度要求高時采用,
模具壽命較低
制件剪切面質量﹑
尺寸精度要求一
般時采用,適用于
繼續塑變的制件
制件剪切面質量﹑
尺 寸 精 度 要 求 不
高時采用, 以利提
高模具壽命
二. 衝裁間隙選取(僅供參考) 見表 4-2
(見下頁)
表 4-2 衝裁間隙比值(單邊間隙) (單位:%t)
類 別
分 類 依 據
℃ ℃ ℃
低碳鋼
08F﹑10F﹑10﹑20﹑A3﹑B2 ~ ~ ~
中碳鋼 45
不銹鋼 1Cr18Ni9Ti、4Cr13
可伐合金 4J29
~ ~ ~
高碳鋼
T8A、T10A、65Mn ~ ~ ~
純鋁 L2、L3、L4、L5
鋁合金(軟態)LF21
黃銅(軟態)H62
紫銅(軟態)T1、T2、T3
~ 4,5~ ~
黃銅(硬態)
鉛黃銅
紫銅(硬態)
~ ~ ~
鋁合金(硬態)LY12
錫磷青銅、鋁青銅
鈹青銅
~ ~ ~
鎂合金 ~
硅 鋼 ~ ~
(注: 1. 本表適用于厚度為 10mm 以下的金屬材料, 厚料間隙比值應取大些;
2. 凸,凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大, 故新模具應取最小間隙;
3. 硬質合金衝模間隙比鋼模大 20% 左右.)
注: 衝裁間隙選取應綜合考慮下列因素:
1. 衝床﹑模具的精度及剛性.
2. 產品的斷面品質﹑ 尺寸精度及平整度.
3. 模具壽命.
4. 跳屑.
5. 被加工材料的材質﹑硬度﹑供應狀態及厚度.
6. 廢料形狀.
7. 衝子﹑模仁材質﹑硬度及表面加工質量.
三. 衝裁力﹑卸(剝)料力﹑ 推件力﹑頂件力
F 衝 = * L * t *τ(N) (公式 4-1)
F 卸 = K 卸 * F 衝 (N) (公式 4-2)
F 推 = N * K 推 * K 衝 (N) (公式 4-3)
F 頂 = K 頂 * F 衝 (N) (公式 4-4)
其中:
L ―― 衝切線長度 (mm)
t ―― 材料厚度 (mm)
τ ―― 材料抗剪強度 (N/mm2 )
―― 安全系數
K 卸 ――卸(剝)料力系數
K 推 ―― 推料力系數
K 頂 ―― 頂料力系數
K 卸 K 推 K 頂 數值見表 4-3
表 4-3 卸料力﹑推件力和頂件力系數
料 厚 K 卸 K 推 K 頂
鋼
℃
>~
>~
>~
>
~
~
~
~
~
鋁﹑鋁合金
紫銅﹑黃銅
~
~
~
~
注:卸料力系數 K 卸在衝多孔﹑大搭邊和輪廓復雜時取上限值.
四. 中性層彎曲半徑
R = r + x * t (mm) (公式 4-5)
其中:
R―― 中性層彎曲半徑 (mm)
r ―― 零件內側半徑 (mm)
x ―― 中性層系數
中性層系數見表 4-4(僅供參考)
表 4-4 中性層系數 x 值
r／t
X
r／t
X
注: 彎曲件展開尺寸與下列因素有關:
1. 彎曲成形方式.
2. 彎曲間隙.
3. 有無壓料.
4. 材料硬度﹑延伸率﹑厚度.
5. 根据實際狀況精確修正.
五. 材料最小彎曲半徑,見表 4-5
表 4-5 最小彎曲半徑
退 火 或 正 火 冷 作 硬 化
彎 曲 線 位 置材 料
垂直于縴維 平行于縴維 垂直于縴維 平行于縴維
08﹑10
15﹑20
25﹑30
35﹑40
45﹑50
55﹑60
65Mn﹑T7
Cr18Ni9
軟杜拉鋁
硬杜拉鋁
磷 銅
半硬黃銅
軟 黃 銅
紫 銅
鋁錠
1t
1t
1t
2t
—
2t
2t
3t
—
2t
3t
3t
1t
1t
1t
2t
3t
4t
4t
3t
2t
1t
鎂合金 加熱到 300~400℃ 冷 彎
MB1
MB8
2t
3t
2t
6t
5t
8t
6t
鈦合金 BT1
BT5
3t
2t
4t
3t
5t
4t
6t
加熱到 400~500℃ 冷 彎
鉬合金
t℃2mm 2t 3t 4t 5t
注:表列數据用于彎曲中心角℃90℃﹑斷面質量良好的情況.
六﹑ 彎曲回彈半徑及回彈角
r 凸 = r0 / ( 1 + K r0 / t ) (公式 4-6)
回彈角的數值為
Δα = (180°-α0 )( r0 / r 凸 - 1) (公式 4-7)
式中 r 凸 ―― 凸模的圓角半徑, [r 凸 ]為 mm;
r0 ―― 工件的圓角半徑, [r0 ]為 mm;
α0 ――工件的彎曲角度, [α0]為(°);
t ―― 工件材料厚度, [t]為 mm;
K ―― 簡化系數, 見表 4-6
表 4-6 簡化系數 k 值
名 稱 牌 號 狀 態 K 名 稱 牌 號 狀 態 K
退 火 磷青銅 硬
鋁 L4, L6
冷 硬 軟
退 火
鈹青銅 Qbe2
硬
LF21
冷 硬 鋁青銅 QA15 硬 防銹鋁
LF12 軟 碳鋼 08, 10, A2
軟 20, A3
LY11
硬 30, 35, A5
軟 50
硬 鋁
LY12
硬 退 火
軟
碳工鋼 T8
冷 硬
銅 T1, T2, T3
硬 退 火
軟
不銹鋼 1Cr18Ni9Ti
冷 硬
半 硬 退 火
硬
65Mn
冷 硬
軟
彈簧鋼
60Si2MnA 冷 硬
黃 銅
H68
硬
七﹑ 彎曲力計算
針對“v”型彎曲:
F 彎 = σb / (R + t ) (N) (公式 4-8)
其中:
b――― 彎曲線長度 (mm)
t――― 材料厚度 (mm)
r――― 內側半徑 (mm)
σb―― 材料極限強度 (N/mm2)
k――― 安全糸數,一般 k=
八﹑ 拉深(抽引)系數
m = d/D (公式 4-9)
其中:
d ―― 拉深(抽引)后工件直徑 (mm)
D―― 毛坯直徑 (mm)
1. 無凸緣或有凸緣筒形件用壓邊圈拉深系數見表 4-7
表 4-7 無凸緣或有凸緣筒形件用壓邊圈拉深的拉深系數(適用 08,10 號鋼)
t/d×100
r1
r/t
d 凸/D
1 4 12 5 15 6 18 7 20 8
以後
各次
拉深
m2
m3
m4
m5
注: 1) 隨材料塑性高低,表中數值應酌情增減.
2) ――線上方為直筒件(d 凸=d1 ).
3) 隨 d 凸/D 數值增大, r/t 值可相應減小, 滿足 2r1℃h1, 保証筒部有直壁.
4) 查用時, 可用插入法, 也可用偏大值.
5)多次拉深首次形成凸緣時,為考慮多拉入材料,m1 增大 .
2. 帶凸緣筒形件第一次拉深系見表 4-8
表 4-8 帶凸緣筒形件第一次拉深時的拉深系數 m1
毛 坯 相 對 厚 度 t /D×100凸緣相對直徑
d 凸/d1 >~ >~ >~ >~ >
℃
>~
>~
>~
>~
>~
>~
>~
>~
注:適用于 08﹑10 號鋼
3. 無凸緣筒形件用壓邊圈拉深系數見表 4-9
表 4-9 無凸緣筒形件用壓邊圈時的拉深系數
毛 坯 相 對 厚 度 t /D×100
拉深
系數 2~ <~ <~ <~ <~ <~
m1
m2
m3
m4
m5
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
注: 1. 凹模圓角半徑大時 (r 凹 = 8 ~ 15t ), 拉深系數取小值, 凹模圓角半徑小時 (r 凹 = 4 ~ 8t ),
拉深系數取大值.
2. 表中拉深系數適用于 08﹑10S﹑15S 鋼與軟黃銅 H62 ﹑ H68. 當拉深塑性更大的金屬時
(05﹑08Z 及 10Z 鋼﹑鋁等), 應比表中數值減小 -2%. 而當拉深塑性較小的金屬時(20﹑
25﹑A2﹑A3﹑酸洗鋼﹑硬鋁﹑硬黃銅等), 應比表中數值增大 -2%(符號 S 為深拉深鋼,
Z 為最深拉深鋼).
4. 無凸緣筒形件不用壓邊圈拉深系數見表 4-10
表 4-10 無凸緣筒形件不用壓邊圈時的拉深系數
各 次 拉 深 系 數材料相對厚度
t /D×100 m1 m2 m3 M4 m5 m6
3 以上
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
注:適用于 08﹑10 以及 15Mn 等材料
5. 有工藝切口的第一次拉深系數見表 4-11
表 4-11 有工藝切口的第一次拉深系數 m1 (材料:08﹑10)
毛 坯 相 對 厚 度 t /D×100凸緣相對直徑
d 凸/d1 >~ >~ >~ >~ >
℃
>~
>~
>~
>~
>~
>~
>~
>~
6. 有工藝切口的以后各次拉深系數見表 4-12
表 4-12 有工藝切口的以後各次拉深系數 mn (材料:08﹑10))
毛 坯 相 對 厚 度 t /D×100
拉深系數 mn
>~ >~ >~ >~ >
m2
m3
m4
m5
7. 有工藝切口的各次拉深系數見表 4-13
表 4-13 有工藝切口的各次拉深系數
拉 深 次 數
1 2 3 4 5 6 材 料
拉 深 系 數 m
黃 銅
軟鋼﹑鋁
九﹑拉深(抽引)力
F 抽=3(σb + σs )( D – d - r 凹 )t (N) (公式 4-10)
其中:
σb―― 材料極限強度 (N/mm2)
σs―― 材料屈服強度 (N/mm2)
D―――毛坯直徑 (mm)
d――― 拉深凹模直徑 (mm)
r 凹―― 拉深凹模圓角 (mm)
t――― 材料厚度 (mm)
十﹑孔的翻邊
1. 翻邊系數 K = d/D (公式 4-11)
d ―― 預衝孔直徑 (mm)
D ―― 翻邊后平均直徑 (mm)
各種材料極限翻邊系數見表 4-14,表 4-15
表 4-14 低碳鋼的極限翻邊系數 K
比 值 d/t
翻邊方法 孔的加工方法
100 50 35 20 15 10 8 5 3 1
球形凸模
鑚后去毛刺
用沖孔模沖孔
—
圓柱形凸模
鑚后去毛刺
用沖孔模沖孔
—
表 4-15 其它一些材料的翻邊系數
翻 邊 系 數
退火的材料
K Kmin
白鐵皮
黃銅 H62 ﹑t=~6mm
鋁 t=~5mm
硬 鋁
2. 預衝孔直徑
d = D-2( h - - ) (公式 4-12)
h ―― 翻邊高度 (mm)
r ―― 翻邊圓角 (mm)
t ―― 材料厚度 (mm)
3. 翻邊高度
h = D/[( 1-k )/2] + + (公式 4-13)
4. 翻邊口部材料厚度
t1 = t√k (mm) (公式 4-14)
5.翻邊力
F = πtσs( D-d )
σs ―― 材料屈服強度 (Mpa)
十一 設計連接器五金零件應注意的要點
1. 尺寸標注:
1)尺寸標注在最顯要位置,直觀,不封閉;
2)重要﹑關鍵尺寸直接標注,不能有累積公差;
3)尺寸公差大小應綜合考慮功能及制造成本,并非越小越好,体現“該精就
精,該粗就粗”一般經濟公差為:下料±,成形±,角度±°
4)重要及關鍵尺寸應綜合考慮制程穩定性、裝配、使用功能并非多益善.
5)設計基准,制造基准,測量基准相統一;
2. 形位公差:
1)基准(面或線)不應有變形
2)標注應清楚明確,方便量測;
3)設計基准,制造基准,測量基准相統一;
4)應綜合考慮制程穩定性及使用要求,并非多多益善,精度一般可達到
;
5)很穩定的尺寸, 如下料尺寸等可以不標.
3. 結構設計及強度要求
1)材料選用滿足使用要求,又方便采購的原料;
2)零件外形園角,防止滾鍍表面刮傷;
3)零件應有足夠的強度及剛性,防止在貯存,電鍍、搬運過程中的變形及尺
寸變異;
4)特殊零件,可采用多種工序組合方式,如多軸成形加工.五金模具+治具
等不同方式來完成;
5)連續料帶要求:
A)Carrier 應有足夠的強度及剛性
B)盡量采用雙側 Carrier
C)注意包裝時 Carrier 及零件是否變形
D)連續電鍍的孔徑、孔距特殊要求
4. 五金零件加工工藝:
1)衝裁
A)斷面質量、光亮面比例大小
B)毛刺大小(一般不超過 )及方向,對外觀、功能的影響
C)倒刺結構,不允許有園角
D)盡量避免長懸臂或長槽
E)零件平整度要求,一般為
2)彎曲
A)最小彎曲半徑
B)外側龜裂的影響
C)彎起高度應大于 2t,如圖 4-4
D)孔邊距離應大于 t,如圖 4-5,也可采用如圖 4-6 所示工藝
F)材料方向性對使用性能的影響
3)抽引
A)形狀盡量簡單對稱
B)R 角不應太小,一般可達 , 如圖 4-7
C)內外尺寸不可同時標注
D)表面模痕不應有苛刻要求
E)平面度一般可達
第八章 工程圖面作業標准
第二節 五金模具
一. 五金模具開發流程,見表 8-1
二. 五金模具裝配圖 (圖 8-1)
三. 模具圖面常見符號含義
M,MC ―― 銑 SP ―――― 基准點
H ――― 熱處理 TYP ―――― 典型尺寸
ELE ―― 鍍鉻 RP ―――― 圓弧點
DYE ―― 染黑 CEN,CL ―― 中心線
G ――― 磨 TAN ―――― 切點
PG ――― 光學曲線磨 THR ―――― 穿孔
JG ――― 座標磨 BOTT ――― 底面
W/C,W ――線割 TOP ―――― 頂面
E,EDM―― 放電 SYM ―――― 對稱
L ―――― 車 T ――――― 厚度
INT ――― 交點 CB ―――― 沉孔
C ―――― 倒角 CLEAR ――― 間隙
四. 典型零件排樣
1. HOOK 類,見圖 8-2
2. 抽引類,見圖 8-3
3. 外殼類,見圖 8-4
