第三章 常用公式及數據表
第四節 沖壓件模具設計常用公式
表4-1 沖裁間隙分類(JB/Z 271-86)
|
分 類 依 據 |
類 别 | |||||
|
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ | ||||
|
制 件 剪 切 面 質 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 | |||
|
斜度β |
4°~ 7° |
7°~ 8° |
8°~ 11° | |||
|
制 件 精 度 |
撓角f |
|
稍小 |
小 |
較大 | |
|
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 | ||
|
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 | |||
|
适 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,适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 | |||
(見下頁)
表4-2 沖裁間隙比值(單邊間隙) (單位:%t)
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分 類 依 據 |
類 别 | ||
|
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ | |
|
低碳鋼 08F﹑10F﹑10﹑20﹑A3﹑B2 |
3.0~7.0 |
7.0~10.0 |
10.0~12.5 |
|
中碳鋼45 不鏽鋼1Cr18Ni9Ti、4Cr13 可伐合金4J29 |
3.5~8.0 |
8.0~11.0 |
11.0~15.0 |
|
高碳鋼 T8A、T10A、65Mn |
8.0~12.0 |
12.0~15.0 |
15.0~18.0 |
|
純鋁L2、L3、L4、L5 鋁合金(軟态)LF21 黃銅(軟态)H62 紫銅(軟态)T1、T2、T3 |
2.0~4.0 |
4,5~6.0 |
6.5~9.0 |
|
黃銅(硬态) 鉛黃銅 紫銅(硬态) |
3.0~5.0 |
5.5~8.0 |
8.5~11.0 |
|
鋁合金(硬态)LY12 錫磷青銅、鋁青銅 铍青銅 |
3.5~6.0 |
7.0~10.0 |
11.0~13.0 |
|
鎂合金 |
1.5~2.5 | ||
|
矽 鋼 |
2.5~5.0 |
5.0~9.0 | |
(注: 1. 本表适用于厚度為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. 硬質合金沖模間隙比鋼模大20% 左右.)
注: 沖裁間隙選取應綜合考慮下列因素:
F沖 = 1.3 * L * t *τ(N) (公式4-1)
F卸 = K卸 * F沖 (N) (公式4-2)
F推 = N * K推 * K沖 (N) (公式4-3)
F頂 = K頂 * F沖 (N) (公式4-4)
其中:
L ―― 沖切線長度 (mm)
t ―― 材料厚度 (mm)
τ ―― 材料抗剪強度 (N/mm2 )
1.3 ―― 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 |
≦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 |
|
鋁﹑鋁合金 紫銅﹑黃銅 |
0.025~0.08 0.02~0.06 |
0.03~0.07 0.03~0.09 | ||
注:卸料力系數K卸在沖多孔﹑大搭邊和輪廓複雜時取上限值.
R = r x * t (mm) (公式4-5)
其中:
R―― 中性層彎曲半徑 (mm)
r ―― 零件内側半徑 (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 |
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: 彎曲件展開尺寸與下列因素有關:
表4-5 最小彎曲半徑
|
材 料 |
退 火 或 正 火 |
冷 作 硬 化 | ||
|
彎 曲 線 位 置 | ||||
|
垂直于纖維 |
平行于纖維 |
垂直于纖維 |
平行于纖維 | |
|
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 |
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 |
|
鎂合金 |
加熱到300~400℃ |
冷 彎 | ||
|
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 |
加熱到400~500℃ |
冷 彎 | ||
|
2t |
3t |
4t |
5t | |
注:表列數據用于彎曲中心角≧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 号 |
狀 态 |
K |
名 稱 |
牌 号 |
狀 态 |
K | |
|
鋁 |
L4, L6 |
退 火 |
0.0012 |
磷青銅 |
QSn65-0.1 |
硬 |
0.015 | |
|
冷 硬 |
0.0041 |
铍青銅 |
Qbe2 |
軟 |
0.0064 | |||
|
防鏽鋁 |
LF21 |
退 火 |
0.0021 |
硬 |
0.0265 | |||
|
冷 硬 |
0.0054 |
鋁青銅 |
QA15 |
硬 |
0.0047 | |||
|
LF12 |
軟 |
0.0024 |
碳鋼 |
08, 10, A2 |
0.0032 | |||
|
硬 鋁 |
LY11 |
軟 |
0.0064 |
20, A3 |
0.005 | |||
|
硬 |
0.0175 |
30, 35, A5 |
0.0068 | |||||
|
LY12 |
軟 |
0.007 |
50 |
0.015 | ||||
|
硬 |
0.026 |
碳工鋼 |
T8 |
退 火 |
0.0076 | |||
|
銅 |
T1, T2, T3 |
軟 |
0.0019 |
冷 硬 |
0.0035 | |||
|
硬 |
0.0088 |
不鏽鋼 |
1Cr18Ni9Ti |
退 火 |
0.0044 | |||
|
黃 銅 |
H62 |
軟 |
0.0033 |
冷 硬 |
0.018 | |||
|
半 硬 |
0.008 |
彈簧鋼 |
65Mn |
退 火 |
0.0076 | |||
|
硬 |
0.015 |
冷 硬 |
0.015 | |||||
|
H68 |
軟 |
0.0026 |
60Si2MnA |
冷 硬 |
0.021 | |||
|
硬 |
0.0148 |
七﹑ 彎曲力計算
針對“v”型彎曲:
F彎 = 0.6kbtσb / (R t ) (N) (公式4-8)
其中:
b――― 彎曲線長度 (mm)
t――― 材料厚度 (mm)
r――― 内側半徑 (mm)
σb―― 材料極限強度 (N/mm2)
k――― 安全纟數,一般k=1.3
八﹑ 拉深(抽引)系數
m = d/D (公式4-9)
其中:
d ―― 拉深(抽引)後工件直徑 (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(适用08,10号鋼)
|
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 | |
|
以後 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,表中數值應酌情增減.
2) ――線上方為直筒件(d凸=d1 ).
3) 随 d凸/D 數值增大, r/t 值可相應減小, 滿足2r1≦h1, 保證筒部有直壁.
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0.02.
表4-8 帶凸緣筒形件第一次拉深時的拉深系數m1
|
凸緣相對直徑 d凸/d1 |
毛 坯 相 對 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
|
拉深 系數 |
毛 坯 相 對 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. 表中拉深系數适用于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1.5-2%. 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1.5-2%(符号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
|
材料相對厚度 t /D×100 |
各 次 拉 深 系 數 | |||||
|
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)
|
凸緣相對直徑 d凸/d1 |
毛 坯 相 對 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. 有工藝切口的以後各次拉深系數見表4-12
表4-12有工藝切口的以後各次拉深系數mn (材料:08﹑10))
|
拉深系數 mn |
毛 坯 相 對 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 |
表4-13有工藝切口的各次拉深系數
|
材 料 |
拉 深 次 數 | |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
|
拉 深 系 數 m | ||||||
|
黃 銅 軟鋼﹑鋁 |
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 ―― 預沖孔直徑 (mm)
D ―― 翻邊後平均直徑 (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
|
翻邊方法 |
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 |
鑚後去毛刺 用沖孔模沖孔 |
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 — |
|
圓柱形凸模 |
鑚後去毛刺 用沖孔模沖孔 |
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 其它一些材料的翻邊系數
|
退火的材料 |
翻 邊 系 數 | |
|
K |
Kmin | |
|
白鐵皮 黃銅H62 ﹑t=0.5~6mm 鋁t=0.5~5mm 硬 鋁 |
0.70 0.68 0.70 0.89 |
0.65 0.62 0.64 0.80 |
2. 預沖孔直徑
d = D-2( h - 0.43r - 0.72t ) (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] 0.4r 0.72t (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 = 1.1tπtσs( 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
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
A)斷面質量、光亮面比例大小
B)毛刺大小(一般不超過0.05)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0.10
A)最小彎曲半徑
B)外側龜裂的影響
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
第八章 工程圖面作業标準
第二節 五金模具
M,MC ―― 銑 SP ―――― 基準點
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 ――― 坐标磨 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
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