冲裁凸模的强度计算.doc

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1、产品数据〕冲裁凸模的强度计算在冲裁加工中，有时会发生凸模刃部折损和肩部破损等问题。这些问题大多是由于零件的技术数据不足，以及冲裁工具的材质和形状选择错误所引起的。为了减少这些问题，并考虑到工具钢的疲劳强度和肩部的应力集中等，本页列出了正确使用凸模的基准。1.冲裁力的计算冲裁力P[kgf]2.凸模刃部的破损施加于刃部的应力σ[kgf/mm2]［例2］使用肩型凸模   SPAS6－50－P2.8                顶料型凸模SJAS6－50－P2.8          (d1尺寸根据 点击此处为0.7)时，求取凸模刃部的破损可能性。(冲裁条件与例1相同。)(a)肩型

2、凸模则根据公式(2)          σs＝4×1.2×64／2.8＝110kgf／mm2(b)顶料型凸模则根据公式(3)          σJ＝4×2.8×1.2×64／(2.82－0.72)                                         ＝117kgf／mm2根据图2，σs为110kgf/mm2时，SKD11凸模约9000冲次时凸模的刃部有可能发生破损。此外，将材料更换为SKH51后，发生可能性提高到4万冲次左右。顶料型凸模也可以同样方法求得破损发生可能性，但由于其截面面积较小，因此5000冲次左右即发生破损。使用时，使施加于凸模的

3、应力σ低于凸模材质的许用应力则不会发生破损。(根据模具精度、模具结构、被加工材料的规格偏差、凸模的表面光洁度、热处理等条件的不同会有所变化，请将该图作为参考标准。)〔图2〕工具钢的疲劳特性〔表1〕各种材料的抗剪强度、抗拉强度材料抗剪强度τ(kgf/mm2)抗拉强度σB(kgf/mm2)软质硬质软质硬质铅锡铝硬铝锌2～33～47～112212－－13～1638202.5～44～58～122615－－17～224825铜黄铜青铜白铜银18～2222～3032～4028～361925～3035～4040～6045～56－22～2828～3540～5035～452630～4040～

4、6050～7555～70－热轧钢板(SPH1～8)冷轧钢板(SPC1～3)拉深用钢板结构用钢板(SS330)结构用钢板(SS400)26以上26以上30～3527～3633～4228以上28以上28～3233～4441～52钢0.1%C〃0.2%C〃0.3%C〃0.4%C〃0.6%C2532364556324048567232404556724050607290钢0.8%C〃1.0%C硅钢板不锈钢板镍7280455225901055656－901005566～7044～5011013065－57～63革云母厚0.5mm〃厚2mm纤维桦木材料0.6～0.8859～182－－－

5、－－*{N}＝kgf×9.80665(Schuler公司、Bliss公司)3.最小冲裁直径最小冲裁直径dmin.〔图3〕冲裁的加工限度4.由纵弯曲引起的破损纵弯曲负荷P[kgf]从该欧拉公式可以看出，若要提高纵弯曲强度P，使用卸料导向件，采用纵弹性系数较大的材质(SKD→SKH→HAP)，并将刃部的长度缩短后即可。纵弯曲负荷P表示的是凸模受到纵弯曲负荷发生破损时的值，选定凸模时必须考虑安全系数为3～5。冲小孔时，选择凸模时特别需要注意纵弯曲负荷和施加于凸模的应力。[例4]即便用直杆型凸模在不锈钢板SUS304(板厚1mm，抗拉强度σb＝60kgf／mm2)上用直杆型凸模(S

6、KD11)冲φ8的孔         也不会发生纵弯曲时，求其全长。此外，若凸模固定板的厚度T＝20mm，则使用全长在107mm以下的凸模，可防止纵弯曲。如果是卸料板基准(将凸模固定板与杆部以间隙配合，利用凸模刃部导向)的凸模，则全长需在87mm以下。5.凸缘部的破损凸缘部的破损原因正如 点击此处的厚板冲裁用凸模概要中所述，主要是由于冲裁加工时产生的弹性波造成的拉力(在穿通时，相当于冲裁负荷的拉力施加在凸模上)和应力集中所引起的。凸缘部的防破损方法有1.为了缓和应力集中，增大肩部过渡圆弧半径。(使用厚板冲裁用凸模)2.增大肩部的强度，使其超过凸模刃部的强度。    在此，我

7、们采用方法2，求得不会使肩部破损的最佳杆径。计算法施加在凸模上的冲孔负荷P为      P＝πdtτ凸缘部的容许应力σw为(a)肩型凸模的情况下      σw＝Pα／At           ＝4Pα／πD2(b)顶料型凸模的情况下      σwJ＝4Pα／π(D2－M2)      求得冲裁条件与例1相同时      的凸缘部强度。At：凸缘部的截面面积［mm2］      (a)肩型凸模的情况下             At＝πD2／4      (b)顶料型凸模的情况下             At＝π(