長(zhǎng)條多孔厚板沖孔模

5/5長(zhǎng)條多孔厚板沖孔模黃春峰摘要通過對(duì)沖模在剪板機(jī)上合理應(yīng)用的分析、研究，成功地設(shè)計(jì)出了適用于長(zhǎng)條多孔厚板沖壓加工的新工藝，詳細(xì)地介紹了沖孔模的結(jié)構(gòu)、工作原理、參數(shù)計(jì)算和主要零件設(shè)計(jì)技術(shù)方法，這對(duì)于拓寬非沖壓設(shè)備的使用范圍具有重要意義.

關(guān)鍵詞模具設(shè)計(jì)厚板沖壓剪板機(jī)一、前言圖1所示橫梁是某重型設(shè)備的重要零件,材料為A３鋼，數(shù)量較多。工藝技術(shù)分析表明：(1)橫梁外形簡(jiǎn)單，材料屈服強(qiáng)度低，沖壓工藝性能好；（2）該零件的幾何特征是細(xì)長(zhǎng)、孔多、料厚,在普通壓力機(jī)上只能采用單孔或多孔(≤３孔）沖模沖制,生產(chǎn)效率，尺寸精度不易保證，工藝經(jīng)濟(jì)性很差；（3）剪板機(jī)、折板機(jī)等非沖壓設(shè)備工作平臺(tái)尺寸足夠（尤其是長(zhǎng)度方向)，力量較大，探索和研究用其來完成長(zhǎng)條多孔厚板零件的沖壓工作，對(duì)于挖掘設(shè)備使用潛力，提高工藝加工質(zhì)量都具有重要意義.圖1橫梁根據(jù)本廠實(shí)際情況，現(xiàn)采用Ｑ１１-１３×2５00型剪板機(jī)作為工藝試驗(yàn)設(shè)備.二、模具結(jié)構(gòu)與工作原理1.模具結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)條多孔厚板沖孔模如圖2所示.模具安裝調(diào)試前,需將剪板機(jī)下壓頭及附件拆去，在上刀架和工作平臺(tái)上加工出安裝螺釘孔。圖2長(zhǎng)條多孔厚板沖孔模?1。上模座2。墊板3．凸模4.導(dǎo)料側(cè)板(卸料板）

5。工件6.凹模7．固定板８。導(dǎo)套９。導(dǎo)柱１0。下模座2.工作原理?長(zhǎng)條多孔厚板沖孔模的工作原理是[1，2]:當(dāng)模具處于上極限待工作位置時(shí)，可將毛坯條料（B=800－0．5)從機(jī)床一側(cè)放置在凹模６上，并依靠導(dǎo)料側(cè)板4及定位銷（圖2中未示出,安裝在凹模6上）.模具工作時(shí)，上模隨剪板機(jī)上刀架下行,凸模3即可完成工件各孔的沖制工作,廢料從凹模孔中落下。最后,上模達(dá)下死點(diǎn)并隨上刀架開始向上運(yùn)動(dòng),凸模3退出凹模6。同時(shí)，剛性卸料組件(即導(dǎo)料側(cè)板4)強(qiáng)迫卡在凸模3上的工件脫模。至此，橫梁沖壓工作完成。三、參數(shù)計(jì)算１。機(jī)床允許的最大沖裁力

迄今為止，國(guó)內(nèi)出版的專業(yè)圖書,對(duì)沖裁力的計(jì)算都用P=L．t。τ，有的加大30％的安全系數(shù)，演變成Ｐｍａｘ＝1。3Ｌtτ。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明:當(dāng)用平刃口普通全鋼沖裁模沖裁時(shí)，其最大沖裁力是發(fā)生在凸模擠入板料約１/3料厚處。凸、凹模刃口處材料應(yīng)力超過材料屈服極限σｓ結(jié)束塑性變形,且應(yīng)力值達(dá)到材料剪切強(qiáng)度τ時(shí)，在凸、凹模刃口處產(chǎn)生裂紋并剪斷分離.因此，產(chǎn)生最大Pmａｘ的位置是在凸模擠入料厚1/3處，用P=Ltτ公式計(jì)算不夠準(zhǔn)確。推薦用Tｉmmｅrｂeil公式計(jì)算厚料（δ≥4mm）沖裁時(shí)的最大沖裁力［1］:（1)式中P機(jī)ｍaｘ——機(jī)床最大沖裁力,N

Ｌ—-沖裁線長(zhǎng)度，ｍｍ?t——沖件厚度,mｍ?ｔ′——沖裁開始的最初階段,凸模擠入板料深度,ｍm?τ——沖件抗剪強(qiáng)度極限，MPa

根據(jù)Ｔimｍeｒbeil介紹,是一個(gè)與沖件材料屈強(qiáng)比有關(guān)的系數(shù),并可用Tiｍｍｅrbeil給出的諾謨圖求得值,它們之間大致成１∶１線性關(guān)系(圖3）。圖3系數(shù)諾謨圖已知Q11—1３×2500型剪板機(jī)可剪切板料最大厚度１3ｍｍ,最大寬度25０0mｍ，板料抗拉強(qiáng)度極限≤5０0MPａ，屈服強(qiáng)度極限≤2６0MPa,抗剪強(qiáng)度極限≤2４０MPa。據(jù)此，可將L＝2500mm、t=1３mｍ、τ=2４０ＭＰa、（取下限),代入式（１）可計(jì)算出：P機(jī)max＝４0５６kN。?２。工件需要的最大沖裁力?如圖1所示，用Ａ３鋼制作的橫梁，有σb=4７０MPa、σs＝2４０MPa。因此，可將Ｌ＝π×20×38＝２38６。４mm、t=10mm、τ=38０MPa、代入式（1）中,可得到工件最大沖裁力:P工max=598５.091kN.四、主要零件設(shè)計(jì)1。凸模

厚板沖壓時(shí)，沖模工作零件即凸、凹模要承受更大的壓應(yīng)力，尤其是非圓斷面凸模的尖角、凸耳、折線交點(diǎn)等處，接觸應(yīng)力遠(yuǎn)大于平均壓應(yīng)力，顯著降低使用壽命。因此,必須采用高合金工具鋼來制作工作零件。沖孔凸模材料可推薦Cｒ12ＭｏＶ鋼，熱處理硬度58~62HRC。為滿足P工mａx＜Ｐ機(jī)mａx，有兩種凸模結(jié)構(gòu)形式可供選擇［3,４］:

（１）斜刃口或波浪刀口凸模結(jié)構(gòu)，可使常規(guī)平刃口的剛性面沖擊、線沖切變成點(diǎn)接觸的斜刃和圓弧刃剪切，有良好的減噪效果.一般要求斜刃高與波浪弧頂高取(1-２）t，最大應(yīng)≤3t.實(shí)測(cè)這類沖模降噪２～１3dＢ,降低沖裁力４0％～８0%。但由于橫梁沖孔直徑較小，高度過大,不僅制作困難,而且凸模受力不均易折斷，還會(huì)造成材料在受壓力作用時(shí)產(chǎn)生滑移，使工件產(chǎn)生翹曲、扭曲變形,影響工件質(zhì)量,故較少采用。

（2）臺(tái)階式凸模結(jié)構(gòu)(圖4），具有降低沖裁力和消減噪聲的雙重效果.設(shè)計(jì)時(shí)，將凸模分成兩組,按模具橫向?qū)ΨQ間隔布置，可實(shí)現(xiàn)P工max′＝P工ｍax/2<P機(jī)max。最后我們決定采用此種臺(tái)階式凸模結(jié)構(gòu)型式。圖4臺(tái)階式凸模結(jié)構(gòu)2．凹模

由于模具橫向尺寸較大，故應(yīng)將凹模設(shè)計(jì)為組合件,即采用凹模套與凹模座組成。這樣既可以節(jié)約貴重材料，又能簡(jiǎn)化加工工藝，易保證尺寸精度及使用要求，便于安裝與維修。凹模座可用45鋼制造，熱處理硬度２8~３2HRC;凹模套仍推薦采用Cr１2MoV鋼，熱處理硬度５8～6２ＨＲＣ.五、結(jié)束語(1）工藝試驗(yàn)證明,長(zhǎng)條多孔厚板沖孔模設(shè)計(jì)是成功的，具有使用價(jià)值及推廣意義，拓寬了非沖壓設(shè)備使用范圍.

（2)采用臺(tái)階式凸模結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)P工ｍax′<P機(jī)mａx，從而高效優(yōu)質(zhì)地完成橫梁的沖孔工作。

（3）因剪板機(jī)的最大封閉高度較小，因此，在保證使用方便、強(qiáng)度足夠的前提下,應(yīng)盡量減小模具幾何尺寸。作者簡(jiǎn)介：黃春峰男,3９歲,高級(jí)工程師

作者單位:黃春峰(中國(guó)航空燃?xì)鉁u輪研究所62１７０3）參考文獻(xiàn)［1］張正修。厚板沖壓技術(shù).模具技術(shù)。1９97(4)：62～68?［２］黃春峰。支承座三工序復(fù)合沖