論冷沖壓沖小孔模具的設計

摘 要：以往的常規(guī)沖孔模具設計中，沖頭通常就會折斷，本文論述了小孔沖模的設計關鍵在于對凸模進行改進，提出幾種有效的改進措施，這樣設計出的模具達到了壽命長，精度高，更好地完成了沖孔的目的。關鍵詞：沖孔模具 設計 凸模既然是冷沖小孔模具，那么先談談什么是冷沖壓，冷沖壓就是在室溫條件下利用安裝在壓力機上的模具，對材料施加壓力，使其分離或塑性變形從而獲得所需零件的一種壓力加工方法，在冷沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具，也稱冷沖模，是實現(xiàn)冷沖壓加工中必不可少的工藝裝備。冷沖壓與其它常規(guī)加工方法相比，有很多優(yōu)點，所以在批量生產(chǎn)中，得到了廣泛的應用，在日常生活中隨處可以見到冷沖壓加工的產(chǎn)品，如：汽車、拖拉機、電器、電機、儀表上等等?，F(xiàn)在，我著重介紹一下我設計的一套沖小孔的模具，制件圖見（圖一），模具圖見（圖二）該件在一些類似集裝箱等方型廂體件中都有用到，批量很大，孔很小，所以按常規(guī)沖孔模設計，沖頭就會折斷，下表即是用自由凸模沖孔的最小尺寸。材料沖孔最小尺寸鋼σb>70公斤/毫米d≥1.5t鋼σb>40-70公斤/毫米d≥1.3t鋼σb≤40公斤/毫米d≥1.0t據(jù)此，我們不難看出，用自由凸模沖裁，凸模尺寸剛好等于料厚，即便能沖模具壽命也很低，需經(jīng)常更換沖頭，如此，生產(chǎn)必會受到影響，另外拆裝如此大的模具，也費時、費力。那么凸模為什么會拆斷呢？這與凸模的強度和剛度有關，根據(jù)凸模最小斷面校核公式，對于無導向凸模， dmin≥4tτ/[]=4×4400/（1-1.6） ×103=6.4；很顯然，不符合制件圖的要求，那么適必要有特殊的導向裝置，有特殊的導向裝置后[σ]的值可?。?—3）×103Mpa，這樣dmin≥2.13這樣符合了制件圖φ4≥φ2.13的要求。另外從凸模允許的最大長度校核公式中l(wèi)max≤85d2/=15.2，顯然，通過最大長度不能滿足設計需要，我在實踐中采用凸模加護套結(jié)構(gòu)，如圖二所示，因為小孔沖模的難點和關鍵就在于凸模細而長，很容易折斷，所以解決它的關鍵就是使之變粗和短。實踐中選擇使之變粗，亦即相對的變粗，就是將凸模的外部加一護套，這樣凸模在整個沖裁過程中，都在護套中運動，剛度和強度都得到了極大的加強，其次我采用四導柱結(jié)構(gòu)，四導柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是比普通的兩導柱結(jié)構(gòu)滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，第三，凹模洞口的形式，也很重要，常規(guī)的凹模洞口一般都做成直壁式，如圖，此種結(jié)構(gòu)有優(yōu)點，就是多次沖裁后需刃磨，刃磨后，沖出的制件尺寸不變，但此種刃口形式也有它的缺點，就是凹模洞口內(nèi)積料太多，這樣就會增大凹模的漲裂力，給凸模和凹模的強度都帶來了不利影響，這是小孔沖模中需避免的，所以實踐中選用了錐筒式凹模，此種凹模，洞口內(nèi)不積聚廢料，側(cè)壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后尺寸略有增大，本制件尺寸要求不嚴，所以完全適用。第四、合理的凸模與導套間的間隙也是非常重要的。設計中，采用的間隙是凸模直徑的1.5%，效果很好，如果間隙過小，凸模將會卡死在導套的下部（如圖3）。第五、沖小孔，適當?shù)膹棄毫σ埠苤匾?，彈壓力不足，彈壓板不能有效的壓緊材料，造成沖孔開始時，凸模的歪斜和折斷，同時也使卸料困難。第六、采用卸料板對凸模進行導向，使卸料板不歪斜和串動，也大大減少了凸模的折斷。第七、盡可能提高凸凹模的同軸度，消除了因間隙不均勻而產(chǎn)生的偏負荷。經(jīng)過這樣的綜合條件，試制出的制件很好，沒有一個折斷凸模的。另外對于沖小孔的模具，也可以采用如圖4所示的結(jié)構(gòu)，這是從另一方向，即將凸模變短，也可達到同樣的效果.

綜上所述，小孔沖模的設計，關鍵在于凸模，但也不能忽視其它因素的影響，這樣設計出的模具就會壽命長，精度高。參考文獻：[1]模具設計手冊.[2]吳宗澤.《機械零件設計手冊》[M].機械工業(yè)出版社，2004.[3]薛啟翔.沖壓工藝與模具設計實例分析[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2008.4.[4]冷沖模國家標準[M].（GB2851-2875-81）.