长条多孔厚板冲孔模

5/5长条多孔厚板冲孔模黄春峰摘要通过对冲模在剪板机上合理应用的分析、研究，成功地设计出了适用于长条多孔厚板冲压加工的新工艺，详细地介绍了冲孔模的结构、工作原理、参数计算和主要零件设计技术方法，这对于拓宽非冲压设备的使用范围具有重要意义.

关键词模具设计厚板冲压剪板机一、前言图1所示横梁是某重型设备的重要零件,材料为A３钢，数量较多。工艺技术分析表明：(1)横梁外形简单，材料屈服强度低，冲压工艺性能好；（2）该零件的几何特征是细长、孔多、料厚,在普通压力机上只能采用单孔或多孔(≤３孔）冲模冲制,生产效率，尺寸精度不易保证，工艺经济性很差；（3）剪板机、折板机等非冲压设备工作平台尺寸足够（尤其是长度方向)，力量较大，探索和研究用其来完成长条多孔厚板零件的冲压工作，对于挖掘设备使用潜力，提高工艺加工质量都具有重要意义.图1横梁根据本厂实际情况，现采用Ｑ１１-１３×2５00型剪板机作为工艺试验设备.二、模具结构与工作原理1.模具结构

长条多孔厚板冲孔模如图2所示.模具安装调试前,需将剪板机下压头及附件拆去，在上刀架和工作平台上加工出安装螺钉孔。图2长条多孔厚板冲孔模ﻫ1。上模座2。垫板3．凸模4.导料侧板(卸料板）

5。工件6.凹模7．固定板８。导套９。导柱１0。下模座2.工作原理ﻫ长条多孔厚板冲孔模的工作原理是[1，2]:当模具处于上极限待工作位置时，可将毛坯条料（B=800－0．5)从机床一侧放置在凹模６上，并依靠导料侧板4及定位销（图2中未示出,安装在凹模6上）.模具工作时，上模随剪板机上刀架下行,凸模3即可完成工件各孔的冲制工作,废料从凹模孔中落下。最后,上模达下死点并随上刀架开始向上运动,凸模3退出凹模6。同时，刚性卸料组件(即导料侧板4)强迫卡在凸模3上的工件脱模。至此，横梁冲压工作完成。三、参数计算１。机床允许的最大冲裁力

迄今为止，国内出版的专业图书,对冲裁力的计算都用P=L．t。τ，有的加大30％的安全系数，演变成Ｐｍａｘ＝1。3Ｌtτ。实验已经证明:当用平刃口普通全钢冲裁模冲裁时，其最大冲裁力是发生在凸模挤入板料约１/3料厚处。凸、凹模刃口处材料应力超过材料屈服极限σｓ结束塑性变形,且应力值达到材料剪切强度τ时，在凸、凹模刃口处产生裂纹并剪断分离.因此，产生最大Pmａｘ的位置是在凸模挤入料厚1/3处，用P=Ltτ公式计算不够准确。推荐用Tｉmmｅrｂeil公式计算厚料（δ≥4mm）冲裁时的最大冲裁力［1］:（1)式中P机ｍaｘ——机床最大冲裁力,N

Ｌ—-冲裁线长度，ｍｍﻫt——冲件厚度,mｍﻫｔ′——冲裁开始的最初阶段,凸模挤入板料深度,ｍmﻫτ——冲件抗剪强度极限，MPa

根据Ｔimｍeｒbeil介绍,是一个与冲件材料屈强比有关的系数,并可用Tiｍｍｅrbeil给出的诺谟图求得值,它们之间大致成１∶１线性关系(图3）。图3系数诺谟图已知Q11—1３×2500型剪板机可剪切板料最大厚度１3ｍｍ,最大宽度25０0mｍ，板料抗拉强度极限≤5０0MPａ，屈服强度极限≤2６0MPa,抗剪强度极限≤2４０MPa。据此，可将L＝2500mm、t=1３mｍ、τ=2４０ＭＰa、（取下限),代入式（１）可计算出：P机max＝４0５６kN。ﻫ２。工件需要的最大冲裁力ﻫ如图1所示，用Ａ３钢制作的横梁，有σb=4７０MPa、σs＝2４０MPa。因此，可将Ｌ＝π×20×38＝２38６。４mm、t=10mm、τ=38０MPa、代入式（1）中,可得到工件最大冲裁力:P工max=598５.091kN.四、主要零件设计1。凸模

厚板冲压时，冲模工作零件即凸、凹模要承受更大的压应力，尤其是非圆断面凸模的尖角、凸耳、折线交点等处，接触应力远大于平均压应力，显著降低使用寿命。因此,必须采用高合金工具钢来制作工作零件。冲孔凸模材料可推荐Cｒ12ＭｏＶ钢，热处理硬度58~62HRC。为满足P工mａx＜Ｐ机mａx，有两种凸模结构形式可供选择［3,４］:

（１）斜刃口或波浪刀口凸模结构，可使常规平刃口的刚性面冲击、线冲切变成点接触的斜刃和圆弧刃剪切，有良好的减噪效果.一般要求斜刃高与波浪弧顶高取(1-２）t，最大应≤3t.实测这类冲模降噪２～１3dＢ,降低冲裁力４0％～８0%。但由于横梁冲孔直径较小，高度过大,不仅制作困难,而且凸模受力不均易折断，还会造成材料在受压力作用时产生滑移，使工件产生翘曲、扭曲变形,影响工件质量,故较少采用。

（2）台阶式凸模结构(图4），具有降低冲裁力和消减噪声的双重效果.设计时，将凸模分成两组,按模具横向对称间隔布置，可实现P工max′＝P工ｍax/2<P机max。最后我们决定采用此种台阶式凸模结构型式。图4台阶式凸模结构2．凹模

由于模具横向尺寸较大，故应将凹模设计为组合件,即采用凹模套与凹模座组成。这样既可以节约贵重材料，又能简化加工工艺，易保证尺寸精度及使用要求，便于安装与维修。凹模座可用45钢制造，热处理硬度２8~３2HRC;凹模套仍推荐采用Cr１2MoV钢，热处理硬度５8～6２ＨＲＣ.五、结束语(1）工艺试验证明,长条多孔厚板冲孔模设计是成功的，具有使用价值及推广意义，拓宽了非冲压设备使用范围.

（2)采用台阶式凸模结构，可以实现P工ｍax′<P机mａx，从而高效优质地完成横梁的冲孔工作。

（3）因剪板机的最大封闭高度较小，因此，在保证使用方便、强度足够的前提下,应尽量减小模具几何尺寸。作者简介：黄春峰男,3９岁,高级工程师

作者单位:黄春峰(中国航空燃气涡轮研究所62１７０3）参考文献［1］张正修。厚板冲压技术.模具技术。1９97(4)：62～68ﻫ［２］黄春峰。支承座三工序复合冲