凹凸模高度设计

凹凸模具设计厚度高度

在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。但是，对细长的凸模，或凸模断面尺寸较小而毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。

１．凸模承载能力校核凸模最小断面承受的压应力σ，必须小于凸模材料强度允许的压力［σ］，即：

σ＝Ｐ／Ｆmin ≤［σ］

故非圆凸模Fmin ≥Ｐ／［σ］(2—27)

对圆形凸模dmin ≥４tτ［σ］(2—28)

式中

σ——凸模最小断面的压应力(MPa)；

P——凸模纵向总压力(N)；

Fmin ——凸模最小断面积(mm ２）；

dmin ——凸模最小直径(mm）；

t——冲裁材料厚度(mm)

τ——冲裁材料抗剪强度(MPa)；

［σ］——凸模材料的许用压应力(MPa)。

２．凸模抗弯能力校核凸模冲裁时稳定性校验采用杆件受轴向压力的欧拉公式。根据模具结构的特点，可分为无导向装置和有导向装置的凸模(图2.8.4)进行校验。

对无导向装置的凸模，其受力情况相当于一端固定另一端自由的压杆，其纵向的抗弯能力可用下列公式校验：

对圆形凸模Lmax ≤30d 2／（2—29)

对非圆形凸模Lmax ≤135（2—30)

图2.8.4 凸模的自由长度

(a)无导向装置的凸模(b)有导向装置的直通式凸模(c)有导向装置的阶梯式凸模

有导向装置的凸模，其不发生失稳弯曲的凸模最大长度为：

对圆形凸模Lmax ≤85d ２／Ｐ(2—31)

对非圆形凸模Lmax ≤380 (2—32)

以上各式中，I为凸模最小截面的惯性距(mm ４）；P为凸模的冲裁力(N)；d为凸模最小直径(mm)。 据上述公式可知，凸模弯曲不失稳时的最大长度Lmax ，与凸模截面尺寸、冲截力的大小、材料机械性能等因素有关。同时还受到模具精度、刃口锋利程度、制造过程、热处理等影响。为防止小凸模的折断，常采用如图2.8.5所示的结构进行保护。

(五)凸模的护套

图2.8.5a、b是两种简单的圆形凸模护套。图a所示护套1、凸模2均用铆接固定。图b所示护套1采用台肩固定，凸模2很短，上端有一个锥形台，以防卸料时拔出凸模，冲裁时，凸模依靠芯轴3承受压力。c所示护套1固定在卸料板(或导板)4上，护套1与上模导板5呈H7/h6的配合，凸模2与护套1呈H8/h8的配合。工作时护套1始终在上模导板5内滑动而不脱离(起小导柱作用，以防卸料板在水平方向摆动)。当上模下降时，卸料弹簧压缩，凸模从护套中伸出冲孔。此结构有效地避免了卸料板的摆动和凸模工作端的弯曲，可冲厚度大于直径两倍的小孔。d)是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块6固定在固定板中，具有三个等分扇形槽的护套1固定在导板4中，可在固定扇形块6内滑动，因此可使凸模在任意位置均处于三向导向与保护之中。但其结构比较复杂，制造比较困难。采用c、d两种结构时应注意两点：一是，上模处于上止点位置时，护套1的上端不能离开上模的导向元件(如上模导板5、扇形块6)，其最小重叠部分长度不小于3～５mm。其二，上模处于下止点位置时，护套1的上端不能受到碰撞。

图2.8.5凸模护套

(六)凸模的固定方式

平面尺寸比较大的凸模，可以直接用销钉和螺栓固定(图2.8.6)。中、小型凸模多采用台肩、吊装或铆接固定(图2.8.7)。对于有的小凸模还可以采用粘接固定(图2.8.8)。对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法，以便于修理与更换，如图 2.8.9所示。

图2.8.6大凸模的固定

1—凸模；2—凸模固定板；3—垫板；4—防转销

5—吊装螺钉；6—吊装横销；7—上模座

图2.8.7中小凸模的固定方式

a)环氧树脂固定;b)低熔点合金固定; c)无机粘结剂固定

图2.8.8 凸模的粘结固定

图2.8.9 快换式凸模的固定方法

2.8.3 凹模的结构设计

(一)凹模洞口的类型

常用凹模洞口类型如图 2.8.10所示，其中a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料(或制件)的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a)、c)型下出件的用b)或a)型。d)、e)型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大(如α＝30′时，刃磨0 1mm，其尺寸增大0.0017mm)。

凹模锥角α、后角β和洞口高度h，均随制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝４～１０mm。

图2.8.10 凹模洞口的类型

(二)凹模的外形尺寸

凹模的外形一般有矩形与圆形两种。凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的如图 2.8.11所示。

图2.8.11凹模外形尺寸

凹模厚度H＝Kb（≥15mm)（2—33)

凹模壁厚c＝(1 5～２)H (≥30～４０mm) (2—34)

表2.8.2 系数K值

式中

b——冲裁件的最大外形尺寸；

K——系数，考虑板料厚度的影响，查表2.8.2

根据凹模壁厚即可算出其相应凹模外形尺寸的长和宽，然后可在冷冲模国家标准手册中选取标准值。