5/5長條多孔厚板沖孔模黃春峰摘要通過對沖模在剪板機上合理應用的分析、研究，成功地設計出了適用于長條多孔厚板沖壓加工的新工藝，詳細地介紹了沖孔模的結構、工作原理、參數(shù)計算和主要零件設計技術方法，這對于拓寬非沖壓設備的使用范圍具有重要意義.

關鍵詞模具設計厚板沖壓剪板機一、前言圖1所示橫梁是某重型設備的重要零件,材料為A３鋼，數(shù)量較多。工藝技術分析表明：(1)橫梁外形簡單，材料屈服強度低，沖壓工藝性能好；（2）該零件的幾何特征是細長、孔多、料厚,在普通壓力機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)濟性很差；（3）剪板機、折板機等非沖壓設備工作平臺尺寸足夠（尤其是長度方向)，力量較大，探索和研究用其來完成長條多孔厚板零件的沖壓工作，對于挖掘設備使用潛力，提高工藝加工質量都具有重要意義.圖1橫梁根據(jù)本廠實際情況，現(xiàn)采用Ｑ１１-１３×2５00型剪板機作為工藝試驗設備.二、模具結構與工作原理1.模具結構

長條多孔厚板沖孔模如圖2所示.模具安裝調試前,需將剪板機下壓頭及附件拆去，在上刀架和工作平臺上加工出安裝螺釘孔。圖2長條多孔厚板沖孔模?1。上模座2。墊板3．凸模4.導料側板(卸料板）

5。工件6.凹模7．固定板８。導套９。導柱１0。下模座2.工作原理?長條多孔厚板沖孔模的工作原理是[1，2]:當模具處于上極限待工作位置時，可將毛坯條料（B=800－0．5)從機床一側放置在凹模６上，并依靠導料側板4及定位銷（圖2中未示出,安裝在凹模6上）.模具工作時，上模隨剪板機上刀架下行,凸模3即可完成工件各孔的沖制工作,廢料從凹?？字新湎?。最后,上模達下死點并隨上刀架開始向上運動,凸模3退出凹模6。同時，剛性卸料組件(即導料側板4)強迫卡在凸模3上的工件脫模。至此，橫梁沖壓工作完成。三、參數(shù)計算１。機床允許的最大沖裁力

迄今為止，國內出版的專業(yè)圖書,對沖裁力的計算都用P=L．t。τ，有的加大30％的安全系數(shù)，演變成Ｐｍａｘ＝1。3Ｌtτ。實驗已經(jīng)證明:當用平刃口普通全鋼沖裁模沖裁時，其最大沖裁力是發(fā)生在凸模擠入板料約１/3料厚處。凸、凹模刃口處材料應力超過材料屈服極限σｓ結束塑性變形,且應力值達到材料剪切強度τ時，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公式計算不夠準確。推薦用Tｉmmｅrｂeil公式計算厚料（δ≥4mm）沖裁時的最大沖裁力［1］:（1)式中P機ｍaｘ——機床最大沖裁力,N

Ｌ—-沖裁線長度，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——沖件抗剪強度極限，MPa

根據(jù)Ｔimｍeｒbeil介紹,是一個與沖件材料屈強比有關的系數(shù),并可用Tiｍｍｅrbeil給出的諾謨圖求得值,它們之間大致成１∶１線性關系(圖3）。圖3系數(shù)諾謨圖已知Q11—1３×2500型剪板機可剪切板料最大厚度１3ｍｍ,最大寬度25０0mｍ，板料抗拉強度極限≤5０0MPａ，屈服強度極限≤2６0MPa,抗剪強度極限≤2４０MPa。據(jù)此，可將L＝2500mm、t=1３mｍ、τ=2４０ＭＰa、（取下限),代入式（１）可計算出：P機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、主要零件設計1。凸模

厚板沖壓時，沖模工作零件即凸、凹模要承受更大的壓應力，尤其是非圓斷面凸模的尖角、凸耳、折線交點等處，接觸應力遠大于平均壓應力，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mａx，有兩種凸模結構形式可供選擇［3,４］:

（１）斜刃口或波浪刀口凸模結構，可使常規(guī)平刃口的剛性面沖擊、線沖切變成點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≤3t.實測這類沖模降噪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，還會造成材料在受壓力作用時產(chǎn)生滑移，使工件產(chǎn)生翹曲、扭曲變形,影響工件質量,故較少采用。

（2）臺階式凸模結構(圖4），具有降低沖裁力和消減噪聲的雙重效果.設計時，將凸模分成兩組,按模具橫向對稱間隔布置，可實現(xiàn)P工max′＝P工ｍax/2<P機max。最后我們決定采用此種臺階式凸模結構型式。圖4臺階式凸模結構2．凹模

由于模具橫向尺寸較大，故應將凹模設計為組合件,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、結束語(1）工藝試驗證明,長條多孔厚板沖孔模設計是成功的，具有使用價值及推廣意義，拓寬了非沖壓設備使用范圍.

（2)采用臺階式凸模結構，可以實現(xiàn)P工ｍax′<P機mａx，從而高效優(yōu)質地完成橫梁的沖孔工作。

（3）因剪板機的最大封閉高度較小，因此，在保證使用方便、強度足夠的前提下,應盡量減小模具幾何尺寸。作者簡介：黃春峰男,3９歲,高級工程師

作者單位:黃春峰(中國航空燃氣渦輪研究所62１７０3）參考文獻［1］張正修。厚板沖壓技術.模具技術。1９97(4)：62～68?［２］黃春峰。支承座三工序復合沖