垫片的冲压模具设计与凸模的强度校核*

伍晓红

(辽宁轨道交通职业学院， 辽宁 沈阳　110023)

0　引　言

随着社会经济的发展,模具在现代工业发展中的作用越来越重要[1]。冲裁是指利用一对工具，例如冲裁模的凸模与凹模或剪床的上剪刃与下剪刃，并借助压力机的压力，对板料或工序件沿封闭的或封闭的轮廓进行切割分离的一种加工方法，具有效率高、质量好、成本低等优点[2]。以垫片冲模为例，详细讲解了模具的设计和凸模的强度校核。

1　模具设计

由于冲低碳钢板，原料硬，所以卸料板采用固定式；模板采用嵌入式,滑动导柱导向；由于凸板较小，防止模板受压，加淬火垫板；采用侧刃与导正钉联合定位。模具装配图如图1所示。

2　凸模强度校核

2.1　数学模型

2.1.1凸模抗压能力的校核

凸模正常工作时其最小截面承受的压力应力不能超过凸模材料的许用压应力。文章中冲孔凸模截面小于落料凸模截面面积，所以对冲孔凸模进行抗压能力校核。

δ=F/A≤[δ]

(1)

图1　模具装配图1.模柄　2.垫板　3.凸模固定板　4.侧刃　5.冲孔凸模　6.落料凸模　7.卸料版　8.导正钉　9.凹模　10.模架　11.下模座　12.上模座　13.内六角圆柱头螺钉M6×20　14.销6m6×30　15. 内六角圆柱头螺钉M6×20　16.内六角圆柱头螺钉M12×50　17.销12m6×50　18.六角头螺栓-全螺M6×20　19.内六角圆柱头螺钉M12×45　20.销12m6×55

2.1.2凸模纵向抗弯能力的校核

冲裁时，凸模纵向抗弯能力可利用杆件受轴向压力时的欧拉公式进行校核。文章中冲孔凸模有导向，相当于一端固定，另一端铰支的压杆，凸模不发生失稳弯曲的最大长度Lmax为：

2.2　计算器

现在许多的编程语言越来越简单易懂，容易完成开发一些计算器[3]。由于凸模强度校核是步骤较多的计算求解过程，如果设计稍微有一丁点的改变都需要重新计算，编程就是为了借助于计算机来达到某一目的或解决某个问题[4]。

利用编程软件编制计算器，可以省去很多不必要的繁琐计算，程序如下：

Private Sub Command1_Click()

d = Val(Text13.Text)

l = Val(Text14.Text)

t = Val(Text3.Text)

x = Val(Text1.Text)

y = Val(Text2.Text)

d1 = 4 * t * y / x

F = 3.14 * d * t * y

lmax = 270 * d ^ 2 / Sqr(F)

Text16.Text = "冲孔凸模直径d=" & d & ">" & Format(d1, "0.000") & ",满足抗压能力的要求"

Text17.Text = "冲孔凸模长度l=" & l & "<" & Format(lmax, "0.000") & ",满足纵向抗弯能力的要求"

End Sub

Private Sub Command2_Click()

Text1.Text = ""

Text2.Text = ""

Text13.Text = ""

Text14.Text = ""

Text3.Text = ""

End Sub

Private Sub Command3_Click()

End

End Sub

生成的计算器界面如图2所示，多次输入，可以点击清零按钮，文本框清除，用户可以重新输入。计算器的退出，有两种方法供用户选择，一是点击结束按钮；二是点击界面的关闭按钮，也可退出。

图2　计算器

2.3　强度校核

冲孔凸模形状尺寸如图3所示，根据设计的几何尺寸，将数据输入到计算器中。

图3　凸模零件图

通过计算器计算，结果如图4所示：冲孔凸模的设计直径d=12.16>4.615，满足抗压能力的要求；冲孔凸模的长度l=75.5<166.822，满足纵向抗弯能力的要求。

图4　计算结果

3　结　语

文章介绍了垫片冲模模具的卸料板、模板、导向和定位等关键部件的设计方法和要点；利用软件编制了计算器，完成了凸模强度的校核，方便快捷，为设计提供了理论数据。