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冲孔机冲头强度的计算

时间:2020-11-26 08:47:49 作者:锌达铖机械 点击:

冲孔机作业中,有时会发生孔头断裂,法兰断裂等故障。造成这种麻烦的原因通常是缺乏有关标准零件的技术数据,或者在选择冲孔工具材料或形状时出现错误。为了减少此类故障的发生,此处提出了正确使用冲头的标准,其中考虑了诸如工具钢的疲劳强度和法兰应力集中等因素。


1.冲压力的计算

●冲孔力P [kgf]

P =ℓtτ…………(1)ℓ:冲孔型材长度[mm](圆冲时,ℓ=πd)t:材质厚度[mm]

τ:材料的抗剪强度[kgf / mm2](τ≒0.8X拉伸强度σB)

[实施例1]在厚度为1.2mm(抗拉强度为80kgf / mm2)的高强度钢板上冲出直径为2.8mm的圆孔时的最大冲切力P如下。当P =ℓtτ时,抗剪强度τ= 0.8×80 = 64 [kgf / mm2]

P = 3.14×2.8×1.2×64 = 675千克力

图1

2.冲头断裂

●施加在冲头上的应力σ[kgf / mm2]

σ= P / A P:冲模力,A:冲头的横截面积(a)用于肩冲

σs= 4tτ/ d………………………(2)(b)对于夹具冲头σJ= 4dtτ/(d2-d12)………………(3)

[示例2]发现使用肩冲SPAS6-50-P2.8和Jector冲头SJAS6-50-P2.8(d1尺寸= 0.7,如第186页所示)时冲头尖端断裂的可能性()。冲孔条件与实施例1相同。)

(a)对于肩冲,根据公式(2):σs= 4×1.2×64 / 2.8 = 110 kgf / mm2

(b)对于接料冲头,根据公式(3):σJ= 4×2.8×1.2×64 /(2.82-0.72)=117 kgf / mm2

从图2中我们可以看到,当σs为110 kgf / mm2时,D2冲头在大约9000发时有可能发生断裂。

当将材质更改为M2时,这将增加到大约40,000张。用同样的方法发现了孔机的可能性。

因为横截面面积较小,所以冲头尖端将在大约5,000发时断裂。如果在使用过程中施加于冲头的应力小于该冲头材料的最大允许应力,则不会发生断裂。(但是,这仅作为参考,因为实际值会根据模具精度的变化而变化。结构,孔材料以及孔器的表面粗糙度,热处理和其他条件。)

冲孔机冲头强度的计算(图2)

3.最小冲孔直径

●最小冲孔直径:dmin。dmin =4tτ/σσ:工具钢的疲劳强度[kgf / mm2]

[例3]以下是使用M2冲头在厚度为2mm的SPCC上冲100,000发或以上时的最小冲头直径。dmin =4tτ/σ……………(4)= 4×2×26/97≒2.1mm 100,000 M2的疲劳强度

弹丸:σ= 97 kgf / mm2(图2)τ= 26 kgf / mm2(表1)

冲孔机冲头强度的计算(图3)

4.屈曲导致的断裂

●屈曲载荷P [kgf] P =nπ2EI/ P………………(5)ℓ=√nπ2EI/ P………………(6)n:系数n = 1:不带剥线器

n = 2:带有剥离器导板I:惯性矩[a mm4]对于圆冲头,I =πd4/ 64ℓ:冲头长度[mm]

E:杨氏模量[kgf / mm2] D2:21000 M2:22000 HAP40:23000 V30:56000

  如欧拉公式所示,可以采取的提高屈曲强度P的步骤包括:使用剥线钳导板,使用杨氏模量较大的材料(SKD→SKH→HAP)以及减小冲头的长度。的 压曲载荷P表示当时的负载时的冲头带扣和骨折。因此,选择冲头时,必须考虑3〜5的安全系数。选择用于孔的冲头时,必须特别注意 屈曲载荷和施加在冲头上的应力。

[例4]计算用直冲头(D2)在不锈钢304(板厚1mm,抗拉强度σb = 60kgf / mm2)上冲φ8孔时不会产生翘曲的冲头的全长 。根据公式(6):ℓ=√nπ2EI/ P =√2×π2×21000×201/1206 = 262 mm 如果安全系数为3,则ℓ= 262/3 = 87 mm如果孔板厚度t为20mm,则可以通过使用总长度不超过107mm的冲头来防止屈曲。对于基于脱模板的孔器(孔板尖端 由间隙引导),全长应不超过87毫米。

[例5]以下为在不使用脱模器导板的情况下使用SHAL5-60-P2.00-BC20冲头时的屈曲载荷P。

P =nπ2EI/ℓ2= 1×π2×22000×0.785 / 202 = 426 kgf

  如果安全系数是3,则P = 426/3 = 142 kgf在142 kgf或以下的冲压力下不会发生屈曲。

冲孔机冲头强度的计算(图4)



 

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