冲深孔模的设计要点

普通冲孔模的凸模细长，在冲孔过程中，由于轴向压力超过凸模的临界压力而出现纵向弯曲。此时，凸模的临界压力虽远低于抗拉强度，也较其比例极限小，却丧失承载能力，不能保持其稳定性。要冲制孔径小于或等于料厚的深孔、孔径小于3mm的甚至小于1.5mm的小孔，如何保证如此细小的冲孔凸模在冲孔过程中不发生纵弯折断，是冲孔模结构设计的关键。可以采取如下三种结构措施：

1）加固凸模杆部，缩短刃口工作段长度。当冲孔凸模即冲孔直径d=3mm时，将其总长度的一半加粗至（1.5～2）d=D，成为二台阶凸模。装入固定板的一端D，埋入固定板的长度L_固，应大于凸模总长度的LΣ的1/4，即L_固≥25%LΣ。

当d＜3mm时，可将凸模制成三台阶凸模，固定端长度L_固≥25%LΣ，而其总长度LΣ的一半的粗细与L_固相等。凸模刃口工作段长度L_刃小于（3～4）d。其余部分的长度按（2～3）d加粗为D₁，固定段D₂≤2D₁。

这种办法用于冲孔直径d≥2mm时效果良好，推荐许用d_min≥1.5mm。更小的凸模直径不仅制造困难，使用效果也不能令人满意。

2）设计特殊冲孔模结构，采用超短冲孔凸模，在4mm料厚上冲Φ2mm群孔。

3）采用细长小凸模全行程护套保护。设计与使用各种凸模护套，通过粗大、结实的护套，使其孔与凸模以合适配合，使凸模沿轴向可以活动，并进行正常工作。而径向，包围其整个圆柱面，给凸模以全行程、可靠的横向支承。冲深孔采用扇形块全行程护套的冲孔模，护套改善了凸模的受力状态并加强其纵向稳定性；凸模护套的全行程导向，消除了凸模产生纵弯曲的条件。图3-66所示为采用扇形块全行程凸模护套的结构及工作过程。冲深孔凸模在首次负载之后会产生≤2%的塑性变形，并因之获得强化后稳定工作。在冲深孔过程中，因凸模开始挤入材料向孔周流动，故冲出废料小于料厚。当孔沿壁厚长度≥4d时，孔周外廓看不到变形；当孔沿任何一边长度<3d时，由于材料受压向孔周流动阻力甚小，孔周形成材料不均匀流动，工件外廓产生明显变形。如果孔沿壁厚＜2d时，将产生很大变形且冲孔力相对降低（见图3-67）。

图3-66 凸模全行程护套结构及工作过程

a）开始状态 b）冲孔结束 c）护套结构

为此，在设计模具时，必须注意以下几点：

1）设计凸模护套保证冲深孔凸模的全行程滑动导向，见图3-67～图3-69和表3-18。

2）设计装配护套的导板，使其与模架导柱导向一致，并保证导板的型孔、冲孔凸模三者同轴，其积累误差不得大于冲孔间隙之半。

3）导板兼弹性卸料板。冲深孔是在弹压卸料板压紧材料的情况下进行的。为收到良好效果并延长模具寿命，建议压料力按冲孔力的10%～40%考虑。

4）冲深孔间隙、导向间隙、冲孔凸模与其护套的配合间隙按下述原则选取：

①当孔壁表面粗糙度要求Ra≤1.6μm时，取冲孔间隙为料厚的1%～1.5%；当孔壁表面粗糙度值要求Ra＞1.6μm时，可取冲孔间隙为料厚的6%～8%。

②导向机构的导向间隙及由此而可能造成的横向偏移总和应小于冲深孔间隙。

③冲孔凸模与其护套的配合间隙可按H9/h8配合制造。在设计凸模时，要考虑凸模在首次负载之后会有<2%的塑性变形，凸模直径会镦粗大约2%，凸模长度也相应缩短。(www.xing528.com)

5）模具工作零件表面粗糙度值的选择和确定如下所述：

①凸模、凹模刃口表面，要求Ra≤0.1μm。

②护套与凸模配合面，要求Ra≤0.4μm。

③导柱、导套及导板型孔等活动部位，要求Ra≤0.4μm，并保持良好的润滑。

图3-67 孔壁边距对冲深孔质量的影响

图3-68 冲深孔模

1—模柄 2、9—上、下模座 3、18—圆柱螺钉 4—垫板 5—弹簧 6—卸料板 7—定位板 8—凹模套 10—定位钉 11、16—内六角螺钉 12、15—导套 13—凹模 14、19—凸模保护套 17—导柱 20—凸模

图3-69 冲深孔模护套的结构形式

a）相距很近 b）缩短式 c）简化式 d）冲窄槽孔凸模护套 e）三角形孔凸模护套结构

表3-18 推荐凸模护套的规格系列及公差配合 （单位：mm）

（续）