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常用公式及数据表
第三章常用公式及数据表
第四节冲压件模具设计常用公式
1.冲裁间隙分类见表4-1
表4-1冲裁间隙分类（JB/Z271-86）
分类依据
类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
制
件
剪
切
面
质
量
剪切面特征
t=材料厚度
塌角深度a
（4~7）%t
（6~8）%t
（8~10）%t
光亮带b
（35~55）%t
（25~40）%t
（15~25）%t
剪裂带E
小
中
大
毛刺高度h
一般
小
一般
斜度β
4°~7°
7°~8°
8°~11°
制
件
精
度
挠角f
稍小
小
较大
尺寸精度
落料件
接近凹模尺寸
稍小于凹模尺寸
小于凹模尺寸
冲孔件
接近凸模尺寸
稍小于凸模尺寸
小于凸模尺寸
模具寿命
较低
较高
最高
适用场合
制件剪切面质量﹑尺寸精度要求高时采用,模具寿命较低
制件剪切面质量﹑尺寸精度要求一般时采用,适用于继续塑变的制件
制件剪切面质量﹑尺寸精度要求不高时采用,以利提高模具寿命
2.冲裁间隙选取（仅供参考）见表4-2
（见下页）
表4-2冲裁间隙比值（单边间隙）（单位:
%t）
分类依据
类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
低碳钢
08F﹑10F﹑10﹑20﹑A3﹑B2
3.0~7.0
7.0~10.0
10.0~12.5
中碳钢45
不锈钢1Cr18Ni9Ti、4Cr13
可伐合金4J29
3.5~8.0
8.0~11.0
11.0~15.0
高碳钢
T8A、T10A、65Mn
8.0~12.0
12.0~15.0
15.0~18.0
纯铝L2、L3、L4、L5
铝合金（软态）LF21
黄铜（软态）H62
紫铜（软态）T1、T2、T3
2.0~4.0
4,5~6.0
6.5~9.0
黄铜（硬态）
铅黄铜
紫铜（硬态）
3.0~5.0
5.5~8.0
8.5~11.0
铝合金（硬态）LY12
锡磷青铜、铝青铜
铍青铜
3.5~6.0
7.0~10.0
11.0~13.0
镁合金
1.5~2.5
硅钢
2.5~5.0
5.0~9.0
（注:
1.本表适用于厚度为10mm以下的金属材料,厚料间隙比值应取大些;
2.凸,凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大,故新模具应取最小间隙;
3.硬质合金冲模间隙比钢模大20%左右.）
注:
冲裁间隙选取应综合考虑下列因素:
1.冲床﹑模具的精度及刚性.
2.产品的断面质量﹑尺寸精度及平整度.
3.模具寿命.
4.跳屑.
5.被加工材料的材质﹑硬度﹑供应状态及厚度.
6.废料形状.
7.冲子﹑模仁材质﹑硬度及表面加工质量.
3.冲裁力﹑卸（剥）料力﹑推件力﹑顶件力
F冲=1.3*L*t*τ（N）（公式4-1）
F卸=K卸*F冲（N）（公式4-2）
F推=N*K推*K冲（N）（公式4-3）
F顶=K顶*F冲（N）（公式4-4）
其中:
L――冲切线长度（mm）
t――材料厚度（mm）
τ――材料抗剪强度（N/mm2）
1.3――安全系数
K卸――卸（剥）料力系数
K推――推料力系数
K顶――顶料力系数
K卸K推K顶数值见表4-3
表4-3卸料力﹑推件力和顶件力系数
料厚
K卸
K推
K顶
钢
≦0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝﹑铝合金
紫铜﹑黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
注:
卸料力系数K卸在冲多孔﹑大搭边和轮廓复杂时取上限值.
4.中性层弯曲半径
R=r+x*t（mm）（公式4-5）
其中:
R――中性层弯曲半径（mm）
r――零件内侧半径（mm）
x――中性层系数
中性层系数见表4-4（仅供参考）
表4-4中性层系数x值
r／t
0.1
0.2
0.25
0.3
0.4
0.5
0.8
X
0.23
0.28
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
r／t
1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
6.5
X
0.35
0.37
0.40
0.43
0.45
0.48
0.5
注:
弯曲件展开尺寸与下列因素有关:
1.弯曲成形方式.
2.弯曲间隙.
3.有无压料.
4.材料硬度﹑延伸率﹑厚度.
5.根据实际状况精确修正.
5.材料最小弯曲半径,见表4-5
表4-5最小弯曲半径
材料
退火或正火
冷作硬化
弯曲线位置
垂直于纤维
平行于纤维
垂直于纤维
平行于纤维
08﹑10
15﹑20
25﹑30
35﹑40
45﹑50
55﹑60
65Mn﹑T7
Cr18Ni9
软杜拉铝
硬杜拉铝
磷铜
半硬黄铜
软黄铜
紫铜
铝锭
0.1t
0.1t
0.2t
0.3t
0.5t
0.7t
1t
1t
1t
2t
—
0.1t
0.1t
0.1t
0.1t
0.4t
0.5t
0.6t
0.8t
1.0t
1.3t
2t
2t
1.5t
3t
—
0.35t
0.35t
0.35t
0.35t
0.4t
0.5t
0.6t
0.8t
1.0t
1.3t
2t
3t
1.5t
3t
1t
0.5t
0.35t
1t
0.5t
0.8t
1t
1.2t
1.5t
1.7t
2t
3t
4t
2.5t
4t
3t
1.2t
0.8t
2t
1t
镁合金
加热到300~400℃
冷弯
MB1
MB8
2t
1.5t
3t
2t
6t
5t
8t
6t
钛合金BT1
BT5
1.5t
3t
2t
4t
3t
5t
4t
6t
钼合金
t≦2mm
加热到400~500℃
冷弯
2t
3t
4t
5t
注:
表列数据用于弯曲中心角≧90∘﹑断面质量良好的情况.
六﹑弯曲回弹半径及回弹角
r凸=r0/（1+Kr0/t）（公式4-6）
回弹角的数值为
Δα=（180°-α0）（r0/r凸-1）（公式4-7）
式中r凸――凸模的圆角半径,[r凸]为mm;
r0――工件的圆角半径,[r0]为mm;
α0――工件的弯曲角度,[α0]为（°）;
t――工件材料厚度,[t]为mm;
K――简化系数,见表4-6
表4-6简化系数k值
名称
牌号
状态
K
名称
牌号
状态
K
铝
L4,L6
退火
0.0012
磷青铜
QSn65-0.1
硬
0.015
冷硬
0.0041
铍青铜
Qbe2
软
0.0064
防锈铝
LF21
退火
0.0021
硬
0.0265
冷硬
0.0054
铝青铜
QA15
硬
0.0047
LF12
软
0.0024
碳钢
08,10,A2
0.0032
硬铝
LY11
软
0.0064
20,A3
0.005
硬
0.0175
30,35,A5
0.0068
LY12
软
0.007
50
0.015
硬
0.026
碳工钢
T8
退火
0.0076
铜
T1,T2,T3
软
0.0019
冷硬
0.0035
硬
0.0088
不锈钢
1Cr18Ni9Ti
退火
0.0044
黄铜
H62
软
0.0033
冷硬
0.018
半硬
0.008
弹簧钢
65Mn
退火
0.0076
硬
0.015
冷硬
0.015
H68
软
0.0026
60Si2MnA
冷硬
0.021
硬
0.0148
七﹑弯曲力计算
针对“v”型弯曲:
F弯=0.6kbtσb/（R+t）（N）（公式4-8）
其中:
b―――弯曲线长度（mm）
t―――材料厚度（mm）
r―――内侧半径（mm）
σb――材料极限强度（N/mm2）
k―――安全纟数,一般k=1.3
八﹑拉深（抽引）系数
m=d/D（公式4-9）
其中:
d――拉深（抽引）后工件直径（mm）
D――毛坯直径（mm）
1.无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深系数见表4-7
表4-7无凸缘或有凸缘筒形件用压边圈拉深的拉深系数（适用08,10号钢）
t/d×100
r1
r/td凸/D
1.5
1.0
0.6
0.3
0.1
1
4
12
5
15
6
18
7
20
8
0.48
0.50
0.51
0.53
0.54
0.55
0.58
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
0.97
0.99
0.48
0.48
0.48
0.48
0.48
0.48
0.48
0.48
0.48
0.47
0.45
0.43
0.41
0.38
0.33
0.31
0.30
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.49
0.48
0.47
0.45
0.43
0.39
0.34
0.32
0.31
0.51
0.51
0.51
0.51
0.51
0.50
0.49
0.48
0.46
0.45
0.42
0.39
0.35
0.33
0.32
0.54
0.54
0.54
0.53
0.52
0.51
0.49
0.47
0.45
0.41
0.37
0.34
0.33
0.53
0.53
0.53
0.53
0.53
0.52
0.51
0.49
0.47
0.45
0.41
0.37
0.35
0.33
0.55
0.55
0.55
0.54
0.53
0.51
0.49
0.46
0.43
0.38
0.36
0.34
0.55
0.55
0.54
0.53
0.52
0.50
0.48
0.45
0.42
0.38
0.36
0.33
0.58
0.58
0.56
0.54
0.52
0.50
0.48
0.44
0.39
0.37
0.34
0.58
0.57
0.55
0.53
0.51
0.49
0.47
0.43
0.38
0.36
0.34
0.60
0.58
0.56
0.54
0.52
0.49
0.45
0.40
0.38
0.35
以后
各次
拉深
m2
m3
m4
m5
0.73
0.76
0.78
0.80
0.75
0.78
0.80
0.82
0.75
0.78
0.80
0.82
0.76
0.79
0.81
0.84
0.76
0.79
0.81
0.83
0.78
0.80
0.82
0.85
0.78
0.80
0.82
0.84
0.79
0.81
0.83
0.85
0.79
0.81
0.83
0.85
0.80
0.82
0.84
0.86
注:
1）随材料塑性高低,表中数值应酌情增减.
2）――线上方为直筒件（d凸=d1）.
3）随d凸/D数值增大,r/t值可相应减小,满足2r1≦h1,保证筒部有直壁.
4）查用时,可用插入法,也可用偏大值.
5）多次拉深首次形成凸缘时,为考虑多拉入材料,m1增大0.02.
2.带凸缘筒形件第一次拉深系见表4-8
表4-8带凸缘筒形件第一次拉深时的拉深系数m1
凸缘相对直径
d凸/d1
毛坯相对厚度t/D×100
>0.06~0.2
>0.2~0.5
>0.5~1.0
>1.0~1.5
>1.5
≦1.1
>1.1~1.3
>1.3~1.5
>1.5~1.8
>1.8~2.0
>2.0~2.2
>2.2~2.5
>2.5~2.8
>2.8~3.0
0.59
0.55
0.52
0.48
0.45
0.42
0.38
0.35
0.33
0.57
0.54
0.51
0.48
0.45
0.42
0.38
0.35
0.33
0.55
0.53
0.50
0.47
0.44
0.42
0.38
0.34
0.32
0.53
0.51
0.49
0.46
0.43
0.41
0.38
0.34
0.32
0.50
0.49
0.47
0.45
0.42
0.40
0.37
0.33
0.31
注:
适用于08﹑10号钢
3.无凸缘筒形件用压边圈拉深系数见表4-9
表4-9无凸缘筒形件用压边圈时的拉深系数
拉深
系数
毛坯相对厚度t/D×100
2~1.5
<1.5~1.0
<1.0~0.6
<0.6~0.3
<0.3~0.15
<0.15~0.08
m1
m2
m3
m4
m5
0.48~0.50
0.73~0.75
0.76~0.78
0.78~0.80
0.80~0.82
0.50~0.55
0.75~0.76
0.78~0.79
0.80~0.81
0.82~0.84
0.53~0.55
0.76~0.78
0.79~0.80
0.81~0.82
0.84~0.85
0.55~0.58
0.78~0.79
0.80~0.81
0.82~0.83
0.85~0.86
0.58~0.60
0.79~0.80
0.81~0.82
0.83~0.85
0.86~0.87
0.60~0.63
0.80~0.82
0.82~0.84
0.85~0.86
0.87~0.88
注:
1.凹模圆角半径大时（r凹=8~15t）,拉深系数取小值,凹模圆角半径小时（r凹=4~8t）,拉深系数取大值.
2.表中拉深系数适用于08﹑10S﹑15S钢与软黄铜H62﹑H68.当拉深塑性更大的金属时（05﹑08Z及10Z钢﹑铝等）,应比表中数值减小1.5-2%.而当拉深塑性较小的金属时（20﹑25﹑A2﹑A3﹑酸洗钢﹑硬铝﹑硬黄铜等）,应比表中数值增大1.5-2%（符号S为深拉深钢,Z为最深拉深钢）.
4.无凸缘筒形件不用压边圈拉深系数见表4-10
表4-10无凸缘筒形件不用压边圈时的拉深系数
材料相对厚度
t/D×100
各次拉深系数
m1
m2
m3
M4
m5
m6
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3以上
0.90
0.85
0.80
0.75
0.65
0.60
0.55
0.53
0.50
0.92
0.90
0.88
0.85
0.80
0.75
0.75
0.75
0.70
—
—
—
0.90
0.84
0.80
0.80
0.80
0.75
—
—
—
—
0.87
0.84
0.84
0.84
0.78
—
—
—
—
0.90
0.87
0.87
0.87
0.82
—
—
—
—
—
0.90
0.90
0.90
0.85
注:
适用于08﹑10以及15Mn等材料
5.有工艺切口的第一次拉深系数见表4-11
表4-11有工艺切口的第一次拉深系数m1（材料:
08﹑10）
凸缘相对直径
d凸/d1
毛坯相对厚度t/D×100
>0.06~0.2
>0.2~0.5
>0.5~1.0
>1.0~1.5
>1.5
≦1.1
>1.1~1.3
>1.3~1.5
>1.5~1.8
>1.8~2.0
>2.0~2.2
>2.2~2.5
>2.5~2.8
>2.8~3.0
0.64
0.60
0.57
0.53
0.47
0.43
0.38
0.35
0.33
0.62
0.59
0.56
0.52
0.46
0.43
0.38
0.35
0.33
0.60
0.58
0.55
0.51
0.45
0.42
0.38
0.35
0.33
0.58
0.56
0.53
0.50
0.44
0.42
0.38
0.35
0.33
0.55
0.53
0.51
0.49
0.43
0.41
0.37
0.34
0.33
6.有工艺切口的以后各次拉深系数见表4-12
表4-12有工艺切口的以后各次拉深系数mn（材料:
08﹑10））
拉深系数mn
毛坯相对厚度t/D×100
>0.06~0.2
>0.2~0.5
>0.5~1.0
>1.0~1.5
>1.5
m2
m3
m4
m5
0.80
0.82
0.85
0.87
0.79
0.81
0.83
0.86
0.78
0.80
0.82
0.85
0.76
0.79
0.81
0.84
0.75
0.78
0.80
0.82
7.有工艺切口的各次拉深系数见表4-13
表4-13有工艺切口的各次拉深系数
材料
拉深次数
1
2
3
4
5
6
拉深系数m
黄铜
软钢﹑铝
0.63
0.67
0.76
0.78
0.78
0.80
0.80
0.82
0.82
0.85
0.85
0.90
九﹑拉深（抽引）力
F抽=3（σb+σs）（D–d-r凹）t（N）（公式4-10）
其中:
σb――材料极限强度（N/mm2）
σs――材料屈服强度（N/mm2）
D―――毛坯直径（mm）
d―――拉深凹模直径（mm）
r凹――拉深凹模圆角（mm）
t―――材料厚度（mm）
十﹑孔的翻边
1.翻边系数K=d/D（公式4-11）
d――预冲孔直径（mm）
D――翻边后平均直径（mm）
各种材料极限翻边系数见表4-14,表4-15
表4-14低碳钢的极限翻边系数K
翻边方法
孔的加工方法
比值d/t
100
50
35
20
15
10
8
6.5
5
3
1
球形凸模
鑚后去毛刺
用冲孔模冲孔
0.70
0.75
0.60
0.65
0.52
0.57
0.45
0.52
0.40
0.48
0.36
0.45
0.33
0.44
0.31
0.43
0.30
0.42
0.25
0.42
0.20
—
圆柱形凸模
鑚后去毛刺
用冲孔模冲孔
0.80
0.85
0.70
0.75
0.60
0.65
0.50
0.60
0.45
0.55
0.42
0.52
0.40
0.50
0.37
0.50
0.35
0.48
0.30
0.47
0.25
—
表4-15其它一些材料的翻边系数
退火的材料
翻边系数
K
Kmin
白铁皮
黄铜H62﹑t=0.5~6mm
铝t=0.5~5mm
硬铝
0.70
0.68
0.70
0.89
0.65
0.62
0.64
0.80
2.预冲孔直径
d=D-2（h-0.43r-0.72t）（公式4-12）
h――翻边高度（mm）
r――翻边圆角（mm）
t――材料厚度（mm）
3.翻边高度
h=D/[（1-k）/2]+0.4r+0.72t（公式4-13）
4.翻边口部材料厚度
t1=t√k（mm）（公式4-14）
5.翻边力
F=1.1tπtσs（D-d）
σs――材料屈服强度（Mpa）
十一设计连接器五金零件应注意的要点
1.尺寸标注:
1）尺寸标注在最显要位置,直观,不封闭;
2）重要﹑关键尺寸直接标注,不能有累积公差;
3）尺寸公差大小应综合考虑功能及制造成本,并非越小越好,体现“该精就精,该粗就粗”一般经济公差为:
下料±0.03,成形±0.05,角度±0.5°
4）重要及关键尺寸应综合考虑制程稳定性、装配、使用功能并非多益善.
5）设计基准,制造基准,测量基准相统一;
2.形位公差:
1）基准（面或线）不应有变形
2）标注应清楚明确,方便量测;
3）设计基准,制造基准,测量基准相统一;
4）应综合考虑制程稳定性及使用要求,并非多多益善,精度一般可达到0.10;
5）很稳定的尺寸,如下料尺寸等可以不标.
3.结构设计及强度要求
1）材料选用满足使用要求,又方便采购的原料;
2）零件外形园角,防止滚镀表面刮伤;
3）零件应有足够的强度及刚性,防止在贮存,电镀、搬运过程中的变形及尺寸变异;
4）特殊零件,可采用多种工序组合方式,如多轴成形加工.五金模具+治具等不同方式来完成;
5）连续料带要求:
A）Carrier应有足够的强度及刚性
B）尽量采用双侧Carr
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