冲压工艺与模具设计.ppt

1、第4章 冲裁模具的设计1 1第4章冲裁模具的设计4.1冲裁模的分类及组成冲裁模的分类及组成 4.2冲裁模的典型结构及特点冲裁模的典型结构及特点 4.3冲裁模零部件的设计冲裁模零部件的设计 4.4冲裁模设计举例冲裁模设计举例 第4章 冲裁模具的设计2 2冲裁模具(可简称冲模或冲裁模)是冲压生产中必不可缺少的工艺装备，良好的模具结构是实现工艺方案的可靠保证。冲压零件质量的好坏和精度的高低，主要取决于冲裁模的质量和精度。冲裁模是否先进、合理，又直接影响到生产效率、冲裁模的使用寿命及操作的安全性、方便性等。第4章 冲裁模具的设计3 34.1冲裁模的分类及组成冲裁模的分类及组成4.1.1 冲裁模的分类冲

2、裁模的分类(1)按工序性质分类：落料模、冲孔模、切断模、切口模、切舌模、剖切模、修边模、整修模、精冲模等，见表1-1；(2)按工序的组合方式分类：单工序模、复合模和级进模，分别如图1-6、图1-7和图1-8所示；(3)按模具使用的通用程度分类：专用模(包括简易模)、通用模和组合模等；(4)按上、下模的导向方式分类：无导向(开式)模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等；第4章 冲裁模具的设计4 4(5)按凸、凹模的材料分类：金属冲模、钢皮冲模、硬质合金冲模、锌基合金模、非金属冲模(如橡胶冲模和聚氨脂冲模等)；(6)按卸料方式分类：带固体卸料板冲模和弹压卸料板冲模；(7)按挡料和定料的形式分类：分为

3、带固定挡料销、活动挡料销、导正销或侧刃的冲模；(8)按凸、凹模的结构和布置方法分类：整体模和镶拼模，正装模和倒装模；(9)按进料、出料及排除废料方式分类：手动冲模、半自动冲模、自动冲模；(10)按模具轮廓尺寸分类：大型冲模、中型冲模、小型冲模。第4章 冲裁模具的设计5 54.1.2 冲裁模的组成冲裁模的组成各种类型冲裁模的复杂程度不同，所含零部件各有差异，但根据其用途，冲裁模一般是由以下五类零部件组成的，如图4.1及图4.2所示。第4章 冲裁模具的设计6 6图4.1双导柱小冲孔模第4章 冲裁模具的设计7 7图4.2冲裁模零件的分类及应用第4章 冲裁模具的设计8 8(1)工作零件。工作零件接触被

4、加工坯料，使其变形、分离而成为工件，如凸模、凹模、凸凹模等。(2)定位零件。定位零件接触被加工坯料，控制条料的送进方向和送料进距，确保条料在冲模中的正确位置，如挡料销、导正销、导尺、定位销、定位板、导料板、侧压板和侧刃等。第4章 冲裁模具的设计9 9(3)卸料与推(顶)件零部件。卸料与推(顶)件零部件接触被加工板料，在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压工序顺利进行。卸料与推(顶)件零部件包括卸料板、顶件器、废料切刀、拉深模中的压边圈等。拉深模中的压边圈的主要作用是防止板料毛坯发生失稳起皱。(4)导向零件。导向零件的作用是保证上模对下模相对运动的精确导向，使凸模与凹模之间保持均匀

5、的间隙，以提高冲压件品质，导柱、导套、导筒即属于这类零件。第4章 冲裁模具的设计10 10(5)固定零件。固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固定板、垫板、限位器、弹性元件、螺钉、销钉等。这类零件的作用是使上述四类零件联结和固定在一起，构成整体，保证各零件的相互位置，并使冲模能安装在压力机上。需要指出的是，不是所有的冲裁模都必须具备上述五种零件，尤其是单工序模具，但是工作零件和固定零件等是必不可少的。第4章 冲裁模具的设计11 11综上所述，冲裁模通常由上、下模两部分构成，组成模具的零部件主要有两大类：(1)工艺零件：与坯料直接接触并参与冲压工艺过程的完成，包括工作零件、定位零件、卸

6、料与推(顶)件零部件等。(2)结构零件：不与坯料直接接触，也不直接参与冲压工艺过程的完成，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括导向零件、固定零件等。第4章 冲裁模具的设计12 124.2冲裁模的典型结构及特点冲裁模的典型结构及特点4.2.1 单工序模单工序模1无导向简单落料模1)结构组成图4.3是无导向简单落料模。工作零件为凸模和凹模，定位零件为两个导料板和定位板。其中，导料板对条料送进起导向作用，定位板用于限制条料的送进距离，卸料零件为左、右两个固定卸料板，固定零件为上模座(带模柄)和下模座、紧固螺钉等。第4章 冲裁模具的设计13 13图4.3 无导向简单落料模第4章

7、 冲裁模具的设计14 142)工作原理工作时，条料沿导料板送进(从前向后)，由定位板控制进距。凸模下行，与凹模共同对板料实施冲裁，分离后的工件靠凸模直接从凹模洞口依次推出，然后从压力机的台面孔漏下(图1-9(a)，箍紧在凸模上的废料由两个固定卸料板刮下。3)主要特征上、下模之间没有直接导向关系(即无导向零件)，为敞开式结构，凸、凹模间隙由压力机滑块的导向精度来保证。第4章 冲裁模具的设计15 154)模具特点这种模具结构简单、尺寸较小、质量较小、制造容易、成本低廉，但是，模具在压力机上的安装、调整较麻烦，且模具间隙不易保证，使模具使用寿命降低，冲件精度不高，而且因为模具前后左右四面敞开，操作环

8、境不够安全。5)应用场合无导向简单落料模仅适用于精度要求不高、形状简单和生产批量小的冲裁件，特别适合于使用边角余料的冲裁，常用于板料厚度较大、精度要求较低的小批量生产。第4章 冲裁模具的设计16 162导板式简单落料模1)结构组成图4.4是导板式简单落料模。工作零件为凸模和凹模，定位零件为导料板和活动挡料销、始冲挡料销，导向零件是固定导板，固定零件是凸模固定板、垫板、模柄、上模座和下模座。此外，还有紧固螺钉、销钉等零件。第4章 冲裁模具的设计17 17图4.4导板式简单落料模第4章 冲裁模具的设计18 182)工作原理如图4.5所示，当条料沿托料板、导料板从右向左送入模具时，用手压入临时挡料销

9、限定条料初始位置，凸模由导板导向进入凹模，完成了首次冲裁。当冲裁下一个零件时，条料继续送至条料活动挡料销，活动挡料销有一斜面，其上端由弹簧片压住，送料时条料搭边通过斜面将活动挡料销抬起，并越过活动挡料销，然后反向拉拽条料(即向右拉)，使挡料销的后端面抵住条料搭边定位，进行第二次冲裁。此后，条料继续送进，其送进距离就由活动挡料销来控制，临时挡料销被弹簧弹出，不再起挡料作用，分离后的零件靠凸模从凹模洞口中依次推出。第4章 冲裁模具的设计19 19图4.5活动挡料销工作原理第4章 冲裁模具的设计20203)主要特征上、下模的导向是依靠导板与凸模之间的间隙配合(一般H7/h6，且小于冲裁间隙)进行，导

10、板兼作刚性卸料板，故称为导板模。为了保证导向精度和导板的使用寿命，凸模回程时始终不脱离导板，凸模刃磨后也不应该脱离导板。第4章 冲裁模具的设计21 214)模具特点导板模比无导向简单冲裁模的精度高，使用寿命也较长，在压力机上的安装较容易，而且模具间隙易保证，冲件精度较高，操作较安全，轮廓尺寸也不大。5)应用场合导板模一般适用于形状简单、尺寸不大、料厚大于0.3 mm冲裁件的中小批量生产。第4章 冲裁模具的设计22223导柱式简单落料模1)结构组成图4.6是导柱导套式落料模，简称导柱模。工作零件为凸模和凹模，定位零件为导料板和固定挡料销，导向零件是导柱及导套，卸料零件为固定卸料板，固定零件是凸模

11、固定板、模柄、上模座和下模座。此外，还有紧固螺钉、销钉等零件。第4章 冲裁模具的设计2323图4.6 导柱式简单落料模第4章 冲裁模具的设计24242)工作原理如图4.7所示，当条料沿导料板从右向左送入模具时，条料端头碰到固定挡料销(亦称定位销)而停止送料，凸模由导柱导套导向进入凹模，进行冲裁。分离后的冲件靠凸模直接从凹模洞口依次推出，然后从压力机的台面孔漏下，箍紧在凸模上的废料由固定卸料板刮下。完成首次冲裁后，将条料稍微抬起向右继续推进，使条料搭边越过固定挡料销后放下，将条料上的废料孔挂入固定挡料销，使固定挡料销的前端面(从送料方向看)抵住条料搭边定位，进行第二次冲裁，又落下一个零件。第4章

12、 冲裁模具的设计2525图4.7 导柱式模具送料过程第4章 冲裁模具的设计26263)主要特征上、下模由导柱、导套的滑动配合(一般H7/h6或H6/h5)精确导向，采用后置式导向方式，在冲压过程中，导柱始终不离开导套。第4章 冲裁模具的设计27274)模具特点虽然采用导柱、导套导向会加大模具轮廓尺寸，使模具笨重，增加模具成本，但导柱、导套系圆柱形结构，制造不复杂，容易达到较高的精度，且可进行热处理，使导向面具有较高的硬度，还可制成标准件。所以，采用导柱、导套进行导向比一般导板导向更可靠，导向精度更高，使用寿命更长，在冲床上安装使用较方便。5)应用场合对于精度要求较高、生产批量较大的冲裁件，广泛

13、采用导柱式冲裁模。第4章 冲裁模具的设计28284带小导柱的小冲孔模所谓小孔，一般指孔径小于被冲板料的厚度或直径d1 mm的圆孔和面积A1 mm2的异形孔。小冲孔模的结构与一般落料模相似。但冲孔模的对象是已经落料或其他冲压加工后的半成品，所以冲孔模必须解决半成品在模具中如何送进、定位及取出问题；对于小孔冲模，必须考虑凸模的稳定性和刚度，以及快速更换凸模的结构。第4章 冲裁模具的设计29291)结构组成图4.8为带小导柱弹性卸料板冲孔模。冲件上的所有孔一次全部冲出，是多凸模的单工序冲裁模。工作零件为凸模和凹模，定位零件为导料板及挡料板，导向零件是导柱及导套、小导柱，卸料零件为弹性卸料板，固定零件

14、是凸模固定板、上模座和下模座。此外，还有紧固螺钉、销钉等零件。第4章 冲裁模具的设计3030图4.8小冲孔模第4章 冲裁模具的设计31 312)工作原理矩形毛坯由前向后送入模具，左右靠导料板导向，前进方向有挡料板档料、定位(图中未画出)。冲孔后凸模将废料从凹模洞口推下，弹性卸料板将箍在凸模上的零件卸下。3)主要特征这种模具的主要特征是具有导柱与导套模架(图中未画出)、小导柱与弹性卸料板内的小导套的双重导向装置。其中，导柱与导套在上、下模之间进行导向；小导柱对弹性卸料板导向，使弹性卸料板在运动过程中保持与上、下模座平行；弹性卸料板对凸模兼起局部保护与导向作用，使凸模即使受到侧向力也不致会发生弯曲

15、。第4章 冲裁模具的设计32324)模具特点在弹性卸料板、凹模固定板内分别压入淬火导套及凹模，可提高卸料板及凹模的寿命。由于有凸模导向装置，细小凸模不易折断，模具易调整、使用方便，模具使用寿命长；由于有双重导向装置，模具间隙容易保证，冲件质量稳定、精度较高。但模具结构复杂、体积大、制造困难。5)应用场合这种模具适用于冲小孔及高速冲孔。第4章 冲裁模具的设计33335全长导向小孔冲模由于受到凸模的强度和刚度的限制，小冲孔模存在一个最小极限孔径。对于一般的软钢，其最小极限孔径dmin等于板料厚度t，即dmin=t；若采用专门的装置保护凸模，则可以做到dmin=0.35t。第4章 冲裁模具的设计34

16、341)结构组成图4.9是一副全长导向结构的小孔冲模。工作零件为凸模和凹模，导向零件是导柱及导套、凸模护套，卸料零件为弹性卸料板，固定零件是凸模固定板、扇形块固定板、浮动模柄、上模座和下模座。此外，还有紧固螺钉、销钉等零件。第4章 冲裁模具的设计3535图4.9全长导向结构的小孔冲模第4章 冲裁模具的设计36362)工作原理这副模具导向方式的工作原理如图4.10所示。凸模固定板下面是护套固定板，上面装有一个固定护套(三瓣扇形块)，固定护套以三瓣内圆柱面与凸模过盈配合。活动护套(三瓣扇形块)装在卸料板上，伸出于卸料板(冲压时卸料板不接触板料)，并与凸模小间隙配合，其上段开有三个扇形槽与扇形块形状

17、一致，凹凸相嵌，如图4.11所示。冲裁时，固定护套的三瓣扇形块分别互相插入到活动凸模的三个扇形槽瓣间，从而起到导向作用。第4章 冲裁模具的设计3737图4.10凸模导向组件在工作始末情况 第4章 冲裁模具的设计3838第4章 冲裁模具的设计39393)主要特征该模具采用三瓣结构护套对凸模全长进行导向(即在冲孔过程中凸模基本不外露)，保护凸模不被折断：不但在上、下模座之间导向，而且对卸料板也进行导向，使在冲裁过程中，卸料板能与上、下模座精确地保持平行；装在卸料板中的活动凸模护套精确地与凸模滑动配合，凸模伸出护套后，即冲出一个孔，而当凸模受侧向力时，卸料板通过凸模护套承受侧向力，保护凸模不致发生弯

18、曲。第4章 冲裁模具的设计40404)模具特点该模具由于采用了双重导向结构，故导向精度高；因采用了凸模全长导向结构，大大提高了凸模的稳定性和刚度，细小凸模不易折断；由于凸模护套对板料的强制挤压作用(接触面积小)，冲孔断面光洁度高；该模具由于采用了活动模柄(如图4.12所示)，排除了压力机导轨的干扰，模具间隙容易得到保证。该模具易调整、使用方便，模具使用寿命长、冲件质量稳定、精度较高。但模具结构复杂、体积大、制造困难。第4章 冲裁模具的设计41 41图4.12活动模柄结构第4章 冲裁模具的设计42425)应用场合这种模具适用于冲小孔及高速冲孔。6悬壁式孔冲模图4.13是一副悬壁式孔冲模，用于冲裁

19、筒形拉深件侧壁上均布的三个孔。第4章 冲裁模具的设计4343图4.13悬壁式孔冲模结构第4章 冲裁模具的设计44441)结构组成该模具工作零件为凸模和凹模，凹模装在凹模支架内，凹模支架装在支座内。工件靠内形套在凹模支架上实现径向定位，由定位螺钉来实现轴向定位，由定位销来实现环向分度定位。凸模采用快换方式。压料和卸料由橡胶完成。凹模支架为悬壁梁。定位销、定位螺钉、橡胶用来压紧工件。第4章 冲裁模具的设计45452)工作原理筒壁上三个孔分别由三个冲程冲出。工作时将工件套在定位柱上，凸模下行，橡胶首先压紧工件筒形壁部，继续压缩橡胶，凸模露出，凸、凹模冲出第一个孔(图4.14(a)，废料由凹模支架漏料

20、孔排出。之后将工件逆时针转动，当定位销插入已经冲好的孔后开始冲第二个孔(图4.14(b)，如此依次冲完三个等分孔。上模回程时，橡胶压紧工件，以防被凸模带起而导致工件变形，手工取出工件(图4.14(c)。第4章 冲裁模具的设计4646图4.14悬壁式孔冲模工作原理第4章 冲裁模具的设计47473)主要特征该模具采用圆形凹模支架对工件进行径向定位，采用定位销进行环向分度定位，从而实现筒形件筒壁上多个均布孔的冲裁。4)模具特点该模具结构简单，操作较方便，易损件凸、凹模更换方便。5)应用场合该模具适于小批量生产。第4章 冲裁模具的设计48484.2.2 复合模复合模复合模：只有一个工位，在压力机一次冲

21、压行程中完成至少两道冲压工序的冲模，属于多工序的冲模。复合模结构的主要特征：工作部分除凸模、凹模外，还有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。如图4.15所示是落料冲孔复合模的基本结构。在模具的一方是落料凹模，其中间装着冲孔凸模；另一方是凸凹模，其外形是落料的凸模，内孔是冲孔的凹模。若落料凹模装在上模上，则将之称为倒装复合模；反之，则称为顺装复合模。第4章 冲裁模具的设计4949图4.15复合模的基本结构第4章 冲裁模具的设计50501倒装复合模1)结构组成图4.16所示为垫圈冲孔落料倒装复合模。处在上模部分的落料凹模和冲孔凸模通过冲孔凸模固定板、垫板，由销钉定位、螺钉固定在上模座上。处在下模

22、部分的凸凹模通过凸凹模固定板、垫板装在下模座上。为了推件和卸料，上模装有刚性推件装置(由打杆、推块、推销、推件块组成)，下模装有弹性卸料装置(由弹性卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧组成)，并由弹性卸料板对条料起校平作用。第4章 冲裁模具的设计51 512)工作原理如图4.17所示，冲裁时条料自右向左送进，上模下行，落料凹模将弹性卸料板压下，凸凹模进入落料凹模内完成落料，与此同时，冲孔凸模也进入凸凹模孔内完成冲孔。冲孔废料由凸模顺着凸凹模内孔推下。当上模回程时，弹性卸料板在弹簧的作用下将箍在凸凹模上的条料卸下，而打杆受到压力机横梁的推动，通过推块、推杆、推件块将冲件从落料凹模推下，可用压缩空气吹走，以

23、便继续冲裁。第4章 冲裁模具的设计5252图4.16垫圈的倒装冲孔落料复合模结构第4章 冲裁模具的设计5353图4.17倒装复合模第4章 冲裁模具的设计54543)主要特征该模具落料凹模在上，落料凸模在下，且有凸凹模，一次行程能同时完成垫圈的落料和冲孔工序，从而保证零件的内孔与外缘的相对位置精度。4)模具特点倒装复合模通常采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下，推件力大，推件可靠，便于机械化出件；冲孔废料直接从凸凹模内孔推下，无需推件装置，容易取出这些排出件，因此，模具结构简单，操作方便安全，有利于安装送料装置。第4章 冲裁模具的设计5555但如果采用直壁型洞口，凸凹模内有积存废料，胀力较大，

24、当凸凹模壁厚较小时，可能会导致凸凹模胀裂，需要增大凸凹模壁厚。采用刚性推件的倒装式复合模，板料不是处在压紧的状态下分离，因而冲件平直度较低(图4.16)。而采用弹性推件的倒装式复合模，由于弹顶器和弹性卸料装置的作用，分离后的冲件容易被嵌入边料中而影响操作，从而影响了生产率。参见图4.18。第4章 冲裁模具的设计5656图4.18垫圈正装复合模(单排)第4章 冲裁模具的设计57575)应用场合因该模具结构简单，故应用十分广泛。但不适合于冲制孔边距离较小的冲件。其中，刚性推件的倒装式复合模适用于冲裁较硬的或厚度大于0.3 mm的板料。弹性推件的倒装式复合模可以用于材质较软的或厚度小于0.3 mm，

25、且平直度要求较高的冲裁件。第4章 冲裁模具的设计58582正装复合模(顺装式复合模)图4.18为冲制垫圈的正装复合模。1)结构组成正装复合模工作部分为凸模、凹模和凸凹模，定位及挡料部分为固定挡料销，上模装有刚性推件装置(由打杆、推件块组成)和弹性卸料装置(由弹性卸料板、卸料弹簧等组成)，弹性卸料板对条料起校平作用。下模装有弹性顶件装置(由弹簧、顶杆、顶件块组成)。第4章 冲裁模具的设计59592)工作原理工作时，条料从前向后送进模具，上模下压，凸凹模外形与凹模进行落料，落下的工件卡在凹模洞口中，同时凸模与凸凹模进行冲孔，冲孔废料卡在凸凹模洞口内。上模回程时，由打杆、推杆推出冲孔废料，由安装在下

26、模座下的弹性顶件装置将卡在落料凹模中的冲裁件由下向上顶出。箍在凸凹模外形上的落料边料由弹性卸料板刮下。3)主要特征该模具落料凹模在下，落料凸模在上，且有凸凹模，一次行程能同时完成垫圈的落料、冲孔工序，从而保证零件内孔与外缘的相对位置精度。第4章 冲裁模具的设计60604)模具特点该模具采用装在下模座底下的弹顶器推动顶杆和顶件块，弹性元件高度不受模具有关空间的限制，顶件大小容易调节，可获得较大的顶件力。每冲裁一次，冲孔废料被推下一次，凸凹模孔内不积存废料，胀力小，不易破裂，凸凹模壁厚可比倒装复合模的小。冲孔废料落在下模工作面上，当孔较多时清除废料麻烦，生产效率较倒装式复合模低。板料在压紧的状态下

27、分离，冲出的冲件平直度较高。由于弹顶器和弹性卸料装置的作用，分离后的冲件容易被嵌入边料中而影响操作，从而影响了生产率。第4章 冲裁模具的设计61 615)应用场合该模具适合于材质较软或板材较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲件。3正装复合模与倒装复合模比较复合模正装和倒装的比较如表4-1所示。第4章 冲裁模具的设计6262表 4-1 复合模正装和倒装的比较 序号 正 装 倒 装 1 对于薄工件能达到平整要求 不能达到平整要求 2 操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出 操作方便，能装自动拨料装置，既能提高生产效率又能保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉 3 废料不会

28、在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的胀力，有利于凸凹模减小最小壁厚 废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度 4 装凹模的面积较大，有利于冲压复杂工件时采用拼块结构 若凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上，省去固定板 第4章 冲裁模具的设计63634复合模正、倒装结构的选择复合模正、倒装结构的选择，需要综合考虑以下问题：(1)为使操作方便、安全，要求冲孔废料不出现在模具工作区域，此时应采用倒装结构，以使冲孔废料通过凸凹模孔向下漏掉。(2)提高凸凹模强度为首要问题，尤其在凸凹模壁厚较小时，应考虑采用正装结构。(3)当凹模的外形尺寸较大时，若上模能布置下凹模，则优先采

29、用倒装结构。只有当上模不能容纳凹模时，才考虑采用正装结构。第4章 冲裁模具的设计6464(4)当制件有较高的平整度要求时，采用正装结构可获得较好的效果。但在倒装式复合模中采用弹性推件装置时，也可获得与正装复合模同样的效果。在这种情况下，还是优先考虑采用正装结构。总之，在保证凸凹模强度和制件使用要求的前提下，为了操作安全、方便和提高生产率，应尽量采用倒装结构。第4章 冲裁模具的设计65654.2.3连续模连续模连续模：沿送料方向至少有两个工位，在压力机一次冲压行程中依次完成多道冲压工序的冲模，又称级进模或跳步模，它属于多工序模。连续成形是工序集中的工艺方法，可使冲孔、切边、切口、切槽、切断、落料

30、等分离工序在一副模具上完成，如图4.19所示。它不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序，甚至装配工序，许多需要多工序冲压的复杂冲压件可以在一副模具上完全成形，为高速自动冲压提供了有利条件。对于特别复杂或孔边距较小的冲件，用简单或复合模冲制有困难时，可用连续模逐步冲出。第4章 冲裁模具的设计6666图4.19 连续冲裁第4章 冲裁模具的设计67671导正销定距连续模图4.20为用导正销定距的冲孔落料连续模。1)结构组成该模具工作部分为冲孔凸模，落料凸模、凹模，定位及挡料部分为始冲挡料销、固定挡料销、导板、导正销。导板既是卸料装置，又是凸模导向装置，还对板料起导向作用。第4章 冲裁模具的设计68

31、68图4.20导正销定距连续模第4章 冲裁模具的设计69692)工作原理如图4.20所示，条料自右向左沿导板下部送进，用手推进始冲挡料销，挡住条料端部定位，上模下行，凸模完成冲孔，并将冲孔废料从凹模孔中推下，松手后始冲挡料销复位，条料继续送进，条料端部被固定挡料销定位。上模二次下行，导正销插入第一工步冲得的孔中，紧接着落料凸模冲下垫圈，并从凹模孔中推下，与此同时，冲孔凸模又冲了一个孔。凸模每次回程时，箍在凸模上面的条料被导板卸下。每件条料冲完第一孔后不再使用始冲挡料销，以后靠固定挡料销定位。压力机每次行程中落下一个垫圈，并冲得一个孔。第4章 冲裁模具的设计70703)主要特征该零件分冲孔、落料

32、两步完成。为保证垫圈内孔与外形的同轴度，在落料凸模上设置了1个导正销；为冲第一个孔时定位，设置了始冲挡料销。4)模具特点冲孔凸模与落料凸模之间的距离就是送进步距s，导正销与落料凸模的配合为H7/r6，落料凸模安装导正销的孔是通孔。送料时由固定挡料销初定位，由导正销进行精定位。导正销头部的形状应有利于在导正时插入已冲的孔，它与孔的配合应略有间隙。为了保证首件的正确定距，采用始冲挡料装置。第4章 冲裁模具的设计71 715)应用场合这种定距方式多用于较厚的板料，冲件上有孔、精度低于IT12级的冲件冲裁。不适于软料或板厚t0.3 mm的冲件，以及孔径小于1.5 mm或落料凸模较小的冲件。2侧刃定距的

33、连续模图4.21所示为用双侧刃定距的冲孔落料连续模。第4章 冲裁模具的设计7272图4.21双侧刃定距的冲孔落料连续模第4章 冲裁模具的设计73731)结构组成该模具工作部分是凹模、落料凸模、冲孔凸模；定位及挡料部分为定距侧刃、导料板、托板；导板既是卸料板，又是导向装置。由于板料较薄(0.3 mm)，故宜选用弹压卸料方式。如图3.64所示，侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次行程中沿条料边缘裁下长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后，两导料板间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，只有侧刃切去料边后条料才能向前送进一个步距。第4章 冲裁模具的设计74742)工作原理如图4.21所示，条

34、料自右向左沿导料板送至右面侧刃孔，被侧刃挡块挡住，上模下行，完成冲孔及侧刃切边，条料变窄，可向前送进一步距，冲得的孔便移至落料凸模的下方，上模二次下行，冲得长圆形零件，从凹模孔中推下，同时冲孔工步又冲得一组孔，侧刃又切去一个料边，条料继续送进一工步，从这时起左侧刃才开始定位。凸模上行，箍在凸模上的条料被导料板卸下。第4章 冲裁模具的设计75753)主要特征该模具装有左、右两侧刃(指沿送进方向)，以代替始冲挡料销、固定挡料销和导正销控制条料送进距离(进距或俗称步距)。4)模具特点侧刃定距连续模工作时不需要将条料抬起，生产效率高。但因侧刃剪裁条料边缘料边，材料利用率低。5)应用场合该模具适于自动化

35、大批量生产及材料太薄(t0.3 mm)、落料凸模径向尺寸太小、窄长零件不宜用导正销的场合。第4章 冲裁模具的设计76763导正销-侧刃定距的连续模在实际生产中，在精密多工位的连续模中，不采用定位销定位，因定位销有碍自动送料且定位精度低。设计时常使用既有侧刃(粗定位)又有导正销定位(精定位)的连续模。此时侧刃长度应大于步距0.05 mm0.1 mm，以便导正销导入孔时条料可以略向后退。如图4.22所示。第4章 冲裁模具的设计7777图4.22导正销-侧刃定距的连续模第4章 冲裁模具的设计78784.2.4三种模具的比较三种模具的比较一个冲压件，如垫圈，可以用两套简单模冲裁，也可以用复合模或连续模

36、冲裁。到底采用何种类型的模具，是在拟订冲压工艺方案和设计模具时要确定的问题。对上述三种形式模具的比较总结见表4-2，以便在选择模具类型时作以参考。第4章 冲裁模具的设计7979表 4-2 三种形式模具的比较 模具 项目 单工序模 连续模 复合模 大 较复杂 好 最高 IT11 高 难 大 较高 中 复杂 较好 高 IT8 高 难 中 高 外形尺寸 复杂程度 工作条件 生产效率 工件精度 模具成本 模具加工 设备能力 材料利用 生产批量 小 简单 不太好 低 IT14IT15 低 易 小 高 中小批量为主 以大批量为主 第4章 冲裁模具的设计80804.3冲裁模零部件的设计冲裁模零部件的设计模具

37、主要由工件零件、定位零件、卸料及顶件装置、导向零件、固定零件等五个部分组成。设计冲模，就是针对不同的工件，选择和设计出不同结构形式的这五大部分组成冲模，完成预定的冲压工艺。第4章 冲裁模具的设计81 81在选择和设计出不同结构形式的模具及其零部件时，可以参照GB2851287590等冷冲模国家标准。该标准根据模具类型、导向方式、送料方向、凹模形状等不同，规定了十四种典型组合形式。每一种典型组合中，又规定了多种模具标准部件的种类及尺寸。实行标准系列并组织专业化生产，以充分满足用户选用，使冲裁模零部件可以像普通工具一样在市场上销售和选购。在进行模具设计时，仅设计直接与冲压件有关的部分，其余都可从标

38、准中选取。标准化简化了模具设计，缩短了设计周期，为模具的计算机辅助设计奠定了基础。第4章 冲裁模具的设计82824.3.1 工作零件工作零件模具的工作零件包括凸模、凹模和凸凹模，其作用是使被加工材料变形、分离，如图4.23所示。模具的工作零件主要由两部分组成，一是工作部分(刃口)，用于成形、分离零件；二是固定部分，用来使凸模、凹模正确地固定在模架上。设计模具工作部分时，主要就是确定刃口形式和固定方法。第4章 冲裁模具的设计8383图4.23模具的工作零件第4章 冲裁模具的设计84841凸模1)凸模结构形式及固定方法凸模又称为冲头，是冲模的关键零件之一。由于冲件的形状及尺寸不同，凸模的结构形式很

39、多。按外形结构分类：整体式(图4.23(a)(c)和镶拼式(图4.24)。按截面形状分类：圆形凸模和非圆形凸模(图4.23(a)、(b)。按刃口形状分类：平刃凸模(图4.23(a)(c)和斜刃凸模(图3.31)。第4章 冲裁模具的设计8585 按加工方法分类：直通式和台阶式(图4.23(b)。直通式凸模的工作部分和固定部分的形状与尺寸一样，这类凸模一般采用线切割方法进行加工；台阶式凸模一般采用机械加工，若模具形状复杂，成形部分则常采用成形磨削。第4章 冲裁模具的设计8686图4.24镶拼式凸模第4章 冲裁模具的设计8787(1)对于圆形凸模。GB2863.1581的冷冲模标准已制定出这类凸模的

40、标准结构形式与尺寸规格，设计时可按国标来进行选择。标准圆形凸模有三种形式，均为台阶式结构，如图4.25所示。台阶式凸模强度刚性好，装配修磨方便，其工作部分尺寸(即刃口直径)d可以由计算而得到；固定部分(即头部)直径D与固定板按过渡配合为H7/m6或H7/n6制造，工作部分与固定部分为圆滑过渡的阶梯形，以避免应力集中，表面粗糙度一般为Ra=1.6 m0.4 m；尾部最大直径部分D1的作用是其台肩保证卸料时凸模不致被拔出。凸模顶面与凸模固定板装配后一起磨平。第4章 冲裁模具的设计8888 图4.25(a)所示台肩固定结构用于f8 mm30 mm的凸模。图4.25(b)所示台肩固定结构在中部增加过渡

41、段，以改善凸模强度，用于f1mm15 mm的凸模。图4.25(c)所示结构为快换式的小凸模，维修更换方便。第4章 冲裁模具的设计8989图4.25标准圆形凸模第4章 冲裁模具的设计9090(2)非圆形断面凸模。在实际生产中应用广泛的是非圆形断面凸模，凡是截面为非圆形的凸模，如果采用台阶式的结构，其固定部分应尽量简化成简单形状的几何截面，如圆形或矩形，以便于加工和装配，如图4.26所示。第4章 冲裁模具的设计91 91图4.26非圆形凸模的固定方式第4章 冲裁模具的设计9292 台肩固定(图4.27(a)和铆接固定(图4.27(b)方法应用较广泛。以铆接法固定时，安装孔的上端沿周边要加工成斜角，

42、作为铆窝。铆接时一般用手锤击打头部，因此必须限定淬火长度，或交尾部回火，以便使头部一端的材料保持较低的硬度，凸模铆接后还要与固定板一起将铆端磨平。但无论哪一种固定方法，只要工作部分截面是非圆形的，而固定部分是圆形的，都必须在固定端接缝处加防转销，凸模与固定板安装孔仍按H7/m6或H7/n6配合。第4章 冲裁模具的设计9393 具有复杂外形的凸模应设计成直通式，采用铆接固定方式，如图4.27(c)所示。直通式凸模用线切割加工或仿形铣、成形磨削加工，采用N7/h6，P7/h6配合。截面形状复杂的凸模，广泛应用这种结构。如凸模横断面足够大，可采用图4.27(d)所示的固定方式。第4章 冲裁模具的设计

43、9494图4.27非圆形凸模第4章 冲裁模具的设计9595 较小的凸模、多凸模冲裁(如发电机定子、转子冲槽孔)或冲薄板的凸模除用机械固定外，还可采用低熔点合金固定(图4.28)或环氧树脂粘结固定(图4.29)，可以简化凸模固定板加工工艺，便于在装配时保证凸模与凹模的配合间隙。此时，凸模固定板上安装凸模的孔的尺寸较凸模大，留有一定的间隙，以便充填粘结剂，间隙的表面粗糙度一般为Ra=6.3 m12.5 m。为了粘结牢固，在凸模的固定端或固定板相应的孔上应开设一定的槽形，装配时，将凸模与凹模的间隙调整好，然后在空槽中灌注低熔点合金或环氧树脂，冷却后即可把凸模紧固住。这两种固定方法不如机械固定法的紧固

44、强度高，但可使模具制造和装配大为简化。第4章 冲裁模具的设计9696图4.28 低熔点合金浇注固定方式 第4章 冲裁模具的设计9797图4.29环氧树脂固定方式 第4章 冲裁模具的设计9898(3)大、中型凸模。大、中型的冲裁凸模，有整体式和镶拼式两类。图4.30(a)是大、中型整体式圆形凸模，采用止口(窝孔)定位，窝孔与模板或凸模为过渡配合，再用螺钉紧固，为了减少精加工面积，凸模外圆非加工表面直径可略小一些，刃口端面要加工成凹坑形状，不用凸模固定板。第4章 冲裁模具的设计9999 薄刃口组合圆凸模，如图4.30(b)所示。它由刃口部分和本体部分组成，相互之间采用螺钉或其他连接方式紧固。刃口部

45、分材料与一般凸模相同，本体部分用普通材料，如Q235钢。本体部分可不进行热处理。第4章 冲裁模具的设计100100 图4.30(c)为镶拼式结构，镶块镶嵌在凸模固定座上，两者之间用螺钉紧固，然后再将凸模固定座用螺钉和销钉紧固在模板上。工作部分用工具钢制造并进行热处理，非工作部分采用一般的结构钢，这样不但可以节约贵重的模具钢，而且减少了锻造、热处理和机械加工的困难，因而大型凸模宜采用这种结构。同样，为了减少凸模的磨削面积，通常是将其中部挖成空心。第4章 冲裁模具的设计101101图4.30大、中型圆形凸模第4章 冲裁模具的设计102102(4)冲小孔凸模。小孔凸模的凸模强度和刚度较差，容易弯曲和

46、折断，所以必须采取措施提高其强度和刚度，如冲小孔凸模轴端不允许打中心孔等，而且要采取措施保护凸模(图4.8及图4.9)，从而提高其使用寿命。冲小孔凸模加保护与导向，有局部保护与导向和全长保护与导向两种，如图4.31所示。第4章 冲裁模具的设计103103图4.31冲小孔凸模保护和导向结构第4章 冲裁模具的设计104104 图4.31(a)、(b)是局部导向结构，它利用弹压卸料板对凸模工作端进行保护和导向。图4.31(c)、(d)是以简单的凸模保护套来保护凸模，以卸料板导向，其效果较好。凸模装在护套内，再将护套固定在凸模固定板上，既可以提高凸模的抗弯曲能力，又能节省模具钢材料。图4.31(e)、

47、(f)、(g)是全长保护与导向，凸模的活动护套装在卸料板或导板上，在工作过程中始终不离开上模导板或固定护套。模具处于闭合状态，活动护套上端也碰不到凸模固定板。第4章 冲裁模具的设计105105当上模下行时，活动护套相对上滑，凸模从活动护套中伸出进行冲裁。这种结构避免了小凸模可能受到的侧压力，以防止小凸模弯曲和折断。图4.31(f)(其三维结构图如图4.11所示)具有三个等分扇形槽的活动护套，可在固定护套的三瓣扇形块中滑动，使凸模始终处于三向保护与导向之中，效果较图4.31(e)好，但结构较复杂，制造困难。而图4.31(g)(其三维结构图如图4.32所示)和图4.31(e)的结构较简单，导向效果

48、也较好。第4章 冲裁模具的设计106106图4.32全长保护与导向结构第4章 冲裁模具的设计107107 采用短凸模的冲孔模。图4.33为采用厚垫板超短凸模结构，零件板厚4 mm，最小孔径约为0.5t。这副模具采用冲击块冲击凸模进行冲裁工作。小凸模由小压板进行导向，而小压板是由两个小导柱进行导向的。当上模下行时，大压板与小压板先后压紧工件，小凸模上端露出小压板的上平面，上模压缩弹簧继续下行，冲击块冲击小凸模对零件进行冲孔。卸下零件由大压板完成。冲裁的零件在凹模上由定位板定位，并由后侧压块使冲裁件紧贴定位面。模具结构采用缩短凸模的方式，以防止其在冲裁过程中产生弯曲变形而折断的现象，由于凸模大大缩

49、短，同时凸模又以卸料板为导向，因此大大提高了凸模的刚度。采用这种模具结构制造比较容易。第4章 冲裁模具的设计108108图4.33超短凸模的小孔冲模第4章 冲裁模具的设计109109 在冲模的其他结构设计与制造上采取的保护小凸模措施。如采用提高模架刚度和精度，采用较大的冲裁间隙，采用斜刃壁凹模以减小冲裁力，取较大的卸料力(一般为冲裁力的10%)，保证凸、凹模间隙的均匀性，并减小工作表面粗糙度等措施。第4章 冲裁模具的设计1101102)凸模长度凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构来确定，同时要考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。(1)当采用固定卸料板和导料板时，如图4.34(a

50、)所示，其凸模长度按下式计算：L=h1+h2+h3+h (4-1)第4章 冲裁模具的设计111111(2)当采用弹压卸料板和导料板时，如图4.34(b)所示，其凸模长度按下式计算：L=h1+h2+t+h (4-2)式中：L为凸模总长，mm；h1为凸模固定板厚度，mm；h2为卸料板厚度，mm；h3为导料板厚度，mm；t为材料厚度，mm；h为附加长度，主要考虑：凸模进入凹模的深度(0.5 mm1mm)；卸料板到凸模固定板间的安全距离(15 mm20 mm)；刃口总修磨量等因素(4 mm6mm)。第4章 冲裁模具的设计112112图4.34凸模长度的确定第4章 冲裁模具的设计1131133)凸模强度