冲裁工艺设计

1、第第3 3章章 冲裁工艺设计冲裁工艺设计内容简介冲裁是最基本最基本的冲压工序。 本章是本课程的重点章重点章。掌握三个方面的知识：1、冲裁理论基础 2、冲裁工艺设计 3、冲裁模具设计和设备选择原则目的与要求1了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；2掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力计算等设计计算方法。3掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法。4. 了解精密冲裁。重点与难点重点1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2刃口尺寸计算原则和方法；3冲裁工艺性分析与工艺方案制定。难点1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2刃口尺寸计算原则和方法；3冲裁工艺设计的方法和步骤。 前要 冲裁成品零件、准

2、备毛坯、修边和冲孔基本工序/最主要的工序 带孔的部分和冲落的部分 冲孔 落料 剪切同属分离工序平刃剪切斜刃剪切滚剪振动剪激光剪前要3.1 典型模具的原理及结构 简单模3.1 典型模具的原理及结构3.1 典型模具的原理及结构3.2 冲裁工艺设计 冲裁工艺设计包括两个方面 冲裁件工艺性分析 冲裁工艺方案确定 冲裁件的工艺性 冲裁件（的）工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。 判断冲裁件能否冲裁、冲裁的难易程度及可能出现的问题 主要从冲裁件结构（形状）工艺性及尺寸精度两方面入手 冲裁工艺方案确定即确定工艺路线 确定工序数量、工序组合和工序安排等，制定几种可能方案 根据生产批量、形状复杂程度、尺寸大小、

3、材料厚薄、模具制造和维修条件及冲压设备等方面的因素，拟出多种可能方案，选取合理的3.2.1 冲裁变形过程了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。 一、冲裁变形时板材变形区受力情况分析 四对力 凸、凹模间隙存在，产生弯矩3.2.1 冲裁变形过程二、冲裁变形过程三个阶段1.弹性变形2. 塑性变形3. 断裂分离3.2.1 冲裁变形过程三、断面质量1.圆角带2. 光亮带3. 断裂带4. 毛刺（区）3.1.2 冲裁变形过程3.2.2 冲裁间隙 冲裁间隙是凸模和凹模刃口之间的尺寸之差。单边间隙用 C 表示，双边间隙用 Z 表示。 表达式 落料件 Z=Dd-Dp 冲孔件Z=dd-

4、dp 合理间隙Zmin Zmax 模具在使用中会磨损设计时应采用最小合理间隙1. 间隙对冲裁工作的影响1）间隙对制件质量的影响 间隙合理 过大 过小回断面质量1. 间隙对冲裁工作的影响2）间隙对冲裁力的影响间隙增大 材料所受的拉应力增大、 材料容易断裂分离， 冲裁力可得到一定程度的降低间隙减小 材料所受拉应力减小， 压应力增大， 材料不易产生撕裂， 使冲裁力增大。在间隙合理情况下，冲裁力最小。1. 间隙对冲裁工作的影响3）间隙对卸料力、推件力或顶件力的影响 间隙对卸料力、推件力或顶件力的影响比较显著。 随间隙增大，冲裁件光亮带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔件尺寸偏差为正，卸料力、推件力或顶件力都

5、将减小。 间隙继续增大，制件毛刺增大，卸料力、顶件力迅速增大。1. 间隙对冲裁工作的影响4）间隙对模具寿命的影响 模具寿命分为刃磨寿命刃磨寿命和模具总寿命模具总寿命。 模具失效的原因一般有：磨损磨损、变形变形、崩刃崩刃、折断折断和涨裂涨裂。 小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。 所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值较大的间隙值是十分必要的。1. 间隙对冲裁工作的影响5）间隙增大使冲裁工艺力减小 冲裁力、卸料力减小 刃口侧面与材料间的摩擦减小 刃口磨损减小 适当增大间隙 可补偿因刃口制造

6、精度不够及动态精度不匀所造成的不足 不至于啃伤刃口 可延长模具使用寿命2. 合理间隙值的选取 在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命和加工能量这四个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Z Zminmin1）理论法确定法tan12tan200ththtZ2. 合理间隙值的选取2）经验确定法Zmin=Kt 一般K=0.08-0.143)查表确定法 生产中使用的经验数值在一般的冲压资料中均可查到。但各技术资料中推荐的间隙值并不相同，有的甚至出入很大，这是由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同及生

7、产条件的差异所致。所以在选用时除考虑材料性质与厚度外，还应根据零件的具体要求选用不同的间隙表。3.2.3 冲裁件的质量分析冲裁件质量断面质量垂直、光洁、毛刺小 尺寸精度图纸规定的公差范围内 形状误差外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小1. 尺寸精度 冲裁件的尺寸精度： 指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本（公称）尺寸之差。 该差值包括两方面的偏差： 一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。 影响因素： （1）冲模的制造精度（零件加工和装配） （2）材料的性质 （3）冲裁间隙 （4）冲裁件的形状与尺寸2. 冲裁件断面质量()材料性能的影响 塑性好()模具间隙的影响 前述()模具

8、刃口状态的影响 当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺； 当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺； 当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。（4）模具和设备的导向情况对断面质量的影响3冲裁件的形状误差 冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。翘曲翘曲： 冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲扭曲： 冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。变形变形： 由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。3.3 冲裁工艺设计原则

9、冲裁工艺设计包括两个方面：冲裁件工艺性分析和冲裁工艺方案确定 良好的工艺性和合理的工艺方案，可以： 用最少的材料 最少的工序数量和工时 使模具结构简单 模具寿命长 从而获得稳定的合格工件。 3.3.1 冲裁工艺分析 冲裁件（的）工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。 判断冲裁件能否冲裁、冲裁的难易程度及可能出现的问题 主要从冲裁件结构（形状）工艺性及尺寸精度两方面入手 对冲裁件工艺性影响最大的是： 制件的结构形状 精度要求 形位公差及技术要求等1. 冲裁件的形状和尺寸要求(1） 冲裁件的形状 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。1. 冲裁件的形状和尺寸要求(2） 冲裁件内形及外形

10、的转角 冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。圆角半径R的最小值可查表。1. 冲裁件的形状和尺寸要求(3） 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽宽度也不宜过小。(4） 冲裁件的孔边距与孔间距 为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小。(5） 在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断。1. 冲裁件的形状和尺寸要求（6） 冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。 用无导向凸模和有导向的凸模所能冲

11、制的最小尺寸均有相关表格查询。（7）在工件上冲制矩形孔时，若工厂无电加工设备，则其两端宜用圆弧连接，以便加工凹模。 否则凹模只好手工修整 对矩形工件，同样理由2. 冲裁件的精度与断面质量 冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级经济级两类。 经济精度 为降低冲压成本，获得最佳的技术经济效果，在不影响冲裁件使用要求的前提下，应尽可能采用经济精度。（1） 冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。 如果工件要求的公差值小于查表值，冲裁后需经整修或采用精密冲裁。（2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等

12、有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。 3冲裁件尺寸标注 冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合基准重合，并选择在冲裁过程中基本上下不变不变动的面或线上动的面或线上。 3.3.2 冲裁制件排样 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。 合理的排样：提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命。 排样方案是模具结构设计的依据之一。1材料的利用率（1）概念 材料利用率：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比 是衡量合理利用材料的经济性指标。一个进距内的材料利用率一个进距内的材料利用率%100BSnA1材料的利用率若考虑到料头、料尾和边余

13、料的材料消耗一张板料一张板料( (或带料、条料或带料、条料) )上总的材料利用率上总的材料利用率%100LBNA1材料的利用率板料的裁剪方法1材料的利用率（2）提高材料利用率的方法 冲裁所产生的废料：一类是结构废料结构废料；另一类是工艺废料工艺废料。 1材料的利用率 减少工艺废料的有力措施是： 设计合理的排样方案（见表3-11） 选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料） 利用废料作小零件（如混合排样）等利用结构废料利用结构废料的措施有： 当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。 在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材

14、料利用率。1材料的利用率2. 排样的方式 根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：1.有有废料排样（a） 2.少少废料排样（b） 3.无无废料排样（c、d）2. 排样的方式采用少、无废料的排样 简化冲裁模结构 减小冲裁力 提高材料利用率 因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。 由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量排样时必须统筹兼顾、全面考虑。2. 排样的方式 对于形状复杂的冲件，通常用纸片剪成35个样件，然后摆出各种不同的排样方法，经过分析和计算，决定出合理的排样方案。 现在可以使用计算机相对应

15、软件优化。 在冲压生产实际中，由于零件的形状、尺寸、精度要求、批量大小和原材料供应等方面的不同，不可能提供一种固定不变的合理排样方案。但在决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术条件要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等，总之要从各方面权衡利弊，以选择出较为合理的排样方案。3. 搭边搭边搭边：排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。搭边的作用：搭边的作用：一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛

16、刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。4. 排样图 在确定条料宽度之后，还要选择板料规格，并确定裁板方法(纵向剪裁或横向剪裁)。值得注意的是，在选择板料规格和确定裁板法时，还应综合考虑材料利用率、纤维方向(对弯曲件)、操作方便和材料供应情况等。 一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸 、条料长度L、板料厚度t 、端距l、步距S、工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置。 0B3.3.3 冲裁工艺力计算 冲裁过程中的主要工艺力有冲裁力、卸料力、推件力和顶件力。 计算冲裁工艺力的目的： 选择冲压设备 校核模具强度1. 冲裁力的计算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度

17、(凸模行程)而变化的。1. 冲裁力的计算 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。 用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力一般按下式计算：KLtF 2. 卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。推件力推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力顶件力顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力FKFXXFnKFTTFKFDDthn 3. 冲裁工艺力的计算压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和 采用刚性卸料装置和下出件方式的冲裁工艺力为：TZFFF固定卸料板3. 冲裁工

18、艺力的计算 采用弹性卸料装置和上出件方式的冲裁工艺力为：DXZFFFF顶杆弹性元件顶件块h3. 冲裁工艺力的计算 采用弹性卸料装置和下出件方式的冲裁工艺力为：TXZFFFF卸料板3. 冲裁工艺力的计算 采用弹性卸料装置和刚性出件方式的冲裁工艺力为：XZFFF卸料板补充：降低冲裁力的方法1阶梯凸模冲裁2斜刃冲裁 3加热冲裁（红冲）3.3.4 模具压力中心的确定模具的压力中心模具的压力中心：冲压力合力的作用点。 为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合重合。 冲压时滑块承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质

19、量和降低模具寿命甚至损坏模具。 在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。1简单几何图形压力中心的位置（1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。（2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。（3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算： bRsRy/sin1802确定多凸模模具的压力中心 确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。3复杂形状零件模具压力中心的确定 复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲

20、裁压力中心的计算原理相同。 除上述的解析法解析法外 还可以用作图法作图法和悬挂法悬挂法。 另外，有使用软件法3.3.5 冲裁模刃口尺寸计算 重要性 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。 模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。1. 凸、凹模刃口尺寸计算原则 生产实践发现的规律：（1）冲裁件断面都带有锥度 光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 （2）凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，间隙越用越大。 3.3.5 冲裁模刃口尺寸计算凸模尺寸凹模尺寸

21、单面间隙冲孔件尺寸落料件尺寸1. 凸、凹模刃口尺寸计算原则（1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。（2）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本（公称）尺寸应取接近或等于工件的最小（下）极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本（公称）尺寸则取接近或等于工件孔的最大（上）极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关。1. 凸、凹模刃口尺寸计算原则（3）冲裁（设计）间隙一般选用最小合理

22、间隙值（ Zmin ）。（4）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。 （5）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。2. 刃口尺寸计算方法 加工方法： 分开加工具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。 配合加工Zmin易保证，无互换性、制造周期长。 2. 刃口尺寸计算方法（1）按凸模与凹模图样分别加工法 这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工，

23、设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。1）落料dxDDd00min0minppZxDZDDdp0D2. 刃口尺寸计算方法2）冲孔0pxddpdAZxdZddpd0min0min0d2. 刃口尺寸计算方法3）孔心距为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即 +ZminZmax，选取必须满足条件：凸、凹模的制造公差，可按级来选取，也可查表选取，但需校核。或取 =L dL81dppdminmaxZZpminmax4 . 0ZZdminmax6 . 0ZZ2. 刃口尺寸计算方法（2）凸模与凹模配作法配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理

24、间隙配制另一件。 特点：模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。dpminmaxZZ2. 刃口尺寸计算方法1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。 3）刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。2. 刃口尺寸计算方法2. 刃

25、口尺寸计算方法 落料件按凹模磨损后尺寸变大、变小、不变的规律分为三种。 2. 刃口尺寸计算方法 冲孔件按凸模磨损后尺寸变大、变小、不变的规律也分为三种。2. 刃口尺寸计算方法1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B3）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C3. 刃口尺寸计算实例例1 冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 3. 刃口尺寸计算实例 解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。外形 由落料获得。 和180.09由冲孔同时获得。查表于是mm062. 036mm12. 0062m

26、mZmmZ06. 004. 0maxmin，mmmmZZ02. 0)04. 006. 0(minmax由公差表查得：为IT12级，取x = 0.75；设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则冲孔： 校核： 0.008 + 0.012 0.06 - 0.040.02 = 0.02（满足间隙公差条件）mm12. 0062mm062. 036为IT14级，取x = 0.5；0008. 00008. 00min09. 6)12. 075. 06(pxddpmmmmZdddpd012. 00012. 000min13. 6)04. 009. 6(dpminmaxZZ3. 刃口尺寸计算实例孔距尺寸：=

27、L/8=180.12520.09 = (180.023)mm校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.02（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.02=0.008mm =0.60.02=0.012mm落料：dLmmmmxDDdd025. 00025. 000max69.35)62. 05 . 036(mmmmZDDpdp0016. 00016. 00min65.35)04. 069.35(pminmax4 . 0ZZdminmax6 . 0ZZ3. 刃口尺寸计算实例故：mmDd012. 0069.35mmDp0008.

28、065.353. 刃口尺寸计算实例如图所示的落料件，其中d = 220.14mm板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。 由表2-5查得：解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。 mma042. 080mmb034. 040mmc034. 035mme012. 015mmZmmZ14. 010. 0maxmin，例23. 刃口尺寸计算实例第二章 冲裁工艺与模具设计落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：磨损后增大的尺寸 由公差表查得： 尺寸80mm，选x = 0.5；尺寸1

29、5 mm，选x = 1；其余尺寸均选x = 0.75。 mmmma105. 0042. 0079.79)42. 05 . 080(41凹mmmmb085. 0034. 0075.39)34. 075. 040(41凹mmmmc085. 0034. 0075.34)34. 075. 035(41凹3. 刃口尺寸计算实例第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸 第二类尺寸：磨损后减小的尺寸mmmmd0070. 0028. 007.22)28. 075. 014. 022(41凹mmmme015. 094.1412. 081)12. 05 . 015(凹 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79mm，

30、39.75mm，34.75mm，22.07mm，14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值mmZ10. 0min落料凹模、凸模的尺寸如图 3. 刃口尺寸计算实例落料凸、凹模尺寸 a) 落料凹模尺寸 b) 落料凸模尺寸 3. 刃口尺寸计算实例3.4 冲裁模具设计和设备选择 冲裁模是冲压生产中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。 冲压零件的质量好坏和精度高低，主要决定于冲裁模的质量和精度。 冲裁模结构是否合理、先进，又直接影响到生产效率及冲裁模本身的使用寿命和操作的安全、方便性等。 由于冲裁件形状、尺寸、精度和

31、生产批量及生产条件不同，冲裁模的结构类型也不同。3.4.1 冲裁模的分类冲裁模工序性质落料模冲孔模切断模剖切模修边模工序组合方式单工序模连续模复合模连续-复合模导向方式无导向模导板模导柱模工作零件材料硬质合金模辛基合金模橡胶模凸、凹模结构形式整体模镶拼模卸料方式 刚性卸料模弹性卸料模控制进距方式挡料销式侧刃式导正销式送料、出件及排除废料方式手动模半自动模自动模冲模大小小型冲模中型冲模大型冲模专业化程度专用模通用模组合冲模简易冲模3.4.2 冲模零件3.4.3 凸模、凹模结构设计 工作零件 成型零件 直接完成冲裁工序的关键零件 包括凸模、凹模、凸凹模 教材前面还包括：镶块、拼块、软模1. 凸模(

32、1）凸模的结构形式及其固定方法1）圆形凸模阶梯式阶梯式、快换式快换式 台肩固定、螺钉压紧 最大直径的作用 形成台肩，以便固定， 保证工作时凸模不被拉出。 a用于较大直径的凸模 1b用于较小直径的凸模 它们适用于冲裁力和卸料力大的场合。 c是快换式的小凸模 维修更换方便。1. 凸模1. 凸模2）非圆形凸模阶梯式、直通式直通式台肩固定铆接、粘结剂浇注法固定固定部分刃口部分 1. 凸模1. 凸模3）大、中型凸模整体式整体式、镶拼式镶拼式螺钉和销钉固定1. 凸模0.558止口 大型圆孔凸模；大型圆孔凸模；1. 凸模4）冲小孔凸模 小孔，孔径d小于被冲板料的厚度 或直径d1mm的圆孔 面积A1mm 的异

33、形孔 大大超过了对一般冲孔零件的结构工艺性要求 冲小孔的凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以必须采取措施提高它的强度和刚度，从而提高其使用寿命 带护套式带护套式1. 凸模冲小孔凸模加保护与导向 局部保护与导向 全长保护与导向1. 凸模采用短凸模的冲孔模1、9-定位板 2、3、4-小凸模5-冲击块 7-小压板 8-大压板10-侧压块 1. 凸模1. 凸模1. 凸模在冲模的其它结构设计与制造上采取保护小凸模措施 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； 取较大卸料力（一般取冲裁力的l 0）； 保证凸、凹模间隙的均匀性并减小工作表面粗糙度等。1. 凸模结构结构：整体式

34、、镶拼式、阶梯式、直通式、带护套式和快换式等。 固定方法固定方法：台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等。1. 凸模（2）凸模长度计算采用固定卸料板和导料板hhhhL3211. 凸模采用弹压卸料板hthhL212. 凹模设计 （1）凹模外形结构及其固定方法结构结构：整体式、镶拼式外形外形：圆形、板形2. 凹模设计 (2）凹模刃口形式刃口形式刃口形式：直筒形、锥形2. 凹模设计 (3）整体式凹模轮廓尺寸的确定凹模厚（高）度厚（高）度H=kb （15mm） 凹模壁厚壁厚C=（1.52）H （3040mm）计算值：靠用标准靠用标准，选择模架的依据依据。 3凸凹模 复合模中同时具有落料凸模

35、和冲孔凹模作用的工作零件。 外形是落料冲孔凸模，内孔是凹模，外形结构和尺寸可以按照凸模来设计，比如外形可以设计成直通式、阶梯式等，总长的计算方法也与凸模一样。而内孔的刃口形式可以按照凹模来设计。 凸凹模的内、外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。 凸凹模的最小壁厚是凸凹模设计的一个关键，它与模具结构有关，所以也是决定复合模具结构的一个重要因素 3凸凹模 当模具为正装结构时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。 凸凹模的最小壁厚值，目前一

36、般按经验数据确定，倒装复合模的凸凹模最小壁厚查表。 正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小些。凸模刃口凹模刃口3凸凹模1-打杆 2-模柄3-推板 4-推杆5-卸料螺钉6-凸凹模 7-卸料板8-落料凹模9-顶件块10-带肩顶杆11-冲孔凸模12-挡料销13-导料销 3凸凹模3凸凹模1-下模座2-导柱 3、20-弹簧4-卸料板5-活动挡料销6-导套7-上模座8-凸模固定板9-推件块10-连接推杆11-推板12-打杆13-模柄14、16-冲孔凸模15-垫板17-落料凹模18-凸凹模19-固定板21-卸料螺钉22-导料销 3凸凹模4. 镶拼式凸模与凹模（1）镶拼结构的应用场合及镶拼方法应用场合应用场合

37、： 大、中型的凸、凹模或形状复杂、局部薄弱的小型凸、凹模。镶拼方法镶拼方法： 镶接、拼接4. 镶拼式凸模与凹模镶镶接接凹凹模模4. 镶拼式凸模与凹模4. 镶拼式凸模与凹模4. 镶拼式凸模与凹模固定边框紧固螺钉凹模拼块 4. 镶拼式凸模与凹模（2）镶拼结构的设计原则1）力求改善加工工艺性，减少钳工工作量，提高模具加工精度 尽量将形状复杂的内形加工变成外形加工，以便于切削加工和磨削。 尽量使分割后拼块的形状、尺寸相同，可以几块同时加工和磨削，一般沿对称线分割可以实现这个目的。 应沿转角、尖角分割，并尽量使拼块角度大于或等于90。 圆弧尽量单独分块，拼接线应在离切点47mm的直线处，大圆弧和长直线可

38、以分为几块。 拼接线应与刃口垂直，而且不宜过长，一般为1215mm。 4. 镶拼式凸模与凹模 2）便于装配调整和维修 比较薄弱或容易磨损的局部凸出或凹进部分，应单独分为一块。 拼块之间应能通过磨削或增减垫片方法，调整其间隙或保证中心距公差。 拼块之间应尽量以凸、凹槽形相嵌，便于拼块定位，防止在冲压过程发生相对移动。 3）满足冲压工艺要求，提高冲压件质量凸模与凹模的拼接线应至少错开35mm，以免冲裁件产生毛刺；拉深模拼接线应避开材料有增厚部位，以免零件表面出现拉痕。4. 镶拼式凸模与凹模（3）镶拼结构的固定方法1）平面式固定4. 镶拼式凸模与凹模2）嵌入式固定 3）压入式固定4）斜楔式固定此外，

39、粘结剂浇注等固定方法。3.4.4 定位零件 定位零件：用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。 条料限位：在模具送料平面中必须有两个方向的限位在与条料垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。 块料或工序件的定位，基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。3.4.4 定位零件 送进导向的定位零件有导料销、导料板、侧压板等； 送料定距的定位零件有用挡料销、导正销、侧刃等； 块料或工序件的定位零件有定位销、定位板等。 选择定位方式及定位零件时应根据坯料形式、模具结构、冲件精度和生产率

40、的要求等。1. 定位销/挡料销 挡料销起定位作用，用它挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料送进距离。分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销。1. 定位销/挡料销（1）固定挡料销标准结构的固定挡料销圆头形式简单（2）钩形挡料销强度防转1. 定位销/挡料销（2）活动挡料销 挡料销后端带有弹簧或弹簧片，冲压时随凹模下行而压入孔内，工作方便； 回带式活动挡料销，是靠销子的后端面挡料的，送料较固定挡料销稍为方便。弹簧弹顶挡料装置扭簧弹顶挡料装置橡胶弹顶挡料装置回带式挡料装置 1. 定位销/挡料销1. 定位销/挡料销(3)始用挡料销 又称临时挡料销，在级进模中当条料首次冲压时，用作条料定位。 用时往里压，挡住条

41、料而定位，第1次冲裁后不再使用，直到再更换条料 。 1. 定位销/挡料销始用挡料销2. 导正销 使用目的：消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差 主要用于：级进模 通常与挡料销配合使用，也可以与侧刃配合使用 粗定位和精定位导入部分：圆锥形的头部导正部分：圆柱形的结构组成结构组成2. 导正销 基本尺寸： 导正部分直径d与导正孔采取H7/h6或H7/h7配合 导正部分高度h取h=(0.81.2)t a) b)1.021.0221DDsDDssTT1 . 021 . 0221DDsDDssTT2. 导正销(a) d2mm12mm (b) d10 mm (c) d=4mm12mm (d) d=1

42、2mm50 mm3. 侧刃侧刃侧刃：适用适用：薄料、定距精度和生产效率要求高的情况定距精度高、可靠特点特点：侧刃结构按侧刃工作端面形状分按侧刃截面形状分 在级进模中，为了限定条料送进距离，在条料侧边冲切出一定尺寸缺口的凸模。 型型 型型：长方形侧刃长方形侧刃：成形侧刃成形侧刃：用于厚度为1mm以上结构简单、定位欠准确 制造困难、定位准确3. 侧刃1-内六角螺钉 2-销钉 3-模柄 4-卸料螺钉 5-垫板6-上模座7-凸模固定板 8、9、10-凸模11-导料板12-承料板13-卸料板 14-凹模 15-下模座16-侧刃17-侧刃挡块 3. 侧刃3. 侧刃 矩形/长方形3. 侧刃3. 侧刃3. 侧

43、刃尖角形侧刃尖角形侧刃：与弹簧挡销配合使用； 材料消耗少，但操作不便，生产率低； 可用于冲裁贵重金属。 3. 侧刃特殊侧刃特殊侧刃：既可定距，又可冲裁零件的部分轮廓4. 导料销、导料板 导料销：两个，位于条料的同侧， 从右向左送料时，导料销装在后侧； 从前向后送料时，导料销装在左侧。 结构形式：固定式、活动式4. 导料销、导料板 导料板：设在条料两侧 导料板亦叫导尺，在采用导板导向的冲模中必须用导料板导向。 5. 侧压装置 设置目的：若条料公差较大，为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证。 1-凸模 2-凹模 3-挡料杆 4-侧压板 5-侧压簧片 具有自动挡料装置的级进模5. 侧压装置

44、弹簧式侧压装置 簧片式侧压装置 簧片压块式侧压装置 板式侧压装置6. 定位板和定位销 作为单个坯料或工序件的定位用。 定位方式有两种： 外缘定位 内孔定位。3.4.5 导向零件 在大批量及高精度制件的生产中, 模具都采用导向装置，以保证凸、凹模间精确的定位，提高冲件质量及模具寿命。1. 导板 在导板模中，以导板对凸模导向，导板既对凸模起导向作用又起卸料板作用。 在冲裁过程中使凸模与导板始终保持配合。 2. 导柱、导套 1) 滑动导柱、导套 在上、下模座上分别设置两对或四对导柱、导套对凸、凹模进行导向。 后置导柱的两导柱直径相同，中间配置和对角配置的导柱，两导柱的导向直径不相等。 导柱、导套之间

45、采用间隙配合，其配合尺寸必须小于冲裁间隙。 导柱、导套一般选用20钢制造。为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为5862HRC。2. 导柱、导套 导柱和导套H模具闭合高度2. 导柱、导套 滚动导向装置是由一组滚珠来实现的。 滚珠装在保持架内，排列与中心线成一定角度，使每个滚珠在上下运动时都有各自的滚道，以减少磨损。 滚珠直径公差不超过0.003mm。 滚珠与导柱、导套之间有0.012mm0.02mm的过盈。其导向精度高、摩擦力小、发热量小，但刚度差。 适用于高速冲裁模、精密冲裁模、硬质合金模以及其他精密模具。2. 导柱、导套 滚珠导向装置a) 滚珠导向装置 b)钢球保

46、持架 2. 导柱、导套 2. 导柱、导套 3.4.6 卸料与推(顶)件装置1. 卸料装置的型式固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀(1）固定卸料装置特点：卸料力大，卸料可靠 适用：板料较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件与凸模的双边间隙与凸模的双边间隙当卸料板仅起卸料作用，取0.20.5mm 当卸料板兼起导板作用，按H7/h6配合，且应小于小于冲裁间隙。1. 卸料装置的型式固定卸料装置1. 卸料装置的型式2) 弹性卸料装置 弹性卸料装置由卸料板、弹性组件和卸料螺钉组成。弹压卸料装置既可装于上模，又可装于下模上。 特点：兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。 适用：

47、质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。 装配要求：在模具开启状态，卸料板应高出模具工作零件刃口0.30.5mm，以便顺利卸料。 与凸模的单边间隙与凸模的单边间隙查表，对特别小的冲孔凸模可将表列数值适当加大。 当卸料板兼起导板作用，同固定卸料板。 1. 卸料装置的型式1-卸料板 2-弹性元件 3-卸料螺钉 4-小导柱 1. 卸料装置的型式3）废料切刀适用：冲件尺寸大，采用废料切刀将废料切开而卸料 结构结构a）圆废料切刀，用于小型模具和切薄板废料b）方形废料切刀，用于大型模具和切厚板废料尺寸尺寸刃口长度：刃口高度：且不小于2mm。比废料宽度大些；比凸模刃口低，h大约为板料厚度的2.54倍，1. 卸料装置

48、的型式1. 卸料装置的型式2. 推(顶)件装置 推件和顶件的目的： 从凹模中卸下冲件或废料。 向下推出的机构称为推件，一般装在上模内； 向上顶出的机构称为顶件，一般装在下模内。 类型： 刚性 弹性2. 推(顶)件装置(1）推件装置 推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种a）刚性推件装置 刚性推件装置使用更多，装于上模，在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的横梁撞击上模内的打杆，推下推件器，将制件从凹模中推出。 组成：打杆、推板、连接推杆和推件块特点特点：推件力大，工作可靠2. 推(顶)件装置刚性推件装置 1-打杆 2-推板 3-连接推杆 4-推件块 2. 推(顶)件装置推板2. 推(

49、顶)件装置正装式复合模1-打杆2-模柄3-推板4-推杆5-卸料螺钉6-凸凹模7-卸料板8-落料凹模9-顶件块10-带肩顶杆11-冲孔凸模12-挡料销13-导料销 2. 推(顶)件装置2. 推(顶)件装置b）弹性推件装置 作用：压料、卸料 特点：出件力不大，但出件平稳无撞击，冲件质量较高。2. 推(顶)件装置（2）顶件装置 组成：顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器 特点：顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高 制造、装配要求：模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作面高出凹模平面，以便继续冲裁；模具处于闭合状态时，其背后有一定空间，以备修磨和调整的需要； 与凹模为间隙配合，外形按h8制造；与凸模

50、呈较松的间隙配合，都可根据板料厚度取适当间隙。2. 推(顶)件装置弹性顶件装置 1-顶件块 2-顶杆 3-托板 4-橡胶 3. 弹性组件的选用与计算（1）弹簧的选用1）弹簧选择原则所选弹簧必须满足最大许可压缩量H2的要求 所选弹簧必须满足预压力F0的要求所选弹簧必须满足模具结构空间的要求nFFx/0HH2HHHH 03. 弹性组件的选用与计算（1）弹簧的选用（续）2）弹簧选择步骤根据预压力F0和模具结构预选弹簧规格，选择时应使弹簧的最大工作负荷F2大于F0 根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧数量n，计算出每个弹簧应有的预压力F0并满公式 计算预选的弹簧在预压力F0作用下的预压缩量H0 nFFx/0 校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即 2200HFFHHHHH 02否则重选。3. 弹性组件的选用与计算（2）橡胶的选用1）橡胶选择原则所选橡胶允许最大压缩量H2不超过其自由高度H0的45， 所选橡胶必须满足预压力F0的要求H2 =（0.350.45）H00FxF而橡胶预压缩量H0=（0.100.15）H0 橡胶高度与直径D之比应按下式校核5 . 15 . 00DH3. 弹性组件的选用与计算2）橡胶选择步骤根据卸料力求橡胶横截面尺寸根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲