冲裁工艺与冲裁模设计课件

1、冲裁工艺与冲裁模设计冲裁工艺与冲裁模设计2.1 典型案例（1）垫圈 垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材料一般为普通碳素钢（如Q215），属于大批量生产。 t=1mm2.1 典型案例 t=1mm（2）电机转子与电机定子 要求其具有较好的形状一致性，不存在（或存在较小的）毛刺，材料一般为电工硅钢（如D31），属于大批量生产。（2）电机转子与电机定子（3）录音机机芯自停杆 材料一般为优质碳素结构钢（如10F），属于成批生产。（3）录音机机芯自停杆2.2冲裁工艺与模具的设计程序 冲裁模设计的总原则： 在满足制件尺寸精度和形状精度的前提下力求使模具结构简单、操作方便、材料消耗少、制件成本低。 审

2、图冲裁工艺性分析冲裁工艺方案制定排样刃口尺寸计算冲压力及压力中心计算凸、凹模结构设计总体结构设计冲压设备选择冲裁模装配图绘制非标零件图绘制冲裁模设计程序示意图2.2冲裁工艺与模具的设计程序 审图冲裁工艺性分析冲裁工艺方（1）审图 审阅制件图的正确性和完整性，包括：投影关系、尺寸标注、公差、技术要求、材料等标注。材料： D31（1）审图材料： D31（2）冲裁工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件结构、形状、尺寸和材料等对冲裁工艺的适应性。（2）冲裁工艺性分析（3）冲裁工艺方案制定 依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺方案。单工序工艺方案复合

3、工艺方案连续工艺方案（3）冲裁工艺方案制定单工序工艺方案复合工艺方案连续工艺方案（4）排样 依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下，采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。（4）排样冲压件排样实物冲压件排样实物（5）刃口尺寸计算（6）冲压力及冲压设备选择（7）压力中心计算（5）刃口尺寸计算（6）冲压力及冲压设备选择（8）凸、凹模结构设计 在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。（8）凸、凹模结构设计（9）总体结构设计（9）总体结构设计（10）冲裁模装配图绘制 （11）非标零件图绘制（10）冲裁模装配图绘制 2.3 冲裁工艺性分析2.3.1 冲裁变形特征 c）断裂分离阶段 凸、凹模间

4、隙正常且无弹压时，金属材料的冲裁变形过程a）弹性变形阶段 b）塑性变形阶段 2.3 冲裁工艺性分析c）断裂分离阶段 a）弹性变形阶段 普通冲裁零件断面 冲裁件断面示意图冲裁件断面质量1光亮带 2毛刺 3断裂带 4塌角带a)间隙过小 b)间隙适中 c)间隙过大普通冲裁零件断面 冲裁件断面示意图冲裁件断面质量a)间隙过小2.3.2 冲裁工艺性要求 冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便等。（1）冲裁件的形状与结构 冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。2.3.2 冲裁工艺性要求1）应避免冲裁件上有过长

5、的悬臂和狭槽。冲裁件悬臂与窄槽尺寸最小宽度：b2t1）应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。冲裁件悬臂与窄槽尺寸最2）冲裁件的孔与边缘间、孔与孔之间的距离b1、b2不能太小。最小孔边距离一般取b11.5t， b22t3）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的清角，应采用圆弧过渡。4）冲孔的尺寸不能太小。2）冲裁件的孔与边缘间、孔与孔之间的距离b1、b2不能太小。（2）冲裁件的尺寸精度和粗糙度普通冲裁件1）尺寸精度一般在IT10IT11级以下2）粗糙度低于Ra=6.3m3）冲孔精度比落料精度高一级（3）冲裁材料选材原则： 1）取决于零件的要求2）“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”3）采用国家

6、标准规格材料（2）冲裁件的尺寸精度和粗糙度（4）典型案例分析1）垫圈：无悬臂狭槽，孔边距较大，无尖锐转角，孔径较大；制件尺寸精度较低，无粗糙度要求；材料为普通碳素钢，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。（4）典型案例分析2）电机转子：制件结构复杂，形状对称，无悬臂狭槽，孔边距较大；转子轴孔10的公差为0.027mm（IT8级）；外圆47.2的公差为0.05mm（IT9级）； 毛刺高度应小于0.05mm；材料为电工硅钢，材料具有一定的脆性。90的转角处 2）电机转子：90的转角处 3）电机定子：分析同电机转子电机定子外形R3圆弧处锐角3）电机定子：电机定子外形R3圆弧处锐角4）录音机机芯暂停杆展开件：

7、制件结构复杂，形状不对称；制件A部为一悬臂（1.48.65）；孔边距较小；制件转角未注半径为0.3mm。录音机机芯转录杆展开件 4）录音机机芯暂停杆展开件：录音机机芯转录杆展开件 2.4 冲裁工艺过程2.4.1 垫圈冲裁工艺方案制定单一工序复合工序级进工序2.4 冲裁工艺过程单一工序复合工序级进工序2.4.2 电机转子冲裁工艺方案制定 a） b） c） 单一工序a）落47.2mm外圆 b）冲10mm孔和定向槽口R0.3mm c）冲12个槽口复合工序级进工序2.4.2 电机转子冲裁工艺方案制定 a） 2.4.3 电机定子冲裁工艺方案制定 （1）冲裁工艺方案 a） b） c）单一工序a）落外形 b

8、）冲两个腰形孔和4个4mm孔 c）冲48.2mm孔和2个5mm孔复合工序 2.4.3 电机定子冲裁工艺方案制定 a） 落料式级进工序切废式级进工序落料式级进工序切废式级进工序2.4.4 录音机机芯暂停杆展开件冲裁工艺方案制定切废式级进工序2.4.4 录音机机芯暂停杆展开件冲裁工艺方案制定切废式级2.5 排样2.5. 1 冲裁排样排样：指制件在板料或条料排上的布置方法。 冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。 a)有废料排样 b)少废料排样 c)无废料排样2.5 排样 冲裁排样从废料的角度来分，可分 冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为直排法、斜排法、对

9、排法、混合排法、多排法和冲裁搭边法等多种形式。 1）直排：适用于方形、矩形零件。2）斜排：适用于椭圆形、T形、形、S形零件。 冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、形、形零件。4）斜对排：适用于椭圆形、T形、形、S形零件。3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、形、形零件6）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形零件。7）交叉排：适用于C形、形、形等零件。5）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上零件。6）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角7）交叉排8）裁搭边法整裁法：适用于尺寸较小且形状较简单的细长零件

10、。 9）裁搭边法分次裁切法：适用于尺寸较小且形状较复杂的细长零件。8）裁搭边法整裁法：适用于尺寸较小且形状较简9）裁搭边法典型案例冲裁排样分析 垫圈典型案例冲裁排样分析 电机转子电机转子电机定子电机定子电机转子与电机定子套排（级进工序） 电机转子与电机定子套排（级进工序） 录音机机芯暂停杆展开件 录音机机芯暂停杆展开件 录音机机芯暂停杆展开件 录音机机芯暂停杆展开件 2.5.2 搭边值的确定搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边缘之间的余料。 搭边的作用1）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件；2）保证条料具有一定的刚性，便于送料；3）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废

11、。2.5.2 搭边值的确定（1）普通冲裁 搭边值的选取。（见表2-10表2-12）（2）多工序连续冲压1）切断工序中其搭边值的选取：主要指制件与制件之间被切除的废料的宽度。（表2-13）（1）普通冲裁2）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加工工艺废料标准值。3）材料侧面切口值的确定： 一般取侧刃长度等于进距L，然后根据料厚t与侧刃切进长度L（或料宽B）求出切边宽度F。侧刃切口值 2）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加工工艺废料（3）典型案例冲裁搭边值确定1）垫圈冲裁搭边值确定 料厚为1mm，由表2-10可查得， 工件间搭边值a1=0.8mm，沿边搭边值a=1.0mm。2）

12、电机转子和电机定子冲裁搭边值确定 料厚为0.35mm，由表2-10可查得， 工件间搭边值a1=1.2mm，沿边搭边值a=1.5mm。3）录音机机芯暂停杆展开件冲裁搭边值确定 料厚为0.8mm，由表2-10可查得， 工件间搭边值a1=1.5mm，沿边搭边值a=1.8mm。（3）典型案例冲裁搭边值确定案例排样图 垫圈（单排） 级进工序 复合工序案例排样图 级进工序 复合工序 级进工序 复合工序垫圈（多排） 级进工序 复合工序垫圈（多排）电机转子（单排）级进工序 复合工序电机转子（单排）级进工序 复合工序电机转子（多排）级进工序 复合工序电机转子（多排）级进工序 复合工序电机定子（单排）复合工序电机

13、定子（单排）复合工序电机定子（单排）级进工序 电机定子（单排）级进工序 电机定子（多排）级进工序 复合工序电机定子（多排）级进工序 复合工序电机转子与电机定子套排（级进工序） 电机转子与电机定子套排（级进工序） 录音机机芯暂停杆展开件（直排） 录音机机芯暂停杆展开件（直排） 录音机机芯暂停杆展开件（直对排）录音机机芯暂停杆展开件（直对排）录音机机芯暂停杆展开件（斜排）录音机机芯暂停杆展开件（斜排）2.5.3 材料利用率的计算（1）条料宽度尺寸的确定1）有侧压装置：B=(L+2b)-2）无侧压装置：B=(L+2b+C) 式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； 条料的宽度公差（见表216）； b

14、侧面搭边值； C送料保证间隙： B100，C=0.51.0；B100，C=1.01.5。簧片压块式侧压 1簧片 2压块 3基准导料板 2.5.3 材料利用率的计算簧片压块式侧压3）采用侧刃：B=(L+1.5b+nF) 式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； n侧刃数； F侧刃裁切宽度； 条料的宽度公差； b侧面搭边值。3）采用侧刃：B=(L+1.5b+nF) （2）材料利用率的计算 一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与所需板料面积之比的百分率，一般用表示：式中： A在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（mm）； B条料宽度（mm）； S一个进距内之间的实际面积（mm）； S0

15、 一个进距内所需毛坯面积（mm）。（3）典型案例冲裁材料利用率计算（见表2-17） （2）材料利用率的计算2.6 冲裁模刃口尺寸计算2.6.1 冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙的距离。Z=Dp-Dd式中 Z冲裁间隙（mm）； Dd凹模刃口尺寸（mm）； Dp凸模刃口尺寸（mm）。2.6 冲裁模刃口尺寸计算Z=Dp-Dd（1）间隙对冲裁件断面质量的影响播放动画间隙过小间隙适合间隙过大（1）间隙对冲裁件断面质量的影响播放动画间隙过小间隙适合间隙（2）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸偏差主要是由两个方面造成的：一是冲模的制造偏差，二是冲裁件实际尺寸与冲模刃口尺寸之间的偏差

16、。 Z（t%） Z（t%）平行纤维方向 垂直纤维方向a） b）间隙对冲裁件尺寸精度的影响a）落料 b）冲孔（2）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 Z（ 间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁力就小。 间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大，卸料力和推料力随之减小。（3）冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响（4）冲裁间隙对冲模寿命的影响凸、凹模刃口磨损情况 较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对模具的寿命极为不利。 间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁（5）合理间隙值的确定 合理间隙是一个范围值，其上限为最大合理间隙，其下限为最小合理间隙。 在具体设计冲裁时，根据

17、零件在生产中的具体要求可按下列原则进行选取：当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要求时，一般采用较大的间隙值。当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要求时，应选择较小的间隙值。在设计冲裁模刃口尺寸时，应按最小间隙值来计算刃口尺寸。 （5）合理间隙值的确定 确定合理间隙的方法通常有理论分析法、经验确定法及查表法。（6）典型案例冲裁间隙的确定1）垫圈冲裁间隙 垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一般为类断面，由表2-18可查得Zmax40%t，即Zmax0.4mm。2）电机转子和电机定子的冲裁间隙 电机转子和电机定子对冲裁断面质量要求较高，一般为类断面，由表2-18可查得Z=（14%18%

18、）t，即Z=0.0490.063mm。3）录音机机芯暂停杆展开件冲裁间隙 录音机机芯暂停杆对冲裁断面质量要求较高，一般为类断面，由表2-18可查得Z=（14%18%）t，即Z=0.1120.144mm。 确定合理间隙的方法通常有理论分析法、经验确定2.6.2 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。 根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部。 凸、凹模刃口尺寸计算关系2.6.2 凸

19、、凹模刃口尺寸计算的原则 凸、凹模刃口尺寸计算2.6.3 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法两种。（1）凸、凹模互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算 适用于圆形等简单形状的冲裁件，设计时需在图纸分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式：或取： d=0.6(Zmax-Zmin) p=0.4(Zmax-Zmin)2.6.3 凸、凹模刃口尺寸的计算方法1)落料3)孔心距Ld=(Lmin+0.5)0.125 2)冲孔1)落料3)孔心距2)冲孔（2）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃

20、口尺寸的计算 配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个相配件凹模（或凸模）。 设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制。保证双面间隙Z即可。（2）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算刃口尺寸计算方法 1）落料模刃口尺寸计算 以凹模为基准件，配制凸模，由于工件比较复杂，故凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况。a） b） c）工件和凸、凹模尺寸a）工件尺寸 b）落料凹模尺寸 c）冲孔凸模尺寸 播放动画刃口尺寸计算方法 a） b） 模具磨损后刃口尺寸

21、变大的，如图中尺寸A1、A2、A3，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸B1、B2，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸C1、C2、C3，计算时按凹模孔距公式进行。其基准件尺寸为：式中 Ad、Bd、Cd凹模刃口尺寸； Amax、Bmin、C平均工件的最大、最小和平均尺寸。模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸A1、A2、A3，计算2）冲孔模刃口尺寸计算 以凸模为基准件，先计算凸模的刃口尺寸，再配制凹模。凸模同样存在着磨损后变大、变小和不变的三种磨损情况。模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸A1、A2

22、、A3，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸B1、B2，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸C1、C2、C3，计算时与凹模孔距计算公式相同。式中 Ap、Bp凸模刃口尺寸； Amin、Bmax工件的最大和最小尺寸。2）冲孔模刃口尺寸计算（3）冲模尺寸属于半边磨损刃口尺寸的计算 其计算方法与其他尺寸计算方法相同，只是在刃口尺寸计算时，把冲裁间隙值及冲模的制造公差减半选取即可。（4）采用电火花加工冲模时刃口尺寸的计算 采用电火花加工也属于配合加工，一般都在凸模上标注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只标明与凸

23、模刃口配制加工，并保证最小间隙即可。2.6.4 案例刃口尺寸计算 案例的刃口尺寸计算如表2-21所列 （3）冲模尺寸属于半边磨损刃口尺寸的计算毛坯的定位a-固定挡料销 b、c-导料销2.7 定位与卸料出料2.7.1 定位方式确定在送料方向上的定位，用来控制送料的进距；在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向。毛坯的定位2.7 定位与卸料出料（1）定位板与定位销用于单个毛坯进行冲压加工时定位。a） b） c） d）定位板与定位销a 、b 定位板 c 、d 定位销（1）定位板与定位销a） （2）挡料销 保证条料送进时有准确的送进距。a）圆柱头挡料销 b）钩形挡料销 c)活动挡料销 a） b）

24、 c)固定挡料销（2）挡料销a）圆柱头挡料销 b）钩形挡料销 c)活始用挡料销始用挡料销用于条料送进时的首次定位。始用挡料销始用挡料销导正销1导正销 2挡料销（3）导正销 保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，消除送料和导向中产生的误差。 挡料销的位置e可由下式计算式中 c条料布距； D落料凸模直径； d挡料销头部直径； 0.1导正销往前推的活动余量。导正销（3）导正销 挡料销的位置e可由下式计算式中 （4）导料板或导料销 导正条料或带料的送进方向。导料板常用于单工序模和级进模a)分离式导料板 b)整体式导料板 c）导料销形式 导料销多用于有弹性卸料板的单工序模（4）导料板或导料销a)分离式导

25、料板 b)整体式导料板簧片压块式侧压 1簧片 2压块 3基准导料板 侧压装置装于导料板一侧，用于消除条料的宽度误差。簧片压块式侧压侧压装置装于导料板一侧，用于消除条料的宽度误差（5）定距侧刃 以切去条料旁侧少量材料来限定送料步距。 侧刃一般用于级进模的送料定距，使用的材料厚度为0.11.5mm。（5）定距侧刃 侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁力、降低了材料利用率。 如能用挡料销满足定距要求的场合，一般不采用侧刃。 a） b） c） 侧刃断面形状a）长方形侧刃 b）成形侧刃 c）尖角形侧刃 侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁（6）案例分析垫圈 级进 复合（6）案例分析垫圈

26、级进 复合（6）案例分析电机转子 级进 复合（6）案例分析电机转子 级进 复合（6）案例分析电机定子 级进 复合 （6）案例分析电机定子 级进 复合 （6）案例分析录音机机芯暂停杆展开件 级进 （6）案例分析录音机机芯暂停杆展开件 级进 2.7.2 卸料及出料形式确定（1）卸料板 分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。封闭式适用于冲压厚度在0.5mm以上的条料；悬臂式适用于窄而长的毛坯；钩形适用于简单的弯曲模和拉深模。 a） b） c） 刚性卸料板 a）封闭式刚性卸料板 b）悬臂式刚性卸料板 c）钩形刚性卸料板2.7.2 卸料及出料形式确定 a） 工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯

27、有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而使冲裁件较为平整。 但受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，且结构复杂，可靠性与安全性不如刚性卸料板。 a） b） c） 弹性卸料板 a）顺装式模具 b）倒装式模具 c）采用橡胶等弹性元件 工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对（2）推件装置 刚性推件装置，推力大，推件可靠，但不具有压料作用。 弹性推件装置，在冲压时能压住工件，冲出的工件质量较高，但推力有限。 a） b） 推件装置 a）刚性推件装置 b）弹性推件装置（3）压边圈（2）推件装置 （4）案例分析1）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用正装复合模时卸料、出料装置的选择 由于制件及废

28、料均存于下模上表面，在冲裁时需及时清理下模上表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。制件由弹性顶件装置顶出落料凹模。 冲孔废料有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用刚性打料装置。（4）案例分析（4）案例分析2）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用倒装复合模时卸料、出料装置的选择 由于制件存于下模上表面，在冲裁时需及时清理模具表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。 制件有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选

29、用刚性打料装置。 废料可由凹模漏料孔直接下出料。（4）案例分析（4）案例分析3）垫圈采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择 为简化模具结构，方便冲裁时的操作，一般设计成下出料形式。因垫圈具有一定的料厚，所以选择采用刚性卸料装置，如此可降低冲压力。4）电机转子、电机定子采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择 一般均采用下出料形式，若采用叠片切口（或叠片泡），则在模具内可直接叠压成所需片数后下出料。 由于材料厚度较小，不宜采用刚性卸料，因此选用弹性卸料。5）录音机机芯暂停杆展开件冲裁模卸料、出料装置选择 因采用级进模切废形式进行冲裁，所以一般均选用弹性压料装置的下出料形式。（4）案例分析2.7.3 冲

30、压力 冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。（1）冲裁力F=KLt 式中 F冲裁力（N）； L冲裁件周边长度（mm）； K系数，取K=1.3； t材料厚度（mm）; 材料抗剪强度（MPa） K卸卸料力系数； K推推料力系数； K顶顶料力系数。 卸料力、推料力、顶件力 F卸=K卸F F推=nK推F F顶=K顶F（2）卸料力、推料力、顶料力2.7.3 冲压力 卸料力、推料力、顶件力 F卸=K卸（3）冲压力的计算采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为F=F+F卸+F顶 采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为 F=F+F推采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为F=F+F卸+F推（4）案例分析

31、案例的冲压力计算见表2-18。（3）冲压力的计算2.7.4 模具压力中心的计算 冲裁模的压力中心是指冲裁合力的作用点。 在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。（1）简单形状的工件，其压力中心的计算1）对称形状的零件对称工件的压力中心垫圈复合模2.7.4 模具压力中心的计算对称工件的压力中心垫圈复合模2) 直线段的压力中心位于直线段的中心；3) 等半径的圆弧段的压力中心x0=rsin/式中 弧度。压力中心位于角平分线上x0点2) 直线段的压力中心位于直线段的中心；压力中心位于角平分线（2）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心 根据力矩平衡原

32、理进行计算计算步骤：按比例画出工件的轮廓图。复杂工件的压力中心 多凸模冲裁件的压力中心（2）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心复杂工件的压力中心 多在任意处选取坐标轴X、Y（选取坐标轴不同，则压力中心位置也不同）。将工件分解成若干直线段或圆弧段，l1、l2、ln。计算各基本线段的中心到Y轴的距离x1、x2、xn和到X轴的距离y1、y2、yn，则根据力矩原理可得压力中心的计算公式为在任意处选取坐标轴X、Y（选取坐标轴不同，则压力中心位置也（3）案例分析（复合） 压力中心位于制件形心（0，0） （3）案例分析（复合） 压力中心位于制件形心（0，0） （3）案例分析垫圈 （级进） 取外形落料形心处为坐

33、标原点（0，0）。因制件形状对称，得：（3）案例分析垫圈 （级进） 取外形落料形心（3）案例分析电机转子 （级进） 取模具第3工位的中心为坐标原点（0，0），因制件形状对称，在忽略侧刃冲压力时：（3）案例分析电机转子 （级进） 取模具第3工（3）案例分析电机定子 （级进） 取模具第2第3工位的中心为坐标原点（0，0），因制件形状对称，在忽略侧刃冲压力时：（3）案例分析电机定子 （级进） 取模具第2（3）案例分析录音机机芯暂停杆 （级进）取侧刃头部为坐标原点（0，0）。圆弧：（3）案例分析录音机机芯暂停杆 （级进）取侧刃头部为坐标（3）案例分析录音机机芯暂停杆 （级进）（3）案例分析录音机机芯暂

34、停杆 （级进）2.8 凸、凹模结构设计2.8.1 凸模结构设计（1）凸模的结构形式 凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。1）圆形凸模：工作断面为圆形 a） b） c） d） e）圆形凸模2.8 凸、凹模结构设计 a） a) b) c)a) 非圆形凸模 b) 长方形凸模 c) 直通式凸模2）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类 圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模的转动。 如果用线切割加工非圆形凸模，则固定部分和工作部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。 a) （2）凸模长度的确定 在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。 采用固定卸料板的冲裁模凸模长度为：L=h1+h2+h3+(

35、1520)mm式中 h1凸模固定板厚度； h2卸料板厚度； h3导尺厚度； L凸模长度； 1520mm包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状态下卸料板到凸模固定板间的距离。（3）凸模强度的校核 当凸模特别细长或板料厚度较大时，应对凸模进行压应力和弯曲应力的校核。（2）凸模长度的确定（4）案例分析 设计凸模时，如无特殊要求，其长度（厚度）尺寸一般按冷冲模国家标准（GB2851285781）选取，级进模凸模设计示例如表2-20所示。级进模凸模设计示例垫圈 落料凸模 固定板厚度：14mm；卸料板厚度：10mm；导料板厚度：8mm；L=14+10+8+15=47mm 冲孔凸模（4）案例分析落

36、料凸模 固定板厚度：14mm；冲孔凸模（4）案例分析电机转子 固定板厚度：25mm；卸料板厚度：22mm；弹性元件厚度：30mm；L=25+22+30=77mm注：此处弹压厚度为初选。 （4）案例分析固定板厚度：25mm；（4）案例分析电机定子 固定板厚度：25mm；卸料板厚度：22mm；弹性元件厚度：30mm；L=25+22+30=77mm凸模的悬空长度为：52mm若不考虑导向，则因此，4的冲孔凸模应设计成阶梯形式 （4）案例分析固定板厚度：25mm；（4）案例分析电机定子 （4）案例分析（4）案例分析录音机机芯暂停杆固定板厚度：25mm；卸料板厚度：22mm；弹性元件厚度：30mm；L=2

37、5+22+30=77mm凸模的悬空长度为：52mm若不考虑导向，则（4）案例分析（4）案例分析录音机机芯暂停杆 （4）案例分析（4）案例分析录音机机芯暂停杆 （4）案例分析2.8.2 凹模结构设计 （1）凹模的刃口形式 凹模的结构形式（2）凹模外形尺寸凹模厚度：H=Kb 凹模壁厚：小凹模 C=(1.52)H 大凹模 C=(23)H式中 b凹模孔的最大宽度（mm）； K系数，见表2-18； H凹模厚度，其值为1520mm； C 凹模壁厚，其值为2640mm。2.8.2 凹模结构设计 （3）凸凹模的最小壁厚 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，为保证凸凹模的强度，凸凹模

38、应具有一定的壁厚。 凸凹模的最小壁厚C一般按经验数据确定 不积聚废料的凸凹模最小壁厚值为：冲裁硬材料时m=1.5t冲裁软材料时mt 积聚废料的凸凹模，由于胀力大，故最小壁厚只要比上述数据适当加大。（3）凸凹模的最小壁厚（4）案例分析垫圈 由表2-21得K复合=0.35；K级进=0.35H复合=0.3520=7mm；H级进=0.3520=7mmC取26mmD72mm复合由GB2873.4-81查得D=80mm凸凹模长度：40mm级进由GB2873.4-81查得 （4）案例分析由表2-21得（4）案例分析电机转子 由表2-21得K复合=0.30；K级进=0.30H复合=0.347.2=14.2mm

39、H级进=0.347.6=14.3mmC取26mm复合模D99.2mm由GB2873.4-81查得 D=100mm凸凹模长度：40mm级进模由GB2873.4-81查得L=315mm B=200mm（4）案例分析由表2-21得（4）案例分析电机定子 由表2-21得K复合=0.20；K级进=0.20H复合=0.284=16.8mmH级进=0.288.6=17.7mmC取26mm复合模D136mm由GB2873.4-81查得L=160mm B=125mm凸凹模长度：52mm级进模D140.6mm由GB2873.4-81查得 （4）案例分析由表2-21得（4）案例分析电机定子 （4）案例分析（4）案例

40、分析录音机机芯暂停杆 由表2-21得K=0.22H=0.2242.58=9.38mmC取26mmD99mm由GB2873.4-81查得 （4）案例分析由表2-21得2.9 冲裁模总体设计2.9.1 导向及支承固定零件（1）导柱和导套 保证上、下模的精确导向2.9 冲裁模总体设计1）滑动导柱、导套 加工方便，容易安装，是应用最广的导向装置。2）滚珠导柱、导套 适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具。滑动导柱、导套结构形式1上模座 2导套 3导柱 4下模座5特殊螺钉 6螺钉 7压板滚珠导柱、导套结构形式1导套 2上模座 3滚珠4滚珠夹持圈 5导柱 6下模座1）滑动导柱、导套滑动导柱、导套结构形

41、式滚珠导柱、导套结构形（2）上、下模座 模座分带导柱和不带导柱两种。d） e） f）带导柱模座的形式a)后侧导柱模座 b)对角导柱模座 c)中间导柱模座 d)四导柱模座 e)后导柱窄形模座 f)三导柱模座a） b） c）（2）上、下模座d） 后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容易引起偏心距而使模具歪斜。适用于冲压中等精度的较小尺寸冲压件的模具。后侧导柱模座 对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度冲压件的冲裁模或级进模。对角导柱模座 后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容 对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止由于偏心力矩

42、而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度冲压件的冲裁模或级进模。对角导柱模座中间导柱模座 中间导柱模座适用于纵向送料或以单个毛坯冲制较精密的冲压件。 对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止 四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的冲压件。四导柱模座 后导柱窄形模座用于冲制中等尺寸冲压件的各种模具。后导柱窄形模座 四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的（3）模柄 作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。a） b） c） d）e） f） g）常用的模柄形式a)旋入式模柄 b)压入式模柄 c)铆接式模柄 d)凸缘式模柄 e)浮动式模柄 f)槽形模柄 g)通用模柄1模柄 2凹球面垫块 3凸

43、球面连接杆（3）模柄a） b） 带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于小型模具。 带台阶的压入式模柄，同轴度和垂直度较高，适用于各种中小型模具。旋入式模柄压入式模柄 带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于 压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种小型模具。 有凸缘的模柄，适用于较大的模具。压入铆接式模柄有凸缘的模柄 压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直 浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套导向的精密冲模。浮动式模柄1-模柄 2-凹球面垫块 3-凸球面连接杆 整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。整体式模柄 浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差（4）案例分析导向及支承固定零件选择1）垫圈冲裁模 该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较小，应选用滑动导柱导套，螺纹旋入式模柄。复合冲裁 单排，宜选用中间导柱模架 多排，宜选用后侧导柱模架级进冲裁 中间导柱模架或对角导柱模架（4）案例分析导向及支承固定零件选择2）电机转子、电机定子冲裁模 该两零件为较高精度零件，一般选用带台阶的压入式模柄。复合冲裁