切边冲孔模设计步骤

切边冲孔模设计步骤2007年7月

比亚迪汽车冲压模具设计教材

一、设计前的分析和计算分析本序冲压内容

进行模具设计前，需要分析本工序的冲压内容，主要有以下几点：确定本工序的冲压方向确定本工序的送料方向确定本工序的数模中心确定本工序的切边线，冲孔个数、孔径、孔位检查有无C/H孔分析上序冲压内容

上工序的冲压内容对本序的设计有影响，需要确定几点：上序完成后的数模坯料大小，用来确定本序废料刀长度，保证切断。或者用来做本序的定位边，确定定位板或定位销的位置。检查上序的制件放在本序模具上时不能与本序模具干涉。一、设计前的分析和计算计算冲裁力和退料力，分析侧向力，确定导向及防侧形式冲裁力无剪切角时的冲裁力PP=Ltσb（N）

P：冲裁力（N）

L：冲裁轮廓长度（mm）

T：板厚（mm）

σb：抗拉强度（σb=350-500N/

一般取400N/切刃侧压力N

约为冲裁力P的1/3，即N=P/3=Ltσb/一、设计前的分析和计算退料力Ps在常规设计中，退料力一般为冲裁力的3-5%。（一般厚料取小薄料取大）如双边间隙为板厚的10%以下时，退料力将增大。

t≤2mm，Ps=0.05P（形状简单）；退料Ps=0.06P（形状复杂）；P为冲裁力。

t=2～4.5mm，Ps=0.07P（形状简单）；退料力Ps=0.08P（形状复杂）；P为冲裁力。

t≥4.6mm，退料力Ps=（0.10-0.20）P；P为冲裁力。一、设计前的分析和计算卸料力卸料力因料厚、形状等的不同而各异，一般取冲裁力的2～6%。一、设计前的分析和计算确定冲裁间隙间隙选取原则落料尺寸取决于凹模尺寸（基准侧），间隙取在凸模上；冲孔尺寸取决于凸模尺寸（基准侧），间隙取在凹模上。标准间隙（单边间隙，单位mm）

料厚为0.6—1.0时，间隙为料厚的5%

料厚为1.2—1.5时，间隙为料厚的6%

料厚为2.0—2.5时，间隙为料厚的6.5%

一般我们可以查冲裁间隙表来获取间隙值。一、设计前的分析和计算冲裁切入量的确定在没有废料刀的情况下上模切入下模2-3mm即可在有废料刀的情况下料厚t≤1.2mm时，上模切入下模7mm,废料刀切入2mm

料厚t>1.2时，上模切入下模约(4+2.5t)mm，废料刀切入2mm。二、模具运动行程的分析强制冲裁的行程分析定义：当立边的切边线方向与冲压方向θ≤8°时，此时切断为强制冲裁。强制冲裁刃口设计：下模（凸模刃口）与制件形状完全一致。上模（凹模刃口）立边刃口与垂直方向成8°夹角，最小法向切入量≥1mm。强制冲裁工作行程加大，相应压料器行程也加大。强制冲裁处的刃口镶块应注意防侧。二、模具运动行程的分析压料行程的分析根据计算的退料力，选择适当的弹簧和压缩行程，保证在开始切边时弹簧的压缩力大于退料力。二、模具运动行程的分析估算模具的大小和闭合高度根据制件大小，冲切线的大小和位置，保证冲裁力中心与模具中心重合，估算出模具的长度和宽度。根据溜料角度和模具宽度估算出下模座的高度。根据压料行程确定压料块的高度。根据压料块高度及所选弹簧的型号，确定上模高度。估算出模具的闭合高度，和压床参数进行比较，看所选压床是否合适，如不合适应更换压床以免影响模具设计。二、模具运动行程的分析凸模及废料刀的设计

大件修边模的冲切刃口必须根据修边线的形状、修边线的高度差、修边线的角度等因素来选择最好的形式。以提高修边的质量，减少毛刺的产生，提高刃口的使用寿命。堆焊刃口（本公司不使用，暂不介绍）镶块式刃口镶块分铸造镶块和锻造镶块两种，铸造镶块用于型面起伏较大的情况，锻造镶块用于型面比较平缓的情况。

三、下模设计如图所示切周边的镶块，中间可以空开，周圈做20-30宽的沿形面即可。三、下模设计铸造镶块的选择如左图所示镶块型面变化很大，若采用锻造镶块不仅浪费材料而且增加了加工量，所以应该采用铸造镶块。

我公司ICD-5最大可铸造重量250KG三、下模设计如左图所示镶块型面变化不大，一般采用锻造镶块。三、下模设计废料刀的结构形式如图三、下模设计分块原则：在结构满足机加工，热处理可行的情况下，凸模分块尽量少。镶块的刃口处，避免出现锐角或钝角，以增加模具的寿命。三、下模设计冲孔凹模的选择及设计冲孔凹模应尽量选择标准凹模套，但是当孔与修边线太近或者孔距较小的情况下，应采用镶块凹模的形式。三、下模设计切边冲孔模的定位切边冲孔模一般可以靠制件的内形和废料刀定位，在制件有孔的情况下应尽量采用孔定位加形定位的形式，这样可以提高制件切边的精度。采用孔定位时应尽量取与冲压方向一致的孔，这样有利于取件方便。无论采用哪种定位形式，应注意制件的防反。三、下模设计取料的设计可以在没有切边的位置开空手槽人工取件。

三、下模设计对于切周边的制件无法开空手槽，可以选取制件比较平的地方加气缸托料，当有特殊要求时托料架采取滚轮托料。三、下模设计三、下模设计废料的排出及收集切边废料一般采取斜溜的方式

溜料的角度控制在20度到30度之间，如果条件允许时，斜溜角度应尽量取大

三、下模设计冲孔废料一般用废料盒进行收集，当冲孔较大时也应采取斜溜方式。三、下模设计三、下模设计注意废料盒如果在压板槽上方，应该留出70-80的安装空间。三、下模设计铸件上的废料孔按下图加工：冲大孔时的废料斜溜可按下图设计三、下模设计倾斜面冲孔时，低处废料先接触滑板，高处铸件要空开，以防堵塞。图示阴影部分的铸件应该空开。三、下模设计当切边废料不易排出时，可以在上模增加弹性顶料销，或其他排料措施，如气缸，扒钩等。三、下模设计下模座的设计

下模座的高度主要根据废料排出的需要确定。同时模座要有足够的强度，要满足铸造的工艺性。外导向设计

当制件的切边没有侧向力时可以采用四导柱导向，当有侧向力时则应该采取复合导向。外导向间隙为0.03mm-0.05mm。压板槽的数量及位置选择压板槽的数量应遵循通用设计规范选择压板槽的位置时应充分考虑废料的排出三、下模设计废料滑道及废料盒的设计在设计废料斜溜时一定要注意厂家的要求，看是要溜出模具还是要求溜出机床台面。模具敞开部分的溜料可以适当减小角度，20度至25度即可，注意在设计溜料时一定要考虑压板槽的位置，如避不开就要增加高度保证废料溜出的角度。

三、下模设计模具工作及存放限制器的设计模具工作及存放限制器一般布置于模座的四角以增加模具的稳定性。选择存放器的直径，随模具外形的增加，而增大。三、下模设计镶块的设计材料的选择及热处理

切边镶块材料的选择一般根据料厚、产量、形状等综合考虑来决定。一般来说，当材料为ICD-5或者CH-1时，热处理为HRC56-60；当材料为Cr12MoV时，热处理为HRC58-62。四、上模设计

T≤1.41.5≤T≤2

2＜T

凸

模ICD-5(形状复杂时)

Cr12MoV

Cr12MoV

凹

模CH-1(形状规则时)镶块结构形式

根据材料的不同，镶块结构形式主要分为锻造镶块和铸造镶块两类。其结构形式区别如下

铸造镶块的结构形式，用于型面起伏较大模块。锻造镶块的结构形式，用于型面较平缓模块。

四、上模设计凹模的分块原则注意分块的大小，长度一般≤300mm拼接的位置要选择直线上分块尽量保证方便间隙的调节四、上模设计分块线与刃口线夹角应在70-110°范围，尽可能垂直。凹模的分界线与凸模分界线应错开5mm以上四、上模设计台阶镶块的分块刃口镶块相邻安装台阶平面原则上高度差≥25镶块之间的接触面尺寸四、上模设计镶块的安装螺钉销钉的选用当料厚T≤1.6时，螺钉一般选用M12，销钉Φ12；

当料厚T＞1.6时，螺钉一般选用M16，销钉Φ16。单个镶块重量在20Kg以上时，应设置起吊螺纹孔（M8、M10、M12）

四、上模设计冲孔凸模的选择标准冲头的选用当孔有公差要求时：凸模的名义尺寸=产品孔名义尺寸+75%公差值当孔没有公差要求时：凸模的名义尺寸=产品孔名义尺寸+0.1当孔径＜6mm或者孔最小短边＜6mm时，在结构允许的情况下尽量采用快换冲头。在大模的设计中，冲孔凸模使用定心冲头；小模设计和斜楔设计中不使用定心冲头。四、上模设计异形孔或者超出标准冲头选择范围的孔需要自行设计凸模

锻件异形冲头铸件异形冲头

四、上模设计压料块的设计压料块外形设计周圈修边的模具，其压料块外轮廓大小根据修边线轮廓来确定。在这种情况下如果是窄长件，要充分考虑弹簧、拉杆螺钉位置能否布置开，导板能不能安装。对称件，导向应采取防反措施。如下图所示，压料块用导柱导向。

四、上模设计压料块的高度根据行程的大小，导板的选择来确定。其中导板高度一般比行程大60左右，压料块的高度为切边处导向高度50左右加上导板高度再加上40左右。当然，压料块的高度还要根据整个压料块轮廓大小来综合考虑。压料面高低起伏比较大时，要保证压料块最小高度处的强度。四、上模设计压料块的压料面小于等于下模加工形面。切边时，压料面沿切边线周圈压料40左右，不工作的地方避让，以减小加工量。

四、上模设计压料块与上模座冲头固定板安装座周圈空开10mm,高度方向与安装后的固定板下表面空开10-15mm。空开后保证冲孔处压料厚度15mm左右，如果太薄就要加高冲头以保证压料厚度。当孔径＜6mm，或冲孔位置较集中时，局部可单镶小压料块。

四、上模设计压料块的掏芯在确定完压料块的轮廓和高度后就可以掏压料块的减重芯。通常的做法是保证压料块压料面沿形厚60，周圈壁厚40，其余中间部分先全部挖空，然后再补筋。特别在冲孔很多的模具中经常使用这种方法。补筋的时候就很清楚哪儿需要躲避冲头安装座，找合适的位置做出筋的走向。四、上模设计如果是窄长件或者是压料块比较小的模具就没有比较先全部挖空再补筋，也许窄长件本身宽度就不允许周圈壁厚40后还能掏芯。这种情况下就在冲头安装座的地方掏躲避孔，保证压料块与冲头、固定板、安装座铸件之间符合结构要求即可。四、上模设计当只有局部修边的情况下，压料块可以向外长大，应优先布置足够的弹簧和拉杆螺钉，最后再确定压料块的具体轮廓。如上图同样可以反映出这种情况，上图所示模具只切前后两边，左右不修边，那么压料块就可以向两端加长，以留出足够空间布置导板和弹簧。四、上模设计压料块的导向选择

导板、导柱、复合导向、锥形定位导板导向：一般情况下压料块优先选择导板导向，同侧导板距离尽量加大。导板的高度应该在压料块走完行程以后仍能含合60mm左右，即导板高度为压料块行程加上60mm。压料块导板安装面的墙厚最少保证40mm。四、上模设计导柱导向：当冲孔所在形面有角度或者冲孔过小的情况下，需要在压料块上保护冲头的措施，安装冲头导套。在这种情况下，需要提高导向精度，压料块就应该使用导柱导向。下图表示了压料块导柱导向的安装方法，一般导柱安装在压料块上，下端改制加螺纹孔，用螺钉紧固。导套安装在上模座上，保证周圈有足够的壁厚。四、上模设计复合导向：复合导向一般用在符合上述条件的模具，而且压料块又比较大的情况下使用。如下图的压料块使用了冲头保护套和复合导向。

四、上模设计锥形导正：当压料块产生侧力或冲小孔的状态下，压料块需增强平衡稳定作用，保证压料器形面与下模形面吻合，避免压料器在制件上移动产生压痕；以及减少导板和导柱的磨损，这样就要用到锥形导正块。一般都用在大型外覆盖件模具的压料块上，压料块在制件上偏心压料时，或者大型切边冲孔模中为了保护冲头斜楔装置。四、上模设计冲头导套的结构：在冲孔所在面有角度（一般大于7度），或者冲孔过小导致冲头很细（一般孔径小于Φ6）的情况下使用冲头保护套。保护套如下图，其尺寸根据不同情况选择使用。四、上模设计压料块的限位选择侧销：在结构允许的情况下尽量选择侧销限位方式，一个压料块上一般使用4个工作侧销和2个安全侧销。四、上模设计套筒退料螺栓：在结构尺寸限制无法使用侧销结构的情况下选择套筒退料螺栓部件，小模可以选择普通退料螺钉。

四、上模设计限位板四、上模设计弹性压料的选择弹簧压料方式根据前面计算所需要的预压力以及压料块工作行程的大小，来选择弹簧的规格。弹簧行程S=工作行程+预压量四、上模设计聚氨酯弹簧压料方式聚氨酯弹簧用在需要大压力小行程的模具中，但因聚氨酯会产生永久变形，所以原则上不建议使用。氮缸压料