冲裁工艺与冲裁模设计

3、冲裁工艺与冲裁模设计3.1、概述分类:冲裁模：冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。普通冲裁、精密冲裁返回3.2、冲裁变形过程分析3.2.1、冲裁变形特征

c）断裂分离阶段

凸、凹模间隙正常且无弹压时，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

冲裁过程示意图普通冲裁零件断面

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)间隙过大几种典型的冲裁工艺切断：指用凸、凹模（或上、下刀刃）将板料沿不封闭的轮廓线断裂分离的一种冲裁工序。冲孔：指用凸、凹模（或上、下刀刃）在毛坯或板料上，沿封闭的轮廓线分离出废料得到带孔制件的一种冲裁工序。

落料：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿封闭的轮廓线将制件或毛坯与板料断裂分离的一种冲裁工序。

切口：指用凸、凹模（或上、下刀刃）从毛坯或半成品制件的内外边缘上，沿不封闭的轮廓断开，而不完全分离成两部分的一种冲裁工序。

切（修）边：指用凸、凹模（或上、下刀刃）从毛坯或半成品制件的内外边缘上，沿一定的轮廓分离出废料的一种冲裁工序。

剖切：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿不封闭的轮廓将半成品制件切离为两个或数个制件的一种冲裁工序

整修：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿半成品制件被冲裁的外缘或内孔修切掉一层材料，以提高制件尺寸精度和降低冲裁截面粗糙度的一种冲裁工序。

外缘整修内缘整修

精密冲裁：指在冲裁的基础上，采取强力的齿圈压边与反顶力、接近零的小间隙以及采用小圆角刃口等工艺措施而实现板料塑性分离的冲压分离加工方法。

冲裁件质量：3.2.2、冲裁件质量及其影响因素垂直、光洁、毛刺小图纸规定的公差范围内外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小指断面状况、尺寸精度和形状误差。1、冲裁件断面质量及其影响因素断面特征圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。断裂带c：裂纹形成及扩展。毛刺区d：间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。(１)材料性能的影响(２)模具间隙的影响间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度(３)模具刃口状态的影响当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；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、凹模刃口同时磨钝时，则件上、下端都产生毛刺。凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a)凹模磨钝

b)凸模磨钝

c)凸、凹模均磨钝

2.冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度：

指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。影响因素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。

（1）冲模的制造精度（零件加工和装配）：冲模的制造精度越高，冲裁制件的精度越高；（2）材料的性质：弹性模量大（硬）的材料，变形后回弹大，降低制件的尺寸精度；（3）冲裁间隙：过大时冲裁后因拉伸使尺寸收缩；过小时因挤压而使尺寸胀大。3．冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差：翘曲：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。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：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：坯料边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。3.3、冲裁模间隙Z=Dd-Dp式中

Z——冲裁间隙（mm）；

Dd——凹模刃口尺寸（mm）；

Dp——凸模刃口尺寸（mm）。3.3.1、间隙的重要性（1）间隙对冲裁件断面质量的影响间隙过小间隙适合间隙过大（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。

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

间隙越小，冲裁力就越大，但影响不大；

间隙越小，卸料力和推料力随之增加；（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、凹模刃口磨损情况过小的间隙对模具的寿命极为不利。（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，根据零件在生产中的具体要求可按下列原则进行选取：①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。②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。③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。

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这三个因素综合考虑，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Zmin3.3.2、冲裁模间隙值的确定1.理论法确定法2.经验确定法

3.图表确定法较小间隙值（表3-4）；较大间隙值（表3-5）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。重要性：

2．凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。

3.4.1、凸、凹模刃口尺寸计算原则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。3.4、凸凹模刃口尺寸计算①落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。

②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。

③冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。

④刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部。

3.4.2、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：

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。

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：δd

=0.6(Zmax-Zmin)δp

=0.4(Zmax-Zmin)

1)落料3)孔心距Ld=(Lmin+0.5Δ)±0.125Δχ—磨损系数，表3-7

2)冲孔冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。

例1：解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料件。

外形和18±0.09由冲孔同时获得。查表3-5得，由落料获得，，则由公差表查得：为IT12级，为IT14级，取x=0.5；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）取x=0.75；（2）凸、凹模配作加工：

Zmin易保证，无互换性、制造周期长。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，保证最小双面合理间隙值Zmin即可。

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。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（±）。具体刃口尺寸计算方法如下：1）落料凹模刃口尺寸计算以凹模为基准件，配制凸模：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

①模具磨损后刃口尺寸变大的，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：②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：③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、Cmin——工件的最大、最小尺寸。2）冲孔凸模刃口尺寸计算

以凸模为基准件，再配制凹模。①模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸A1、A2、A3，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：②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：③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——工件的最小和最大尺寸。如图所示的落料件，其中例2d=22±0.14mm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3-5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。

板料厚度t=1mm，由公差表查得：尺寸80mm，选x=0.5；尺寸15mm，选x=1；其余尺寸均选x=0.75。落料凹模的基本尺寸计算如下：磨损后增大的尺寸：落料凸、凹模尺寸

a)落料凹模尺寸

b)落料凸模尺寸

（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。作业1：如图所示制件，材料为40号钢，料厚t=1.5mm，图中各尺寸如下：，计算该制件冲裁凸、凹模尺寸及制造公差。

abcdefgh作业2：如图所示制件，材料为10号钢，料厚t=1mm，计算该制件冲裁凸、凹模尺寸及制造公差。60+0.12排样:合理的排样：是冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样方案是模具结构设计的依据之一。提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。3.5、冲裁排样与搭边设计3.5.1、材料的合理利用一个步距内的材料利用率1．材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。一张板料(或带料、条料)上总的材料利用率减少工艺废料的有力措施是：2．提高材料利用率的方法(续）设计合理的排样方案；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);当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，利用废料作小零件等;在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率。冲裁所产生的废料：一类是结构废料；另一类是工艺废料。板料的裁剪方法：零件形状不同材料利用情况的对比3.5.2、排样方法

冲裁排样从废料的角度来分，可分为：1、有废料排样：制件尺寸精度高，模具寿命高；2、少废料排样：制件质量稍差，模具寿命低；3、无废料排样：制件质量和模具寿命均较低，但材料利用率最高。a)有废料排样b)少废料排样c)、d)无废料排样

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、Г形、S形零件。3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、Π形、Ш形零件。4）斜对排：适用于椭圆形、T形、Г形、S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、Π形、Ш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。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。

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。典型冲裁排样案例分析

垫圈电机定子电机转子电机转子电机定子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

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：

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刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。3.5.3、搭边1．影响搭边值的因素（1）材料的力学性能

硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。（2）材料厚度一般材料越厚，搭边值也越大。

（3）冲裁件的形状与尺寸

零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。（4）送料及挡料方式

用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。（5）卸料方式弹性卸料比刚性卸料搭边小一些。

2．搭边值的确定表3-9为最小搭边值的经验数表之一，供设计时参考。1．有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离3.5.4、条料宽度与导料板间距离的计算条料宽度：导料板间距离：2．无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离条料宽度：导料板间距离：3．用侧刃定距时条料的宽度与导料板间距离条料宽度：导料板间距离：

3.5.5、排样图

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、步距S、工件间搭边和侧搭边。并习惯以剖面线表示冲压位置。

3.6冲裁力工艺力和压力中心的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。3.6.1、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：式中：F——冲裁力；

L——冲裁周边长度；

t——材料厚度；

——材料抗剪强度；

K——系数，一般取K＝1.3冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。卸料力：3.6.2、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力：顶件力：

从凸模上卸下箍紧着的料所需要的力。将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。

（查表3-14）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Fz3.6.3、压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：1．阶梯凸模冲裁3.6.4、降低冲裁力的方法2．斜刃冲裁

3．加热冲裁（红冲）3.6.5、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）简单形状工件压力中心的计算1）对称形状的零件对称工件的压力中心垫圈复合模2)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式中采用弧度制。压力中心位于角平分线上x

0点（2）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心根据力矩平衡原理进行计算计算步骤：①按比例画出工件的轮廓图或各凸模冲裁轮廓形状。复杂工件的压力中心

多凸模冲裁件的压力中心②在任意处选取坐标轴x、y（选取坐标轴不同，则计算的压力中心数值也不同）。③复杂形状工件将其分解成若干直线段或圆弧段，计算其长度分别为L1、L2、…Ln

；多凸模分别算出各刃口轮廓的周长L1、L2、…Ln

。④复杂形状工件计算各基本线段的中心、多凸模分别计算各刃口轮廓的压力中心到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此外，求压力中心还有作图法、悬挂法及应用快速准确的用CAD绘图软件的质心查询功能来确定。3.7、冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和

冲裁工艺方案确定。3.7.1、冲裁件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件（结构、形状、尺寸及公差等）对冲裁工艺的适应性。

冲裁工艺性好是指该工件在冲裁加工中应保证材料消耗少、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（1）

冲裁件的形状冲裁件的形状应尽可能的简单、对称（2）

冲裁件内形及外形的转角圆角半径的最小值，参照表3-15选取。（3）冲裁件上凸出的悬臂和凹槽：通常高碳钢b≥2t；有色金属及软钢b≥1.5t.b≥1mm（4）冲裁件的孔边距与孔间距:通常不得小于3~4mm.（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时（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制的最小尺寸，分别见表3-16和表3-17。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IT10~IT11级以下（表3-18、3-19）2）粗糙度低于Ra=6.3μm（表3-20、3-21）3）冲孔精度比落料精度高一级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，并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或线上。4、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）采用国家标准规格材料1．冲裁工序的组合3.7.2、冲裁工艺方案的确定（1）根据生产批量来确定

（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定（5）根据操作是否方便与安全来确定包括：工序数的确定、工序的组合方式及工序顺序的安排。单工序冲裁复合冲裁级进冲裁2、冲裁顺序的安排（1）级进冲裁顺序的安排1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。

2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。（2）多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排

1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。

2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。3.8、冲裁模的结构设计3.8.1、单工序冲裁模是指在压力机的一次行程内，只完成一个冲压工序的冲裁模。1、落料模1）、无导向的敞开式落料模1-上模座

2-凸模

3-卸料板4-导料板

5-凹模

6-下模座

7-定位板无导向单工序落料模导板式单工序落料模1-模柄

2-止动销

3-上模座

4、8-内六角螺钉

5-凸模

6-垫板

7-凸模固定板9-导板

10-导料板

11-承料板12-螺钉

13-凹模

14-圆柱销

15-下模座16-固定挡料销17-止动销18-限位销19-弹簧20-始用挡料销2）、导板式落料模3）、导柱式单工序落料模（冲孔模）斜楔式水平冲孔模1-斜楔2-座板3-弹簧板4-滑块5-凸模6-凹模2、冲孔模1）、导柱式冲孔模2）、冲侧孔模全长导向结构的小孔冲模1-下模座2、5-导套3-凹模4—导柱6-弹压卸料板7-凸模8—托板9-凸模护套10-扇形块11-扇形块固定板12-凸模固定板13-垫板14-弹簧15-阶梯螺钉16-上模座

17-模柄

3）、小孔冲模

复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。优点：3.8.2、复合冲裁模设计难点：结构上的主要特征：缺点：适用：如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。结构复杂，制造精度要求高，成本高生产批量大、精度要求高的冲裁件正装式复合模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

1、顺装（正装）式复合模倒装式复合模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

2、倒装式复合模3.8.3、级进冲裁模（连续模、跳步模）级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。优点：缺点：级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。适用：大批量生产小型冲压件。

级进模是指在压力机的一次行程内，一次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的冲模，是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。

用导正销定距的冲孔落料级进模1-模柄

2-螺钉

3-冲孔凸模

4-落料凸模

5-导正销

6-固定挡料销

7-始用挡料销

1．用导正销定位的级进模侧刃定距的弹压导板级进模1、10-导柱2-弹压导板3、11-导套4-导板镶块5-卸料螺钉6-凸模固定板7-凸模

8-上模座

9-限位柱

12-导料板

13-凹模

14-下模座

15-侧刃挡块

2．侧刃定距的级进模

图示连接板冲裁零件，材料为10钢，厚度为2mm，该零件年产量：①试制；②20万件，尺寸如图所示；③20万件，尺寸为括号内尺寸。冲压设备初选为250kN开式压力机，要求进行冲压工艺设计。冲裁模零部件的分类：3.9、冲裁模零部件设计冲裁模零部件工作零件定位零件卸料、推（顶）件及压料零件模架连接与固定零件

工艺零件结构零件冲模技术标准：冲模基础标准、冲模（零部件）产品标准、工艺标准上下模座模柄固定板导柱、导套等紧固及其他零件1．凸模（1）凸模的结构形式及其固定方法3.9.1、工作零件1）圆形凸模：2）非圆形凸模：3）大、中型凸模：阶梯式、快换式台肩固定、螺钉(钢球)压紧阶梯式、直通式台肩固定、铆接、粘结剂浇注法固定整体式、镶拼式螺钉和销钉固定结构：整体式、镶拼式、阶梯式、直通式、带护套式和快换式等。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。圆形凸模

a)b)c)

a)圆形类非圆形凸模b)长方形凸模c)直通式凸模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。非圆形凸模小孔：提高其强度和刚度的措施：①冲小孔凸模加保护与导向:

②采用短凸模的冲孔模③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。保证凸、凹模间隙的均匀性并减小工作表面粗糙度等；

d＜t或d＜1mm的圆孔和面积A＜1mm2的异形孔。

加保护套4）冲小孔凸模：冲小孔凸模保护与导向结构（2）凸模长度计算当采用固定卸料板和导料板时，其凸模长度按下式计算：

当采用弹压卸料板时，其凸模长度按下式计算：式中h1——凸模固定板厚度，mmh2——卸料板厚度,mm；h3——导板厚度,mm；L——凸模长度,mm；

h——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，一般为10~20mm。（3）凸模的强度校核1)、凸模承载能力校核非圆凸模：圆形凸模：式中：—凸模最小断面压应力，Mpa;F—凸模纵向总压力，N;

—凸模最小断面积，—凸模最小直径，；t—冲裁材料厚度，；—冲裁材料抗剪强度，Mpa.

2)、凸模抗弯能力校核

无导向时：对圆形凸模：对非圆形凸模：有导向时：对圆形凸模：对非圆形凸模：式中：J—凸模最小截面的惯性矩；F—凸模的冲裁力；d—凸模最小直径。2、凹模（1）凹模外形结构及其固定方法外形：圆形、板形结构：整体式、镶拼式（2）凹模刃口形式刃口形式：直筒形、锥形（3）整体式凹模轮廓尺寸的确定凹模厚（高）度凹模壁厚k见表3-24.H=kb（≥15mm）

C=（1.5~2）H（≥30～40mm）计算值：靠用标准，选择模架的依据。

3、凸凹模复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。正装复合模，倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表3-25。凸凹模的最小壁厚:倒装复合模，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；

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。4、凸、凹模的镶拼结构（1）镶拼结构的应用场合及镶拼方法大、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：镶接、拼接应用场合：镶接凹模拼接结构镶拼结构实例

（2）镶拼结构的设计原则1）改善加工工艺性，减少钳工工作量，提高模具加工精度

①内形加工②拼块的形状、尺寸相同；③沿转角、尖角分割，拼块角度大于或等于90°；④圆弧单独分块，拼接线在离切点4～7mm的直线处；⑤拼接线应与刃口垂直，且不宜过长，一般为12～15mm。外形加工；（3）镶拼结构的固定方法1）平面式固定2）嵌入式固定3）压入式固定4）斜楔式固定5）粘结剂浇注固定3.9.2、定位零件定位零件：条料的限位：①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；②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。

用来保证板料的正确送进及在模具中的正确位置。

属于送进导向的定位零件：属于送料定距的定位零件：属于块料或工序件的定位零件：1．导料销、导料板导料销：从右向左送料时，从前向后送料时，导料销装在左侧。

导料销、导料板、侧压板等；挡料销、导正销、侧刃等；定位销、定位板等。两个，位于条料的同侧，导料销装在后侧；毛坯的定位a-固定挡料销b、c-导料销导料板：结构形式：导料板的厚度：应保证板料顺利从挡料销定面通过，因此其值应大于挡料销厚度与板厚之和的2～６mm。一种是与卸料板制成整体的结构。一种是标准结构，它与卸料板（或导板）分开制造；设在条料两侧簧片压块式侧压

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。侧压装置3．挡料销（1）固定挡料销

圆形及钩形挡料销②扭簧弹顶挡料装置③橡胶弹顶挡料装置①弹簧弹顶挡料装置（2）活动挡料销

④回带式挡料装置活动挡料销（3）始用挡料装置始用挡料销用于条料送进时的首次定位。4．侧刃：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：侧刃结构在级进模中，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。材料消耗少，但操作不便，生产率低；与弹簧挡销配合使用；

特殊侧刃：既可定距，又可冲裁零件的部分轮廓侧刃凹模按侧刃实际尺寸配制，留单边间隙。尖角形侧刃：侧刃断面尺寸宽度b侧刃数量：一个或两个其他尺寸按标准规定可用于冲裁贵重金属。

虽然侧刃定距准确可靠，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5．导正销主要用于:消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。

导入部分：圆锥形的头部使用目的:配合使用：与挡料销或与侧刃配合使用，后者粗定位，前者精定位导正部分：圆柱形的结构组成级进模导正部分高度h——取h=(0.8～1.2)t导正部分直径d——与导正孔采取H7/h6或H7/h7配合与挡料销的位置关系：基本尺寸：a图b图6．定位板和定位销

定位板厚度或定位销高度见表３－２７外缘定位、内孔定位定位方式：1．卸料装置形式：３.９.３、卸料装置与推件装置固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀（1）固定卸料板特点：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当卸料板仅起卸料作用，取（0.2~0.5）mm当卸料板兼起导板作用，按H7/h6配合，且应小于冲裁间隙。

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件和拉深件的冲裁。

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）弹压卸料装置特点：兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。适用：质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。与凸模的单边间隙：见表３－２８，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时，同固定卸料板。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0.3～0.5mm，以便顺利卸料。

工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，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弹性卸料装置1-卸料板

2-弹性元件

3-卸料螺钉

4-小导柱

凸台部分的高度：h=H-(0.1~0.3)t（３）、废料切刀制件较大而卸料力大时，常采用废料切刀代替卸料板，当制件形状又比较复杂时，可用卸料板与废料切刀配合卸料。（1）推件装置a）刚性推件装置b）弹性推件装置特点：2．推件（顶件）装置组成：压料、卸料出件力不大，但出件平稳无撞击，冲件质量较高。打杆、（推板、连接推杆）、推件块推件力大，工作可靠作用：特点：刚性推件装置1-打杆2-推板3-连接推杆4-推件块

a）b）推件装置

a）刚性推件装置

b）弹性推件装置推板（2）顶件装置①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；特点：组成：制造、装配要求：②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；③与凹模为间隙配合，外形按h8制造；可根据板料厚度取适当间隙。顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高弹性顶件装置1-顶件块

2-顶杆

3-托板

4-橡胶

3、弹簧和橡胶零件弹簧和橡胶零件是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推（顶）件和压边等场合。（1）圆钢丝螺旋压缩弹簧1）选用标准弹簧时应满足以下要求：①压力要足够；②压缩量足够；③要符合模具结构空间的要求弹簧特性线2）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤：①根据模具结构初步确定弹簧根数n，并计算出每根弹簧分担的卸料力（或推件力、压边力）F卸/n。②根据预压力F预（≥F卸/n）和模具结构尺寸，以标准弹簧表中初选出若干个序号的弹簧，这些弹簧需满足最大工作负荷F1＞F卸的条件。③根据所选弹簧的规格，分别计算出各弹簧的H允=自由高度H0—受允许最大负荷F1时的高度H1。并根据负荷——行程曲线，查出各弹簧受载荷F卸时的H预，并算出H总=H预+H工作+H修磨。对于满足H允≥H总要求的弹簧，作为可选用弹簧。④检查弹簧的装配长度（即弹簧预压缩后的长度）、根数、直径是否符合模具结构空间尺寸。（2）橡胶橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调试方便，成本低，是模具中广泛使用的弹性元件。橡胶在受压力所产生的变形与其所受的压力不成正比的线性关系，其特性曲线如图所示。由图可知，橡胶的单位压力与橡胶的压缩量、形状及尺寸的关系。橡胶所能产生的压力为

F=Aq式中

A——橡胶的横截面积（）；

q——与橡胶压缩量有关的单位压力（MPa）,见表3-29橡胶的特性曲线

选用橡胶时的计算步骤：①根据工作行程H工作计算橡胶的自由高度H自由。

H自由=(3.5~4.0)H工作②根据H自由计算橡胶的装配高度H2。

H2=(0.85~0.90)H自由③在模具装配时，根据模具大小确定橡胶的断面面积。1．模架类型3.9.4、模架及组成零件导柱模模架：导板模模架：上模座、下模座、导柱、导套弹压导板、下模座、导柱、导套（1）导柱模模架

导向结构形式滑动导向模架

滚动导向模架I级Ⅱ级0I级0Ⅱ级a)对角导柱模架b)后侧导柱模架c)后侧导柱窄形模架d)中间导柱模架e)中间导柱圆形模架

f)四角导柱模架

滑动导向模架滚动导向模模架后侧导柱模座对角导柱模座中间导柱模座（2）导板模模架

特点：作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。凸模与固定板是间隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。

2．模座必须十分重视上、下模座的强度和刚度在选用和设计时应注意如下几点：

（1）、尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。

圆形模座的直径：比凹模板直径大30~70mm；矩形模座的长度应比凹模板长度大40~70mm；宽度可以略大或等于凹模板的宽度；厚度为凹模板厚度的1.0~1.5倍。（２）、尺寸适当。（3）、材料适当。（4）、上下模座表面平行度高。（5）、导柱、导套的安装中心孔距要一致。（6）、保证模座上下表面的粗糙度。3．导柱和导套零件导向装置（1）导柱（2）导套导柱导套的配合间隙：必须小于冲裁间隙冲裁间隙小的一般应按H6／h5配合；间隙较大的按H7／h6配合。

导柱导套的长度：据模具闭合高度，一般应符合图示