冲裁工艺及模具设计

冲裁工艺及模具设计2023/12/28冲裁工艺及模具设计目录2.1冲裁变形过程分析2.2冲裁件质量分析2.3冲裁间裁2.4凸模和凹模工作部分尺寸计算2.5冲裁件的工艺性2.6冲裁力和压力中心的计算2.7排样2.8冲裁模2.9冲裁模主要零部件的计算与选用2.10冲裁模设计冲裁工艺及模具设计

利用冲模使板料相互分离的冲压工序叫冲裁。冲裁工艺的种类很多，常用的有落料、冲孔、切边、修边、整修等。

根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可分为普通冲裁和精密冲裁两大类。普通冲裁是由凸凹模刃口之间产生剪裂纹的形式实现材料分离的，冲出的冲件断面比较粗糙，精度较低。而精密冲裁则是以塑性变形的形式实现材料分离的，冲出的冲件断面比较光洁，精度较高。冲裁概述冲裁工艺及模具设计冲裁过程如图2-1

2.1冲裁变形过程分析图2-1冲裁过程图2-2冲裁变形过程1—凸模2—工件3—条料4—凹模冲裁工艺及模具设计2.1冲裁变形过程分析冲裁过程如图2-1

：上模是凸模1，装在压力机的滑块上，为活动部分，下模是凹模4，固定在压力机工作台上，是固定部分。凸模和凹模之间有间隙，被冲材料放在凹模刃口上面，当压力机滑块下行时，凸模穿过材料进入凹模洞口，使冲件与材料分离而完成冲裁工作。

冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段，见图2-2：1．弹性变形阶段

变形区内部材料应力小于屈服应力。2．塑性变形阶段

变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。3．断裂分离阶段变形区内部材料应力大于强度极限。冲裁工艺及模具设计影响断面质量的因素有哪些呢？2.2冲裁件质量的分析冲裁件的质量是指冲裁件的断面状况、尺寸公差及形状误差等。理想的情况，冲裁件的断面应平直、光洁、尺寸公差应满足冲件要求，表面应平坦，即穹弯小。2.2.1冲裁件的断面质量它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。塌角带：弹性变形阶段产生，大小与材料塑性和模具间隙有关。光亮带：塑性剪切变形时产生，质量最好的区域。断裂带：撕裂造成。毛刺区：模具拉挤结果，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。图2.3断面质量冲裁工艺及模具设计2.2.2冲裁件的尺寸精度及其影响因素影响冲件尺寸精度有两大方面的因素：一是冲模本身的制造偏差，二是冲裁结束后冲件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。冲件的精度一般比模具制造精度低2～4级。

影响这个偏差值的因素有：间隙、材料性质、工件形状与尺寸等。其中间隙起主导作用。（1）间隙对尺寸精度的影响

落料冲孔图2-4间隙对冲件精度的影响间隙较大时：材料拉伸后回复----D落小于D凹，d孔大于d凸

间隙较小时：材料压缩后伸长------D落大于D凹，d孔小于d凸

冲裁工艺及模具设计

所谓间隙是指凹模工作部分尺寸与凸模工作部分尺寸之差：如图2-5所示，即

Z=DA-DT（2-1）

冲裁模凸模和凹模之间的间隙，不仅如上节中阐明的对冲件的质量有影响，而且还影响模具的寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此，间隙是一个非常重要的工艺参数。

2.3.1间隙对模具寿命的影响

冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、崩刃和凹模洞口胀裂三种。（1）间隙对磨损的影响

在保证冲件质量的前提下，为了减小凸、凹模的磨损，延长模具的使用寿命，应采用大间隙冲裁。

2.3冲裁模间隙图2-5冲裁模间隙冲裁工艺及模具设计2.3.1间隙对模具寿命的影响（2）间隙对凹模洞孔胀裂的影响。当采用大间隙冲裁时，落料件尺寸小于凹模刃口尺寸，因此，很容易从凹模洞口落下，推件力接近于零，不会把凹模洞口胀裂。

（3）间隙对崩刃影响。当采用小间隙冲裁时，凸、凹模刃口的垂直力和侧压力增大，另外，模具受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模上平面，间隙也不会绝对均匀分布，过小的间隙会造成凸模与凹模啃口甚至崩刃。冲裁工艺及模具设计2.3.2间隙对冲裁力的影响

随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易拉断分离，冲裁力减小。但继续增大间隙，会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力下降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低5～10%。所以，在正常情况下，间隙对冲裁力影响不很大。间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著，随着间隙的增大，卸料力、推件力和顶件力都随之减小。当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力和顶件力接近于零。2.3.3确定间隙的理论根据

在实际生产中，主要根据冲件的断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一个范围的值，以满足冲裁件设计的要求。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。在设计和制造模具时，应采用最小合理间隙。

确定间隙值的方法有理论计算法和经验查表法两种。冲裁工艺及模具设计2.3.3确定间隙的理论根据由于理论计算方法在生产中使用不方便，为此，可根据下述原则选用经验间隙：（1）冲件尺寸精度在IT11级以上，断面粗糙度Ra小于1.6，采用普通模具用小间隙冲裁，大多数情况下是难以达到要求的。一般宜采用光洁冲裁或冲裁后整修，目前应推广使用精密冲裁。（2）冲件尺寸精度在IT12级以上，断面不允许有较大斜度时，一般采用小间隙冲裁。但对材料厚度小于2毫米的薄料和硬材料，由于断面情况不明显，为提高模具寿命，可在间隙的基础上适当放大冲裁间隙，采用较大间隙冲裁。（3）冲件尺寸精度在IT13～IT15级的非配合尺寸，以及断面无要求的冲裁件，为了提高模具使用寿命，应采用大间隙冲裁。此外，在高速冲裁和硬质合金模具中。为了提高模具寿命，也应采用大间隙冲裁。冲裁工艺及模具设计2.4凸模与凹模工作部分尺寸的计算2.4.1凸模和凹模工作部分尺寸计算的原则测量尺寸应以光亮带部分为基准，如不考虑弹性回复，光亮带尺寸应和凸模（或凹模）尺寸一致。（1）落料时应以凹模为基准进行计算。冲孔时应以凸模为基准进行计算。（2）凸、凹模在使用过程中都会磨损，为了提高模具使用寿命，在模具设计时，应把凹模尺寸取在接近最小极限尺寸处，把凸模尺寸取在接近最大极限尺寸处。（3）在实际生产中，为了便于加工，一般把落料凹模尺寸计算好后换算到凸模上去，凹模上不注形状尺寸，只注凹模洞口位置尺寸。

（4）凸模制造公差可选用IT6－IT8级精度。也可按如下经验选取。50毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm；50-100毫米取0.03-0.05mm；100-200毫米取0.04-0.06mm。很少有大于0.1mm的公差。冲裁工艺及模具设计2.4.2凸模、凹模工作部分尺寸计算方法（1）按凸模和凹模图纸分别加工这主要用于高效率、高精度、高寿命模具中。凸、凹模尺寸计算公式如下：冲裁工艺及模具设计（2）凹模按凸模配作法一般都是把落料凹模尺寸计算后换算到凸模上。凹模刃口磨损后尺寸有变大、变小、不变三种情况，如图2-9所示图2-9落料时凹模刃口磨损a落料件b凹模刃口轮廓1）判断是落料件还是冲孔件，确定工件上未注公差尺寸的偏差值。2）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断模具刃口尺寸磨损后变大，变小还是不变。（落料件：图形外加虚线判断；冲孔件：图形内加虚线判断）3）根据尺寸类型，采用不同计算公式。冲裁工艺及模具设计（1）凹模磨损后变大的尺寸（图中A、A、A）按一般落料凹模尺寸公式计算，即：

（2）凹模磨损后变小的尺寸（图中B、B），虽是落料件，但此处相当于冲孔，应按冲孔凸模计算，凹模上的凸出部分相当于冲孔凸模，即：（3）凹模磨损后无变化的尺寸（图中C、C），即：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小配合间隙值zmin理解各参数的含义及取值！！！！落料件冲裁工艺及模具设计2)冲孔件----以凸模为基准件凸模磨损后变大的尺寸：

凸模磨损后变小的尺寸：

凸模磨损后不变的尺寸：

凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小间隙为Zmin冲孔件冲裁工艺及模具设计2.5冲裁件的工艺性

冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压加工工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位偏差与尺寸基准等是否符合冲裁加工的工艺要求。2.5.1冲裁件的结构工艺性1、冲裁件的形状应力求简单、对称、有利于材料合理利用.2、冲裁件的外形和内孔，除无废料冲裁或镶拼结构模具外，应避免尖锐的清角，各直线或曲线的连接处，应具有适当的圆角相连.3、冲件的凸出或凹入部分的宽度和深度，一般情况下应不小于1.5t，同时应避免有窄长的切口和过窄的切槽.4、冲件的冲孔边缘离外形的最小距离随冲件与孔的形状不同有一定的限制.5、在弯曲或拉深件上冲孔时，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.6、尽可能避免冲裁宽度小于三倍材料厚度的窄长冲件，必要时，可用金属丝压扁来代替.7、冲孔时，孔的最小尺寸与孔的形状，材料机械性能和材料的厚度有关.冲裁工艺及模具设计2.5.2冲裁件的精度与断面粗糙度1、冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件的公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。冲裁所能达到的冲件公差列于表2-8和表2-9。2、冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、刃口锐钝等有关，当冲裁2mm以下金属材料，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.5μm.冲裁工艺及模具设计冲裁材料（1）冲裁材料金属材料（钢、铝、各种贵重金属及各种合金）非金属材料（纸板、塑料板、胶合板等)复合材料（涂层板、复合板等）冲裁工艺及模具设计（2）冲裁件材料选取原则1）对冲裁材料机械性能的要求有一定强度和韧性，避免过硬、过软、过脆。2）对材料规格的要求材料厚度公差应符合国家标准，厚薄均匀，避免采用边角料。3）冲裁件材料的选取原则廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色

冲裁工艺及模具设计2.6冲裁力和压力中心的计算2.6.1冲裁力的计算

冲裁力，即冲裁时所需的压力，是选择压力机的主要依据，也是模具设计时所必须计算的数据。用普通平刃凸模冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：F=KLt

式中：F——冲裁力（N）；L——冲件周长(mm)；t——材料厚度(mm)；——抗剪强度(MPa)；K——系数。因抗剪强度不少资料中查不到，为计算方便，也可按下式计算：F=Lt冲裁工艺及模具设计2.6.2卸料力、推件力及顶件力计算卸料力、推件力及顶件力卸料力：从凸模上卸下紧紧箍在凸模上的条料所需的力；推件力：将梗塞在凹模洞口内的落料件或废料向下推出所需的力；顶件力：逆冲裁方向将落料件或废料从凹模洞口顶出所需的力。见图2-16.卸料力：推件力：顶件力：冲裁工艺及模具设计2.6.3压力机公称压力的确定

压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。冲裁时的冲压力Fz由冲裁力、卸料力、推件力及顶件力组成。具体按下述公式计算。采用弹压卸料装置和下出件方式冲裁模时Fz＝F＋FX＋FT（2-27）采用弹压卸料装置和上出件方式冲裁模时Fz＝F＋FX＋FD（2-28）采用固定卸料装置的下出件方式冲裁模时Fz＝F＋FT（2-29）当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力、顶件力都有很小，可不予考虑。冲裁工艺及模具设计2.6.4降低冲裁力的方法当冲件材料较厚且冲件尺寸较大，所需的冲压力很大，而压力机的压力不够时，可采用以下三种方法来降低冲压力。1、阶梯凸模冲裁（图2-17）

在多凸模的冲裁中，将凸模设计成不同长度，使凸模工作端面呈阶梯式布置（图2-17）。这样各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以此降低总的总裁力。2．斜刃冲裁（图2-18）３、加热冲裁:材料在加热状态下，抗剪强度明显下降，所以，加热冲裁能降低冲裁力图2-18图2-17冲裁工艺及模具设计2.6.5冲模压力中心的确定模具的压力中心：冲压力合力的作用点。

模具的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线相重合。否则，滑块就会受到偏心载荷，导致滑块导轨和模具的不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而降低冲件质量和模具寿命，甚至可能损坏模具。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：

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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。根据理论力学知，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和。由此可求出压力中心座标（X0，у0）。

2．多凸模压力中心的位置冲裁工艺及模具设计2．多凸模压力中心的位置

多工序级进模有时计算非常复杂，所以，一般凭经验估计压力中心，一般估计压力中心不能超出模柄直径之外。

冲孔落料级进模，即两个工位的冲模，其压力中心按下列公式计算：见图2-19。图2-19两个凸模的压力中心

F1X=F2（S-X）冲裁工艺及模具设计3．复杂几何图形压力中心的位置复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。冲裁工艺及模具设计2.7排样

冲件在条料、带料上的布置方法叫排样。排样的正确与否将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作安全等。2.7.1排样原则1、提高材料利用率废料分为:工艺废料和结构废料两种。

工艺废料：工件与工件间和工件与条料侧边之间留下的废料，以及料头，料尾和边余料也是工艺废料。

结构废料：由工件结构形状而产生的废料。要提高材料的利用率，主要应从减少工艺废料着手,见图2—21。图2-21废料的种类冲裁工艺及模具设计材料的利用率

冲件的实际面积与所用材料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量材料合理利用的一项重要经济指标。

一个步距内的材料利用率一张板料(或带料、条料)上总的材料利用率值越大，材料利用率越高，在冲件的成本中，材料费用一般占60%以上，可见材料利用率是一项很重要的经济指标。冲裁工艺及模具设计2、使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相近似时，应尽可能选用条料宽度大的，步距小的排样方法。它不但操作方便，而且减少板料的剪裁次数，节省剪裁备料的时间。3、使模具结构简单，模具寿命提高。4、排样应保证冲裁件的质量。冲裁工艺及模具设计2.7.2搭边排样时，冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边和侧搭边。搭边作用：它补偿了条料的剪裁误差，送料步距误差、定位误差，确保冲出合格的冲件。搭边还可以增加条料，卷料的刚性与强度，以保证条料、卷料的顺利送进。搭边使冲裁时受力平衡，合理间隙不易破坏，因而提高模具寿命和冲件质量。搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁过程中容易被拉断，造成送料困难，且使冲件产生毛刺，或拉入凹、凸模的间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值的大小取决于材料厚度、材料种类、冲件形状及尺寸大小，以及卸料方式。一般来说，材料愈厚，材料愈软、冲件尺寸愈大、形状愈复杂，则搭边和侧搭边值愈大。搭边大小通常由经验确定冲裁工艺及模具设计2.7.3排样方法一、根据材料经济利用程度,排样分为三种类型:1、有废料排样（a)：冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间都留有工艺废料，冲裁沿冲件全部外形冲裁，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此，冲件精度高，模具寿命长，但材料利用率低。2、少废料排样(b)：沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪切条料质量和定位误差的影响，有的冲件质量差，但材料利用率高，可达70%～90%。且模具结构简单。3、无废料排样(c,d)：冲件与冲件之间，冲件与条料侧边之间均无搭边。冲裁工艺及模具设计二、根据零件在材料上的布置形式分：分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等排样举例见书冲裁工艺及模具设计2.7.4条料宽度与导料板之间距离的计算采用导料板的模具，大多是人工送料的落料模和级进模，送料时，条料必须紧紧靠着导料板的一边向前送进，为了送料方便，条料和另一边的导料板必须有适当的间隙，见表2-15。1、用挡料销定距，见图2-31

条料宽度导料板距离：A=B+Z从图知，两块导料板尺寸是不一样的，一件比另一件小了Z值。图2-31挡料销定距条料宽度冲裁工艺及模具设计2、

用侧刃定距：条料宽度：导料板间距离：A=B+Z

冲裁工艺及模具设计2.8冲裁模使板料分离，得到所需形状和尺寸的平片毛坯或制件的冲模叫冲裁模。2.8.1冲裁模分类冲裁模的形式很多，为了便于研究和工作方便，将冲裁模按不同的特征进行分类。1、按工序性质分类可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模等。2、按工序组合分类可分为单工序模、多工序级进模、复合模及级进复合模等。3、按模具有无导向分类可分为无导向开式模、导板模、导柱模、导筒模等。4、按卸料装置分类可分为固定卸料模和弹压卸料模。5、按控制送料进距的方法分类可分为固定挡料销模、活动挡料销模、自动挡料销模、导正销模、侧刃模等。6、按送料、出件及排除废料的方法分类可分为手工送料模、半自动模、自动模等。冲裁工艺及模具设计2.8.2单工序冲裁模

1、无导向开式落料模

沿封闭的轮廓将制件或毛坯与板料分离的冲模叫落料模。图2-33无导向落料模1—凹模2—材料3—零件4—凸模冲裁工艺及模具设计2.8.2单工序冲裁模1、无导向开式落料模图2-34无导向落料模1—下模座2—凹模3—条料4—卸料板5—凸模6—导料销7—挡料销8—螺钉冲裁工艺及模具设计2.8.2单工序冲裁模2、导柱式落料模当冲件精度较高或生产批量较大时，常采用导柱式落料模。冲裁工艺及模具设计2.8.2单工序冲裁模无导向模结构简单、重量轻、尺寸小、制造简单，成本低。但使用时安装调整凸、凹间隙麻烦，冲件质量差，模具寿命低，使用不安全。因此，只适用形状简单，批量小的冲件。导柱模精度高，寿命长，使用安装方便，但模具较重，制造工艺复杂，成本较高。它广泛应用于生产批量大，精度要求高的冲件。冲裁工艺及模具设计2.8.3级进模级进模：指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。1、挡料销定距级进模见图2-38

级进模大多使用模架导向，也可使用导板导向保证上、下模的相对位置。图2-38冲裁工艺及模具设计2.8.3级进模侧刃定距级进模

冲裁工艺及模具设计2.8.3级进模在级进模设计中，当工位数较多，一般采用侧刃定距级进模。侧刃定距有采用单侧刃的，也有采用双侧刃的，两个侧刃前后对角排列。采用双侧刃的目的主要是为了减少料尾损耗。但侧刃切下的料本身就是废料，是材料损耗，是否采用双侧刃要看第二个侧刃切去材料的面积是否小于所能利用的料尾材料的面积，如差不多，只采用单侧刃，这样模具制造简单。这时，为了充分利用料尾材料，再用挡料销作料尾冲压时定距用。冲裁工艺及模具设计2.8.4复合模复合模

只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道和两道以上的冲压工序的冲模。复合模根据落料凹模装的位置不同，分为倒装复合模和顺装复合模。倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。冲裁工艺及模具设计2.8.4复合模1、倒装复合模

复合模一般都用导柱、导套来导向，以保证上下模的相对位置。倒装复合模冲孔废料直接从压力机工作台当中的孔落下，冲件从凹模洞口推出后落在下模上，一般用工具取出，也可以用压缩空气吹走。因此，操作比较方便安全。模具结构比顺装复合模简单，生产效率比顺装复合模高，所以，一般情况下，尽可能采用倒装复合模。冲裁工艺及模具设计2.8.4复合模2、顺装复合模

当冲件的孔边距较小，且精度较高需采用小间隙冲裁时，冲裁后的冲孔废料由于弹性回复将紧紧的梗塞在凹模洞口内，当孔边距较小时，容易把凹模洞口涨裂，必须改用顺装复合模。冲裁工艺及模具设计2.8.4复合模顺装复合模由于冲孔废料能及时从凹模洞口推出，洞口内不积存废料，胀力小，不易胀裂凹模洞口，因此，适宜于孔边距较小的冲件，还有顺装复合模是在材料压平状态下冲裁的，所以，冲件平整，精度较高。顺装复合模由落料凹模中顶出的冲件落在凹模表面，冲孔推出的废料也落在凹模表面，尤其是孔较多，孔径又小时，清除冲件和废料麻烦，稍不小心，清除不完，容易发生冲压事故。且生产率没有倒装复合模高。冲裁工艺及模具设计2.9冲裁模主要零、部件的设计与选用2.9.1冲模零件的分类1、工艺零件这类零件直接参与完成冲压工艺过程并和被冲材料直接发生作用的零件叫工艺零件。它包括工件零件、定位零件、卸料、推料、顶件零件。2、结构零件这类零件不直接参与完成冲压工艺工作，也不和被冲材料发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具的功能起完善作用的零件叫结构零件。它包括导向零件、固定零件、紧固及其它零件。冲裁工艺及模具设计2.9冲裁模主要零、部件的设计与选用冲模零部件分类冲裁工艺及模具设计2.9冲裁模主要零、部件的设计与选用2.9.2工作零件

直接对毛坯和板料进行冲压加工的冲模零件叫工作零件。1、凸模在冲压过程中，冲模中被制件或废料所包容的工作零件叫凸模。（1）凸模形式凸模形式基本有两种，一种是直通式凸模，即工作部分和固定部分的形状与尺寸完全一致，另一种是台阶式凸模，即工作部分和固定部分的形状与尺寸不一致。除圆凸模外，非圆凸模尽可能采用直通式，以便于线切割加工或成型磨削加工。对于圆凸模已标准化，见冷冲模国家标准GB2863.1-3。冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件（2）凸模固定方法1）凸模与模柄作成一体的凸模，见图2-43，用于冲件数量较少的简单无导向冲模。2）用螺钉、销将凸模固定在上模座上，见图2-44，一般用于中、大型的冲件。图2-43凸模与模柄作成一体的凸模图2-44固定在上模座上的凸模1—凸模2—支板冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件3）固定在凸模固定板中的凸模固定方法见图2-45。分别用于落料模、冲孔模、级进模和复合模。a型台阶固定一般用于圆凸模；b型铆接法为大多数非圆凸模固定方法；c型为工作部分是非圆形的，而固定部分为圆形凸模，必须在固定端加防转销；d型用于弹压卸料板又当导板的级进模中，凸模与凸模固定板为间隙配合，以保证凸模和凹模的配合间隙；e型为用浇注法固定凸模，浇注法有环氧树脂或低熔点合金，也可用无机粘接；f、g、h为高效率、高寿命、高精度级进模中采用的凸模固定方法。f型为压板固定，取下压板，凸模就可从凸模固定板中取下来，更换方便，f型大多用于非圆凸模。g型为螺丝塞加顶柱固定，取下螺丝塞，凸模就可从上模座中取出，同样更换方便，g型一般用于圆形凸模。h型为螺钉固定，取下螺钉，凸模就可从凸模固定板中取下，更换方便，可用于任何形状的凸模。冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件图2-45固定在凸模固定板中的凸模固定方法冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件（3）凸模的长度

落料模、级进模、复合模的结构形状已标准化，凸模长度应按标准结构选取。如采用非标准结构，应进行计算；例如采用固定卸料板和导料板的冲模，其凸模长度按下式计算：（4）凸模强度与刚度校核

在一般情况下，凸模强度与刚度是足够的，没有必要进行校核。但是，在凸模特别细长，或凸模的断面尺寸很小而冲件材料较厚的情况下，则应进行承压能力和抗纵向弯曲能力的校核。

冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件2、凹模

在冲压过程中，与凸模配合直接对制件进行分离或成型的工作零件叫凹模。

凹模常用的材料有CrWMn、9Mn2V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV等，硬度为HRC60~64。

凹模的形式有圆形和矩形两种。圆形凹模大多用于圆形冲件单工序冲裁模或复合模中，矩形凹模可用于各种不同类型的冲件的模具中，尤以级进模用的最多。冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件（1）凹模洞口结构形式凹模洞口形式共有六种，见图2-47（凹模洞口的主要参数见表2-18）a、b、c型为直壁式凹模洞口，其特点是刃口强度高，修磨后刃口尺寸不变。d、e、f为斜壁式凹模洞口，其特点是漏料较通畅。冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件（2）凹模轮廓尺寸的确定（见图2-48）图2-48凹模外形凹模一般不进行强度计算，根据经验选用标准尺寸。也可按下列经验公式计算后再选用标准。冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件K的数值见表2-19

一般不小于15毫米

对于多工序的级进模凹模可按表2-20选取凹模尺寸，计算后按近似值选取标准模板。

凹模一般都采用螺钉、销定位和固定的，因此，螺钉孔和销孔之间的距离，螺钉孔和销孔距凹模边缘及刃口的距刃不能太近，否则会影响模具寿命。孔距的最小值可参见表2—21。冲裁工艺及模具设计2.9.2工作零件3、凸凹模复合模中同时具有凸模和凹模作用的工作零件叫凸凹模。凸凹模常用的材料同凹模。在复合模中，凸凹模的内外缘均为刃口。由于内外缘之间的壁厚是决定于冲裁件的孔边距，所以，当冲裁件的孔边距较小时，必须考虑凸凹模强度，尤其是倒装复合模，当孔边距太小时，凹模洞口梗塞的废料容易把洞口涨裂。凸凹模的最小壁厚根据经验见表2-22。冲裁工艺及模具设计2.9冲裁模主要零、部件的设计与选用4、凸、凹模的镶拼结构（1）对于多工序的高精度、高效率、高寿命的三高级进模，为了使凸、凹模刃口损坏时能即时更换，一般采用全拼块式凹模结构。（2）对于形状复杂或洞口强度太差的凸、凹模，可采用局部镶块。（3）对于大型凸、凹模，往往给锻造机械加工及热处理带来很大的困难，而且当发生局部损坏时，会造成整个凸、凹模报废，因此，常采用镶拼结构。冲裁工艺及模具设计2.9冲裁模主要零、部件的设计与选用2.9.3定位零件确定条料或毛坯在冲模中正确位置的零件叫定位零件。1、送料方向的控制为了使条料能沿正确的方向送进，一般都把条料紧靠导料板或导料销的一侧导向送进，以免送偏。用导料销导料时一般都用二个。（1）导料板对条料或卷料的侧边进行导向，以保证其正确的送进方向的板件叫导料板。导料板常用材料为Q235，大量生产时，可用45号钢进行调质处理，HRC28~32或T8A，HRC56~60。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件导料板一般用于落料模和级进模中，在小型模具中，导料板一般做成一长一短，在长导料板下面装着一个承料板，把条料放在承料板上靠着长导料板向前送进，以提高送料效率。长导料板宽度：短导料板宽度：导板料的厚度取决于材料厚度、挡料方式和卸料方法。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件（2）导料销

对条料或卷料的单侧边或双侧边进行导向，以保证其正确的送进方向的销件叫导料销。导料销常用45号钢制造，HRC43~48。但在高精度、高效率、高寿命的三高级进模中用的活动导料销一般用T8A、CrWMn。HRC56~60。导料销常用于复合模，也用于落料模和级进模中。导料销分固定导料销和活动导料销。固定导料销用于正装复合模和落料模及级进模中，活动导料销用于倒装复合模和高精度、高效率、高寿命的三高级进模。复合模设计中，导料销结构和尺寸与挡料销完全一样，所以，固定导料销可选用国标GB2866.11－81固定挡料销。活动导料销可选用国标GB2866.5－8－81活动挡料销。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件2、送料进距的控制条料在送进过程中，必须控制每次送进的距离，保证每次送进的距离相等。常用的有固定挡料销、活动挡料销、侧刃和导正销。（1）挡料销限定条料或带料送进距离的定位销件叫挡料销。国标GB2866.11－81固定挡料销，其结构简单，制造方便，广泛用于中小型冲件的挡料定距。缺点是销孔距离凹模刃口太近，削弱了凹模的强度，为此，有时采用钩形挡料销。国标GB2866.5－8－81活动挡料装置。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件（2）始用挡料装置图2-56始用挡料装置1—始用挡料块2—弹簧3—弹簧芯柱子4—凹模5—导料板级进模中，在条料开始进给时使用的挡料装置叫始用挡料装置。国标GB2866.1－81始用挡料装置，始用挡料装置一般用于工位较少挡料销定距的级进模中，以提高材料利用率。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件（3）侧刃在级进模中，为了限定条料的送料进距，在条料的侧边冲切一定形状缺口的凸模叫侧刃。侧刃常用于多工位级进模中控制送料步距。按侧刃断面形状分为矩形侧刃和成形侧刃。矩形侧刃结构简单，制造方便，常用于精度要求不高的冲件送料定距，成形侧刃用于精度要求高的冲件送料定距。按工作端面形状分为平面型和台阶型，平面型侧刃一般用于冲裁薄料，台阶型侧刃一般用于冲裁厚料，在冲裁前台阶先伸入凹模洞口导向，改善侧刃单边受力的工作条件。图2－57侧刃冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件侧刃断面的关键尺寸是宽度b，b值一般等于步距，最好标正负偏差。即b=S±0.01，或b=S±0.02但当侧刃和导正销同时使用时，其宽度为b=[S+(0.05～0.1)]±0.02式中：S——送料进距冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件（4）侧刃挡板承受条料对定距侧刃的侧压力，并起挡料作用的板件叫侧刃挡板。侧刃挡板常用材料为T8A，HRc56～60。由于导料板材料一般用Q235，若要用导料板直接挡住侧刃冲裁的缺口定位，则由于挡料次数多，磨损厉害，造成定位不准，所以必须采用热处理的好材料定距。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件A型用于固定卸料板级进模中。B型用于弹压卸料板级进模中。也可以用于固定卸料板级进模中，但A型不能用于弹压卸料板级进模中。

1、侧刃挡板2、侧刃3、导料板图2-58侧刃挡板冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件（5）导正销冲裁中，先进入预冲的孔中，导正条料（卷料）位置，保证孔与外形的相对位置，消除送料误差的销件。导正销常用材料有：T8A、T10A、9Mn2V、Ｃr12等，HRc52～56。导正销一般用于级进模中起精定位作用，以消除送料导向和送料定距的误差，以保证冲件位置精度。A型用于导正d=2～12毫米的孔，结构简单，制造方便。B型用于导正d=2～10毫米的孔，在三高级进模中常用B型导正销，以保证定距高精度。C型用于导正d=4～12毫米的孔，这种导正销拆装方便。D型用于导正d=12～50毫米的孔。为了使导正销工作可靠，避免折断，导正销的直径一般应大于2毫米，即孔径小于2毫米的不宜用导正销，可另冲直径大于2毫米的工艺孔进行导正。冲裁工艺及模具设计2.9.3定位零件3、定位板和定位销定位板和定位销是用来对毛坯或半成品定位的零件。定位板和定位销常用材料有45号钢和T8A。定位板用45号钢时，常进行调质处理，HRC28－32。定位销用45号钢时，HRc43－48。用T8A时HRc52－56。定位板和定位销的定位方式有两种：外形定位和内孔定位。定位板和定位销的定位方法冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置

从广义来讲，卸料装置包括卸料、推件和顶件装置。其作用是当冲模完成一次冲压之后，把条料、冲件或废料从凸模上卸下或从凹模中推出或顶出，以便冲压工作继续进行。通常卸料是把条料或冲件从凸模上卸下来，顶件和推件一般指把冲件或废料从凹模中顶出或推下。1、卸料装置（1）落料模和级进模的卸料装置落料模和级进模常用的卸料装置有弹压卸料装置和固定卸料装置。目的是从凸模上卸下条料或卷料。弹压卸料装置一般装在上模，用于冲裁薄料及精度要求高的冲件，固定卸料装置一般装在下模，卸料力大，卸料可靠，一般用于冲裁厚料和冲裁力较大的冲件。当采用大间隙冲裁时，卸料力小，厚料亦可采用弹压卸料装置。由于弹压卸料装置工作情况看得见，所以，应尽可能采用弹压卸料装置。冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置图2-62固定卸料装置图2-63弹压卸料装置1—弹压卸料板2—橡胶3—弹压螺钉冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置（2）冲孔模的卸料装置在冲孔模中，常用的卸料装置有弹压卸料装置和固定卸料装置。但冲孔模中的卸料装置是从凸模上卸下冲件。（3）复合模中的卸料装置复合模中的卸料装置只有弹压卸料装置，目的是从凸凹模上卸下条料或卷料，倒装复合模卸料装置装在下模，顺装复合模卸料装置装在上模。卸料装置中常用的弹压卸料板和固定卸料板一般用Q235或45号钢制造。冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置2、推件装置（1）推件装置顺装复合模中的推件装置主要是从冲孔凹模中推出冲孔废料，由打杆、推板、推件杆组成。而倒装复合模的推件装置是从落料凹模和冲孔凸模上推下冲件，由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。为使推力均匀，连接推杆布置必须均匀、长短一致。（2）推件杆和推件块推件杆和推件块常用材料有：45号钢HRc43～48T8A、T10A、CrWMnHRc56～60冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置1—推件杆2—推板3—打杆1—推件块2—连接推杆3—推板4—打杆图2-64推件装置冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置（3）连接推杆连接推杆是连接推板与推件块，传递推力的杆件，一般2～4根，长度必须一致。连接推杆常用45号钢HRc43～48。（4）推板推板是在打杆与连接推杆间传递力的板件。推板常用45号钢HRC43～48。推板的结构形式已标准化，见国标GB2867.4-81。在倒装复合模中，为了保证冲孔凸模的支承刚度和强度，推板的平面形状和尺寸只要能覆盖到连接推杆，保证本身有足够的强度和刚度，不必设计得太大，以便安装推板的孔不至太大。冲裁工艺及模具设计2.9.4卸料装置3、顶件装置图2-67顶件装置1—弹顶器2—顶杆3—顶件块顶件装置是弹性的，是从复合模中的落料凹模和冲孔凸模上顶出冲件，见图2-67，一般由顶件块、顶杆和装在下模的弹顶器组成。弹顶器一般是通用的，其弹性元件是橡胶或弹簧。顶件装置和推件装置的作用相同，所以顶件块的材料和尺寸参数同推件块，顶杆的材料和尺寸参数同连接推杆。冲裁工艺及模具设计2.9.5模架及零件1、模架上、下模座、导柱、导套的组合体叫模架，模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在模架上面，并承受冲压过程中全部载荷。模架的上模座通过模柄，固定在压力机的滑块上,下模座用螺栓、压板固定在压力机工作台上。模具的上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。模架按导向结构形式分滑动导向模架和滚动导向模架。滑动导向模架分Ⅰ级和Ⅱ级精度，滚动导向模架分为0Ⅰ和0Ⅱ级精度。它们对导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱、导套对上、下模座的垂直度都规定了一定的位置公差等级。模架有四种基本形式，即后侧导柱模架，中间导柱模架，对角导柱模架和四角导柱模架。冲裁工艺及模具设计2.9.5模架及零件（1）后侧导柱模架送料方便，可以纵向、横向送料。但冲压时的偏心距加之压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，使导柱和导套、凸模和凹模产生单边磨损，从而影响模具寿命。一般只用于精度不高的小型模具中。（2）中间导柱模架两个导柱左右对称分布，受力均衡，滑动平衡，导向准确可靠。为防止模具在使用过程中，上、下模装反了，导柱，导套尺寸必须采用一大一小。中间导柱模架只能纵向送料，一般用于单工序模或复合模中，或工位较少的级进模中。（3）对角导柱模架两个导柱对称分布在下模座的对角线上，除具有中间导柱模架的优点外，而且纵向和横向都能送料，使用方便，对角导柱模架的横向尺寸大于纵向尺寸，所以常用于横向送料多工位级进模中，也用于纵向送料单工序模和复合模。（4）四角导柱模架四角导柱滑动导向模架一般用于大型模具，四角导柱大多采用滚动导向，模座的厚度是普通模具的1.5倍以上。所以导向精度好，强度和刚度高，稳定性好，一般用于高精度，高效率，高寿命的三高级进模中，及精冲模和精密模具中。冲裁工艺及模具设计2.9.5模架及零件滚珠导向是一种无间隙导向，精度高，寿命长。滚珠在导柱和导套之间应保证导套内径与导柱在工作时有0.01～0.02的过盈量。滚珠导向用于精密冲裁模、硬质合金冲模及高精度、高效率、高寿命的三高模具中。

2、导向装置冲裁工艺及模具设计2.9.5模架及零件3、上、下模座

上模座用来固定上模部分的零件，并通过模柄把上模固定在压力机滑块上，同时又起传递并承受冲裁力的作用。下模座用来固定下模部分的零件，用螺栓和压板固定在压力机工作台上，并起着承受和分散冲裁力到工作台上的作用。上、下模座常用HT200、HT250铸造成型,也可用Q235、45号钢制造。冲裁工艺及模具设计2.9.6其他固定零件1、凸模固定板固定凸模的板叫凸模固定板,作用是将凸模连接固定在正确位置上,有圆形和矩形两种。固定板与凸模的配合一般为过渡配合(H7/m6)或(H7/n6),当卸料板起导向作用时，应采用间隙配合。在三高级进模中采用0.003到0.005的间隙配合。凸模固定板常用Q235或45钢制造。2、垫板作用是直接承受和分散凸模传递的压力，降低模座的单位压力，防止模座在与凸模接触的平面上压出凹坑。垫板常用45号钢制造，HRC43～48，在三高模具中，可用T8A制造，HRc56～60。3、模柄中、小模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。基本要求：一是与压力机滑块上的模柄孔正确配合,安装可靠。一般情况下，为了保证上模座有足够的强度和刚性，模柄的尺寸通常小于压力机模柄孔尺寸，通过加衬套和压力机模柄孔配合。二要与上模座正确而可靠连接。模柄常用材料为Q235或45号钢冲裁工艺及模具设计2.9.6其他固定零件图2-74模柄结构形式a—压入式模柄b—旋入式模柄c—凸缘模柄d—槽形模柄e—浮动模柄冲裁工艺及模具设计2.9.6其他固定零件压入式模柄是最常用的模柄，它与上模座的孔采用过渡配合（H7/m6）并加防转销。旋入式模柄是通过螺纹与上模座连接，并加防转螺钉，当采用压入式模柄可能造成上模座或模柄强度和钢度不足时，可选用旋入式模柄，旋入式模柄用于中小型模具。凸缘模柄一般用于大型模具、中小型复合模、上模座中间需开较大推板孔时，也应采用凸缘模柄。槽形模柄一般用于单工序敞开式落料模，弯曲模及其它成形模中。浮动模柄的主要特点是压力机的压力通过凹球面垫块和凸球面模柄传递到上模，以消除压力机导向误差对模具导向精度的影响，主要用于高精度模具中。冲裁工艺及模具设计2.10冲裁模设计2.10.1