冲压工艺与模具设计 第7章 冲模结构设计

第7章冲模结构设计

为了保证冲压工艺的顺利实施，必须用到各种类型的冲模。欲适应不同性质的冲压工

艺、不同形状尺寸与不同精度的制件、不同生产批量、不同生产效率、不同冲压设备、不

同冲模制造条件，从而取得预期的技术经济效益，在冲模结构设计上必须区别对待。

7.1冲模分类

冲压件的品种式样无穷无尽，导致冲模种类非常繁多，但通常可按以下方法分类。

1.按完成的冲压工序性质分类

按完成的冲压工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、胀形模、翻边模、扩口模、

缩口模、整形模，等等。其中冲裁模是分离工序模具的总称，也是使用最多的一类模具。它

包括落料模、冲孔模、切口模、切断模、剖切模、切边/修边模、精修模、精冲模、半精冲

模，等等，但一般概念上的冲裁模主要指落料模和冲孔模，其他分离工序模具应分别称呼。

2.按完成冲压工序的数量及组合程度分类

(1)单工序模。在压力机一次行程中完成一道工序的模具。这类模具结构相对较简单,

主要构件为凸模、凹模。

(2)级进模(也称连续模或跳步模)。模具平面上有两个或两个以上不同工作部位，压

力机一次行程中模具不同工位完成不同的工步。这些工步可以是冲裁、弯曲、拉深等基本

工序，也可以是整形，甚至是装配。如垫圈的冲裁，在第1工位上完成冲孔，条料送进到

第2工位再完成落料并同时在第1工位完成冲孔；带料的连续拉深(如碱性电池钢壳的连续

拉深)也采用了级进模。又如合页生产原来需由落料、卷管、插销钉、钾接等几副模具分别

完成，采用级进模，这些工序可以在一副模具中完成。这类模具生产的制件精度高，效率

高，便于实现自动化。现在不少企业使用了高速冲床，更显其优越性。但级进模(尤其是多

工位级进模)结构复杂，制模技术要求高。

(3)复合模。压力机一次行程中，模具在运动方向的同一位置上依次或同时完成两道

或两道以上的工序。如垫圈的冲裁，利用冲孔落料复合模可以一次完成落料和冲孔。又如

筒形件可以利用落料拉深复合模，在一次行程中完成先落料后拉深。这类模具能减少设备

及人工，生产效率较高。由于不存在二次定位，故制件的精度更有保证。同级进模一样，

模具结构较复杂，制模技术要求高。

3.按模座运动导向装置分类

(1)无导向模(开式模)。即上、下模之间不设导向装置，其相对运动精度只靠压力机

导轨保证。多应用于无侧向作用力的冲压成形，如间隙较大的中/厚板的落料冲孔、能自动

导正的简单圆筒拉深/反拉深、简单对称压弯等工序。由于难以保证凸-凹模间隙均匀分布,

冲裁件上容易出现不均匀毛刺。此类模具结构简单，成本低廉，但安装调整要格外小心。

（2）导向模。即上、下模之间设置了导板、导筒、导柱与导套等导向零件。有了平稳

可靠的导向装置，制件精度就有保障，模具安装调整工作也比较简单。但模具成本稍高。

4.按制作模具工作零件的材料分类

（1）钢模。模具工作零件用模具钢制造。

（2）硬质合金模。模具工作零件（整体或局部）用耐磨损的硬质合金/钢结硬质合金制造。

应用于某些较高硬度材料（如硬态弹簧钢片）的冲裁模、要求模具寿命长的各类模具（如高速

多工位级进模等）。但模具的加工难度较大，需要一些特殊的加工设备与工具，因此成本

较高。

还有低熔点合金模、聚氨酯橡胶模、塑质模，等等。

5.按卸料方式分类

按卸料方式可分为刚性卸料模、半刚性卸料模和弹性卸料模。

6.按进、出料的操作方式分类

按进、出料的操作方式（机械化程度）可分为手动模、半自动模及自动模。

7.按节制进料方式分类

按节制进料方式的不同（如定位销式、挡料销式、导正销式、侧刃式和挡板式等）也可

区分。

8.按模具零件组合通用程度分类

按模具零件组合通用程度可分为专用模（大多数模具属于此类）和组合通用模（通过零件

的组合可以冲裁出多种孔，机柜面板的冲孔模多采用此类模具）。组合通用模具多用于加工

中、小批量的冲压件。

9.按模具外形尺寸分类

按模具外形尺寸的大小可分为小型模具、中型模具和大型模具。

对于某一副模具，可能兼有上述几方面的特征，视场合按约定俗成区分即可，并不需

要面面俱到。模具的命名一般应冠以被加工制件的名称、工序性质和工步，如垫圈冲孔落

料复合模、托架弯曲模、外罩第2次拉深模，等等。

7.2冲模的基本结构类型

尽管冲模的结构多种多样，但一般可分解为上模和下模两个部分。上模与压力机滑块

连接并随之一起运动；下模则固定在压力机的工作台面上。下面就单工序模、复合模、级

进模3种基本类型，分别介绍其结构、工作原理、特点及应用场合。

208冲压工艺与模具设计

7.2.1冲裁模

7.2.1.1单工序冲裁模

1.无导向单工序冲裁模

图7.1所示为无导向简单落料模，上模由上模座1(兼有模柄的作用)与凸模2组成。小

型冲模甚至可以将模柄与凸模加工成一体，结构更简单。下模由卸料板3、导料板4、凹模

5、下模座6、定位板7组成。冲裁间隙通过手工调整，靠压力机滑块的运动精度保证。

图7.1无导向简单落料模

1一上模座；2—凸模；3一卸料板；4—导料板；5—凹模；6一下模座；7—定位板

该模具具有一定的通用性。通过更换凸模和凹模，调整导料板、定位板、卸料板位置,

可以冲裁不同制件。

无导向的冲裁模工作空间敞开，可以使用边角料，主要适用于试制或小批量生产，加

工对象为形状简单的中/厚板冲裁件。

2.有导向单工序冲裁模

(1)导板式单工序冲裁模

图7.2所示为导板式简单落料模，与图7.1所示模具的最大不同之处在于卸料板9兼作

对上模运动起导向作用的导板，保证了凸模与凹模的冲裁间隙均匀。导板与凸模之间为间

隙配合，其配合间隙小于凸-凹模间隙。对于/<0.8mm的薄料，配合为H6/h5；/>3mm时，

配合为H8/h7o凸模上行的最高位置，不能脱出导板。因此，应选用行程较小(W20mm)的

压力机，或行程调节能满足要求的偏心压力机。这类模具只适合于小尺寸制件。对于大尺

寸制件，由于使用的设备吨位较大，行程也较大，就不宜采用。这套模具一次冲裁能冲下

两个相同的零件，俗称一落二，能有效提高生产效率。

图7.2导板式落料模

1—止动销；2一模柄；3一上模座；4、8一内六角螺钉；5—垫板；6—凸模；

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；15一下模座；16—固定挡料销；17—止动销

(2)导柱式单工序落料模

对于精度要求较高，生产批量较大的冲裁件，多采用有导柱的模具。最少配备两组导

柱-导套，工作时，上下模之间由导柱、导套进行导向，导向精度高，运动平稳、可靠。这

类模具结构比较完善，应用最广泛。

图7.3所示为典型的导柱式落料模，导柱、导套采用后置式结构，便于工人操作，导

套与导柱分别与上、下模座紧配，导柱与导套之间为间隙配合，常采用H6/h5或H7/h6o

导柱与导套的入口部均有较大圆角，即使上、下模脱开(如在冲压行程的上死点)，再闭合

时仍能很容易导入，方便了对压力机的选择。这一点优于导板式模具。

这套模具采用了由卸料板9、卸料弹簧2与卸料螺钉3组成的弹性卸料装置和由安装

在下模座12下的橡皮14、顶杆13与顶件板11组成的由下向上的弹性顶件装置。在冲压

过程中，不论对条料还是冲裁件均有良好的压平作用，得到的制件比较平整。特别适合于

冲裁厚度较薄、材质较软的制件。当然，如果是冲孔模可以取消下弹性顶料装置，凹模采

用下排式结构，模具可以相应简单些。

210冲压工艺与模具设计

13

14

图7.3导柱式落料模

1一上模座；2一卸料弹簧；3一卸料螺钉；4一模柄；5—止转销；6一垫板；

7—凸模固定板；8一落料凸模；9一卸料板；10—落料凹模；11一顶件板；12一下模座;

13一顶杆；14—橡皮；15—导柱；16—导套；17—固定挡料销；18—导料销

7.2.1.2复合冲裁模

复合冲裁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。按照

复合模工作零件的安装位置不同，分为正（顺）装式复合模和倒装式复合模。一般把凹模装

在下模的称为正装式复合模，反之则为倒装式复合模。

1.正装式复合模

图7.4所示为正装式落料冲孔复合模，凸凹模6装在上模，凹模8和凸模11装在下模。

工作时，坯料以导料销13和挡料销12定位。上模下行，凸凹模外形和凹模相互作用，完

成落料，继而冲孔凸模与凸凹模内孔相互作用，完成冲孔。卡在凹模中的制件由顶件装置

顶出。顶件装置由带肩顶杆10和顶件块9及装在下模座底下的弹性顶料器组成。上模上行,

被压缩的弹性元件恢复，把卡在凹模中的制件顶出凹模面。由于弹性顶料器装在下模座底

下，弹性元件（一般为橡皮或弹簧）高度不受模具有关空间的限制，顶件力大小容易调节，

可获得较大的顶件力。卡在凸凹模内的冲孔废料由推件装置推出。推件装置由打杆2、推

板3和推杆4组成。上模上行至接近上死点，把废料推出（参见图1.25）o每冲裁一次，冲

孔废料被推下一次，凸凹模孔内不积存废料，胀力小，不易破裂。但冲孔废料落在下模工

作面上，清除比较麻烦。尺寸较小者，可以用压缩空气吹走。搭边料由弹压卸料装置卸下。

,2

图7.4正装式落料冲孔复合模

1—旋入式模柄；2—打杆；3一推板；4一推杆；5一卸料螺钉；6一凸凹模；7一卸料板；

8—凹模；9-顶件块；10一带肩顶杆；11—凸模；12一挡料销；13一导料销

从上述工作过程可以看出，正装式复合模工作时，坯料是在压紧的状态下分离，冲出

的制件平直度较高，较适用于材质较软或厚度较薄的平直度要求较高的冲裁件。但分离后

的制件容易和废料混在一起，影响操作从而影响了生产率。

2.倒装式复合模

图7.5所示为倒装式落料冲孔复合模。凸凹模18装在下模，凹模17和凸模15、16装

在上模。这种结构的优点是便于翻转条料、往复冲裁，实现对排排样，冲模的安装调试也

较方便。缺点是冲裁完成后，制件掉在工作区，出件不够安全，在无气源冲压车间使用会

在一定程度上影响生产效率。

图7.5倒装式落料冲孔复合模

1一下模座；2—导柱；3—弹簧；4一卸料板；5一活动挡料销；6—导套；7—凸模固定板;

8一上模座；9一推件块；10—连接推杆；11一推板；12一打杆；13—凸缘模柄；

212冲压工艺与模具设计

14一垫板；15、16—凸模；17—凹模；18—凸凹模；19—固定板；20—导料销

倒装式复合模通常直接利用压力机的刚性打杆装置（由打杆12、推板11、连接推杆10

和推件块9组成）进行推件，把卡在凹模与凸模之间的制件推下。冲孔废料直接由凸模从凸

凹模内孔推下，容易与制件分离，为安装自动送料装置提供了有利条件。但如果采用直壁

刃口，凸凹模内有积存废料，胀力较大，当凸凹模壁厚较小时，可能导致凸凹模破裂。

坯料的定位靠导料销20和活动挡料销5来完成。非工作行程时，活动挡料销5由弹簧

3顶起，可供定位；工作时，挡料销被压下，上端面与板料平齐。由于采用弹簧弹顶挡料

装置，所以在凹模上不必钻相应的让位孔。但实践证明，这种挡料装置的工作可靠性较差。

采用刚性推件的倒装式复合模，坯料不是处在被压紧的状态下冲裁，因而平直度不高。

这种结构适用于冲裁较硬的或,>0.3mm的板料。若上模采用弹性推件装置，也可用于冲裁

材质较软的或?<0.3mm的板料，得到平直度精度较高的冲裁件。

从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出，两者各有优缺点。一般情况下，制件

平整度要求较低和制件外形尺寸较大时，优先采用倒装结构。

正装式复合模还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件，而倒装式复合模不宜冲裁孔边距离

较小的冲裁件。

7.2.1.3级进冲裁模

级进冲裁模的工位较多，一些复杂制件可以多达10多个工位（见7.5节）。除简单的级

进模可以靠手工送料外，大多数级进模都配有自动送料装置。自动送料步距的准确性不很

高，为了达到准确定位，级进模都设置有不同形式的定位机构和导向装置。根据定位机构

的特征，级进模有以下几种典型结构。

1.用导正销定位的级进模

图7.6所示为挡料销和导正销定位的级进模，第1工位先冲孔，之后条料进给，将孔

送入第2工位，靠挡料销5初定位，再经导正销6导正落料；同时，第1工位又在条料上

冲孔。如此继续下去，即可完成冲压加工。对坯料来说，在两个工位完成冲裁，对模具来

说，除开初一个行程外，每次行程可得到一个制件。

图7.6挡料销和导正销定位的级进模

1一模柄；2一上模座；3—冲孔凸模；4一落料凸模；5一挡料销；6—导正销;

7一导板兼导料板、卸料板；8—凹模；9一下模座；10一始用挡料销

为保证首件的正确定距，导料板7上设置了始用挡料销10。首件冲孔时，推压始用挡

料销，使它伸出来抵住条料的前端（不推压时，它在弹簧的作用下缩回）。挡料销5只起初

定位作用，导正销6与落料凸模4有很高的位置精度，经它导正后可以保证制件上的孔与

外圆的相对位置精度。导板7不仅起导向作用，还兼有导料及卸料作用。这副模具的特点

是结构简单、实用、效率比较高，应用较多。缺点是不能用自动送料装置。

当冲压件的形状不适合用导正销定位时（如孔径太小或孔距太小），可在条料的两侧冲

出工艺孔，利用装在凸模固定板上的导正销进行导正。

在图7.6的基础上加以改进即可成为一副具有自动挡料装置的级进模（如图7.7所示），

自动挡料装置由挡料杆3、冲搭边凸模1和冲搭边凹模2组成。冲孔和落料的两次送进，

由两个始用挡料销分别定位，第3次及以后的送进，由自动挡料装置定位。挡料杆始终不

离开凹模的上平面，使得送料时，搭边被挡料杆挡住而定距，在冲孔、落料的同时，凸模

1和凹模2把搭边冲出一个缺口，条料可以在下一次冲裁时继续送进一个步距。这可以看

作是一种侧刃变形至中间位置的定距方式。另外，该模具设有侧压装置，把条料压向对边,

使条料送进方向更为准确。这种挡料方式方便了安装自动送料装置，便于实现自动化生产。

缺点是模具结构稍复杂，尺寸较大，加工成本较高。

图7.7具有自动挡料装置的级进模

1—冲搭边凸模；2一冲搭边凹模；3—挡料杆

2.用侧刃定距的冲孔落料级进模

侧刃定距的工作原理如图7.8所示。在凸模固定板上，除装有制件需要的冲孔、落料

凸模外，还装有侧刃（也称侧刀，用来在条料边缘冲切定距用台阶的专用凸模）。在压力机

的每一次行程中，侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于步距的料（4=/'）,使坯料形成前窄

后宽。导料板在与侧刃相对应的位置设置有凸肩（导料宽度在这里由宽变窄），只有在坯料

214冲压工艺与模具设计

的宽度变窄后，条料才能向前送进，从而保证了每冲裁一次送进一个步距。

图7.8侧刃定距的冲孔落料级进模

1—冲孔凸模；2一落料凸模；3一卸料板；4—凹模；5—侧刃；6―侧刃挡板

需要说明的是，采用单侧刃定距存在一个问题，就是当条料冲到最后一件时，条料的

宽边已冲完，条料上没有定位台阶，不能有效定位。所以最后一件冲裁件可能出废品。这

样的话，如果级进模有n个工位，那么将有（〃一1）个工序件由于失去准确定位而报废。采

用双侧刃结构（两个侧刃错开排列，一个侧刃排在第1工位或其后面的侧边，另一个侧刃排

在最后一个工位或其后面的侧边）可以避免条料末端的浪费。但由于增加了1个侧刃，坯料

宽度需增加，可能又降低了材料利用率。也有将双侧刃并排布置，其目的是为了送料时条

料不致歪斜，以提高送料精度。如需考虑凹模的强度问题，侧刃可以设置得离凹模型孔远

一些，这样又可能会增加模具的外形尺寸，设计时应综合考虑。侧刃冲裁时是单边受力，

为平衡侧向力，模具上一般设置侧刃挡块（板料较薄的情况下也可以不用）。

比较上述两种定位方法的级进模不难看出，板料厚度较小，用导正销定位时，孔的边

缘可能被导正销摩擦压弯，因而起不了正确导正和定位作用；窄长形的制件，由于步距小

而不宜安装始用挡料销（没有容纳空间）；尺寸不大的落料凸模安装导正销将影响凸模强度。

因此，挡料销加落料凸模上设导正销定位的级进模，一般适用于r>0.3mm,有足够硬度的

冲裁件和步距与落料凸模尺寸稍大的场合。否则，宜用侧刃定位。侧刃定位的级进模不存

在上述问题，生产效率比较高，定位准确，但材料消耗较多，冲裁力增大，模具比较复杂。

对于精度要求较高的冲裁件或工位数较多的模具，可以采用既有侧刃定位又有导正销

定位（双重方法）。

7.2.1.4精密冲裁模

1.精密冲裁模的结构特点

一般意义上的精密冲裁模(简称精冲模)使用的压力机为精冲压力机。精冲压力机具有

导向精度高、刚性好和吨位大等特点。它能提供互不干涉并能各自调节的3种压力，即进

行冲裁的冲裁力、齿形压边圈的压边力和推板的反顶力。压力机的速度较慢并能调节，滑

块的上死点、下死点位置能精确控制。

常用的精冲模有两种结构类型(凸模固定式与凸模活动式)。精冲模的典型结构虽然与

普通复合冲裁模相似(图7.9),但其结构较为特殊，特点如下(参见2.8节)。

(a)普通复合冲裁模(b)凸模活动式精冲模(c)凸模固定式精冲模

图7.9精冲模和普通复合冲裁模的比较

(1)有齿圈压板，材料在压板和凹模、反压板和凸模的夹持下实现冲裁。工艺要求压

边力和反压力大于卸料力和顶件力，以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求。

因此精冲模具受力比普通冲模大，刚性要求更高。

(2)冲裁完毕模具开启时，反压板将制件从凹模内顶出，压边圈将废料从凸模上卸下，

不需要另外的顶件和卸料装置。

(3)由于上出料，凸、凹模孔的深度不需要通过凸、凹模整个高度，可使凸、凹模和

模座更坚固。

(4)导向精度要求很高，必须采用滚珠式导柱、导套。大一些的模具常采用4组导柱、

导套导向。

(5)上、下模座的厚度比一般冲裁模大很多，以保证模具的稳定性。

2.专用精冲压力机上用的精冲模

图7.10所示为凸模固定式精冲模。落料凹模5及冲孔凸模7固定在下模上，凸凹模3

固定在上模上。模具的齿圈压板4的压边力由压力机的上柱塞1通过推杆2传递，顶板6

的反压力则由精冲压力机的下柱塞10通过顶块9与顶杆8传递。上、下柱塞一般采用液压

传动。

图7.11所示为凸模活动式精冲模。落料凹模3及冲孔凸模2固定在上模上，齿圈压板

4固定在下模上。凸凹模5可以在模架中上下移动，它是由在精冲压力机下工作台面中的

滑块6驱动的。精冲时，由上模的下压产生压边力，由上柱塞1通过推杆传递给推板产生

反压力，由滑块6带动凸凹模5向上运动时产生冲裁力。

216冲压工艺与模具设计

3.简易精冲模

精冲压力机结构复杂，价格昂贵，所见不多。在不具备精冲压力机的条件下，可以利

用一般的压力机进行改装，装上液压系统成为简易精冲压力机，这样得到的压力可调，且

可保持压力不变，工作可靠，但改装设备费用较多。也可在模具上设置强力弹簧或橡皮产

生压边力与反压力。

图7.10凸模固定式精冲模

1一上柱塞；2一推杆；3—凸凹模；4—齿圈压板；5—落料凹模；6一顶板

7—冲孔凸模；8一顶杆；9一顶块；10一下柱塞

图7.11凸模活动式精冲模

1一上柱塞；2—冲孔凸模；3一落料凹模；4—齿圈压板；5—凸凹模；6—滑块

图7.12所示为一副在普通压力机上使用的凸模固定式简易精冲模。通过上、下碟形弹

簧得到压紧冲裁件压力和齿圈压板压力。该模具具有推件滞后机构，以防止上模回程时将

冲裁件又推入废料腔内而刮坏精制件的断面。推件滞后机构由硬橡胶圈5、球面接头7、调

节垫8和碟形弹簧4组成。上模上行时，由于采用的是浮动模柄结构，其间的间隙使碟形

弹簧放松，推件块3不动，硬橡胶圈5起缓冲作用。而此时装在下模部分的碟形弹簧9通

过顶杆1与齿圈压板2完成了卸料工作。上模继续上行，通过打杆6的作用使推件块动作,

推出冲裁件。使用这种机构需严格控制上模对模深度及打杆作用所移动的距离，否则会损

坏有关零件。

本模具所采用的模架结构具有一定的通用性。只需更换模芯，便可冲裁不同的制件。

图7.12通用压力机上使用的凸模固定式简易精冲模

1一顶杆；2—齿圈压板；3一推件块；4、9一碟形弹簧；5一硬橡胶圈；6—打杆；7—球面接头；8一调节垫

7.2.2弯曲模

7.2.2.1单工序弯曲模和复合工序弯曲模

弯曲件成形时，凸、凹模容易找正相互位置，一般不采用导正装置。下面简单介绍一

些常见的较为典型的弯曲模结构。

「V形件弯曲(单角弯曲)模

图7.13(a)所示为最简单的V形件弯曲模。模具由上模座、凸模1、定位板2、凹模3

及下模座构成。由于定位板只能起到简单定位作用，冲压过程中坯料容易偏移，影响制件

精度。

图7.13(b)、©所示的模具设置了带弹性装置的顶杆4、V形顶板5,保证了凸模在工

作过程中始终压住坯料，坯料不易偏移，提高了制件精度。

218冲压工艺与模具设计

图7.13V形件弯曲模的一般结构形式

1—凸模；2—定位板；3—凹模；4—顶杆；5—V形顶板；6一弹性元件

图7.14所示为V形件精弯模，两块活动凹模4由转轴较链5连接在一起，较链转轴由

支架2限位。弯曲前在弹性顶杆7作用下，两块活动凹模处于同一水平面。弯曲时凸模先

将坯料压紧。凸模继续下行，迫使活动凹模向下转动成V形并将坯料弯曲成形。在弯曲过

程中由于坯料始终与活动凹模和定位板接触，不易移位。所以这种结构特别适用于有精确

定位孔、坯料不易放平的带窄条的不对称制件。

图7.15所示为90°角V形件精密弹压弯曲模，凹模4中设置了弹性顶料板2,结构与

落料模相似，弯曲时凸模1与弹性顶料板将定位好的坯料先压紧，凸模继续下行，将其余

材料拉入凹模成形；凸模回程，制件顶出。凸模工作时凹模的侧面起到限位挡块作用，使

凸模单侧受力得到平衡，也不易移位。由于坯料始终处于压紧状态，定位精度高。因此可

得到很平整的高精度制件，特别适宜压制薄而软的材料。对于图示中不容易定位的制件，

这种模具也有很大的优越性。这种模具的缺点是结构较复杂，制造成本较高。

制件展开图

L

制件图

图7.14V形件精弯模图7.1590°角V形件精密弹压弯曲模

1—凸模；2一支架；3一定位板；4一活动凹模；1—凸模；2—弹性顶料板；3—凹模镶件；4—凹模

5一钱链；6—靠板模柄；7—弹性顶杆

2.L）形件弯曲模（2角同时弯曲）

图7.16（a）所示为常见的U形件弯曲模。弯曲时，坯料被压在凸模1和顶料板4之间，

两端材料沿凹模圆角滑动并弯曲；凸模回程时，顶料板将制件顶出（由于材料的回弹作用，

制件一般不会留在凸模上）。对于精度要求不高的中小件，可以采用图7.16（b）所示的简单结

构，利用凹模的止口将回弹的弯曲件刮下，向下出件。

当U形件的外侧（或内侧）尺寸要求较高时，可采用图7.17所示的结构。这种凹模（或凸

模）做成活动结构，可随料厚的变化自动调整凸模（或凹模）横向尺寸，在行程末端可对侧边

和底部进行校正。

为了控制回弹、偏移等缺陷，还可以采用3.4节介绍的方法。

图7.18所示为弯曲角大于90°的U形件弯曲模。凸模下行先将坯料压成U形，凸模

继续下行，底平面迫使转动凹模转动，利用侧压力压弯成小于90°的制件角。凸模上升，

220冲压工艺与模具设计

图7.16一般U形件弯曲模

1—凸模；2—定位板；3—凹模；4—顶料板

图7.17有校正作用的U形件弯曲模

3.1「形件弯曲（多角弯曲）模

图7.19所示为形件一次成形弯曲模。从图7.19可以看出，在弯曲过程中凸模的肩

部妨碍了坯料的运动，凹模口部圆角对材料压力增大，导致摩擦力加大，使弯曲件侧壁容

易擦伤和变薄。弯曲件内应力增大，其结果可能造成两肩部与底面不平行。特别是材料厚、

硬度高、弯曲件直壁高、圆角半径小时，这一现象更为严重。

图7.18弯曲角大于90°的U形件弯曲模图7.191「形件一次成形弯曲模

222冲压工艺与模具设计

图7.20为二次成形弯曲模，第1套模具先将坯料弯成U形，第2套模具最后成形。由

于弯曲件高度女决定了第2套模具的凹模的壁厚，为了保证凹模有足够的强度，应使

(12〜15)/。

图7.21为U形件二次弯曲复合模。模具结构的最大特点为设置了凸凹模1,凸凹模下

行，先将坯料通过凹模2压弯成U形，凸凹模继续下行与活动凸模3作用，最后压弯成

形。制件由于回弹的作用一般会留在凸模内，然后经顶件块5顶出。这种结构需要凹模下

腔空间较大，否则影响先压弯部分材料的转动。

图7.201「形件二次成形弯曲模图7.21-形件二次弯曲复合模

1一凸凹模；2—凹模；3—凸模；4—顶杆；5一顶件块

4.Z形件弯曲模

Z形件弯曲可以采用V形件的弯曲模分两次完成，但效率低，且多次定位会导致制件

精度低。图7.22(a)所示模具结构，由于没有压料装置，压弯时坯料易偏移，只适用于精度

不高的制件。图7.22(b)所示模具结构中有弹性顶板1和定位销2,能有效防止坯料的偏移。

反侧压块3的作用能克服凸、凹模之间的水平方向错位力，同时也为顶板导向，防止其窜动。

图7.23所示为用于两处弯曲角均为90°的Z形件的弯曲模。弯曲模工作前，活动凸模

9在橡皮7的作用下与凸模4端面齐平，弯曲时活动凸模与顶板1将坯料夹紧(橡皮的弹力

足够大)，上模下行，推动顶板下移，使坯料左端弯曲。当顶板接触下模座11后，橡皮被

压缩，则凸模4相对于活动凸模继续下移，将坯料右端弯曲成形。当压块6与上模座5相

碰时，整个制件得到校正。受橡皮弹力限制，此模不宜弯曲厚板。

图7.22Z形件弯曲模图7.2390。Z形件弯曲模

I一顶板；2—定位销；3一反侧压块；4—凸模；5—凹模1一顶板；2—定位销；3一反侧压块；4—凸模；

5一上模座；6—压块；7—橡皮；8—凸模托板;

9一活动凸模；10—凹模；11一下模座

5.圆形件弯曲模

半圆形件成形可以采用U形件弯曲模结构。对于圆心角大于180。的圆形件，直径大

小不同，弯曲方法也不同，模具结构有很大差异。

(1)小圆形件弯曲模

直径小于5mm的圆形件一般称为小圆形弯曲件，成形工序为先弯成U形，再将U形

件推弯成圆形(如图7.24所示)，若制件的精度要求高，在第2次弯曲时，可在制件中配以

芯轴，起到整形的效果。

图7.24小圆形件二次弯曲示意图

1一凸模；2—凹模

图7.25(a)是小圆形件一次弯曲模示意图，采用侧楔机构。凸模为圆轴形芯棒3,芯棒

与滑块6连接，冲压时上模下行，芯棒在弹压力作用下将坯料压成U形，上模继续下行，

侧楔7推动活动凹模8向芯棒平行移动，将U形件弯成圆形。制件从垂直图面方向抽出。

这种结构只适宜于薄而软的材料。

图7.25(b)所示为将二次弯曲复合在一起的弯曲模。工作时，上模下行，压板2在弹性

元件的作用下先将滑块6压下，安装于滑块6上的芯棒3将坯料压成U形。上模继续下行,

凸模1将U形推弯成圆形。

图7.25小圆形件一次弯曲模

1—凸模：2—压板；3—芯棒：4—坯料；5—凹模；6—滑块；7一侧楔；8—活动凹模

(2)大圆形件弯曲模

大圆形件弯曲可以采用3道单工序弯曲成形(如图7.26所示)，这种方法生产率低，但

224冲压工艺与模具设计

模具强度好，适合于板料厚度较大的制件。

图7.26大圆形件三次弯曲模

如果第1道成形将材料预弯成3个圆心角为120°的波浪形，再用第2副模具弯成圆

形，那么只需两副模具即可（如图7.27所示）。但第2副模具中凸模为悬臂结构，刚性较差,

因此只适用于大孔和相对壁厚较小的制件。

（a）首次弯曲（b）二次弯曲

图7.27大圆形件两次弯曲模

1—凸模；2—凹模；3—定位板

图7.28所示也是大圆一次弯曲模。该模具设有摆动式凹模3,摆动式凹模的口部起第

一次弯曲的凹模作用，凸模2下行先将坯料压成U形，凸模继续下行，坯料接触摆动式凹

模底部后，在压力作用下，摆动式凹模绕转轴4转动，将U形件弯成圆形。活动式支承1

能改善凸模的受力状况，也方便了制件的取出。这种结构生产效率较高，但由于材料的回

弹，在制件的合缝处会留有缝隙和少量直边，制件精度差，模具结构也较复杂。

图7.28摆动式凹模大圆一次弯曲模

1—活动式支承；2—凸模；3—摆动凹模；4—转轴；5一顶板

226冲压工艺与模具设计

(3)推弯式卷圆模

推弯式卷圆模一般用于弯制较小直径的圆形件，如较链的圆管等。图7.29(a)所示为典

型的立式卷圆模结构。图7.29(b)所示为卧式卷圆模结构，设置了压料装置，凸模3不仅起

压料作用，还兼有凹模的作用。工作时，凸模先将坯料压紧，上模继续下行，在斜楔1的

作用下活动凹模2水平移动，将坯料头部推弯成圆形。这种模具操作方便但结构复杂。

(a)立式卷圆模(b)卧式卷阚模

图7.29立式卷圆模与卧式卷圆模

1一斜楔；2一活动凹模；3—凸模；4一弹性元件

6.其他形式的弯曲模

弯曲件的形状种类繁多，不可能有一个统一不变的弯曲方法，只能针对不同的弯曲件,

从它的形状、精度、批量、材料性能等方面来统筹考虑设计不同的模具。对于一些复杂形

状的弯曲件，也可以利用凹模(或凸模)的摆动、转动和滑动，使坯料在压力机滑块下压时,

一次弯曲成形。但这类弯曲模也存在一个弊病，这就是弯曲回弹较大，很难实现校正弯曲。

图7.30所示为一种C形件的弯曲模。该模具的结构与图7.28相似。件6为摆动式凹

模，坯料靠导正销3和定位销4定位。工作时，凸模2下行，将坯料压紧并弯曲成U形，

凸模继续下行，顶件器5下沿压紧凹模，两凹模绕芯轴9旋转并将坯料再次压弯成形。回

程时，安装于凹模下的顶销10将凹模复位，制件从凸模上抽出。

水平运动的弯曲模

1一模柄；2—凸模；3—导正销；4一定位销；5一顶件器；6—摆动式凹模；

7—模框；8—顶杆；9—芯轴；10—顶销；11—弹簧；12一下模座

图7.32所示为带摆动凸模的弯曲模，利用摆动式凸模的复合运动实现成形，上模下行

先将坯料弯成。形（在这里凸模实际起凹模的作用），上模继续下行，凹模斜面推动摆动式

凸模向中心运动压弯坯料成形。

图7.33所示为带摆动凹模的弯曲模。凸模下行将坯料先压成U形，凸模继续下行，摆

动式凹模转动将坯料最终成形。

图7.32带摆动凸模的弯曲模图7.33带摆动凹模的弯曲模

1—摆动凸模；2—压料装置；3—凹模1—凸模；2—定位板；3一摆动凹模

7.2.2.2级进弯曲模

图7.34是一副级进弯曲模，除了二次弯曲外，它还完成了切断和冲孔工序。工作时，

上模下行，坯料切断并弯成第一个90。角，带料继续进给，以挡料销3定位将第一件制件

切断并弯曲第2个90。角，同时完成第2件制件的第1次弯曲，上模继续下行冲小孔，回

程时弹性顶件板将制件顶出。

图7.34级进弯曲模

1、8一凸模；2—冲孔凹模；3一挡料销；4、7一凹模；5—顶料板；6一冲孔凸模

228冲压工艺与模具设计

7.2.3拉深模

拉深模根据工序组合情况不同可分为单工序拉深模、复合工序拉深模和级进拉深模。

拉深模的主要构件为凸模、凹模和压边圈。最适合拉深的设备为带顶出缸的油压机和双动

压力机。一般工厂使用的压力机多为单动压力机用拉深模。

7.2.3.1单动压力机用拉深模

1.首次拉深模

图7.35所示为最简单、最典型的无压边首次拉深模。该模具没有压边圈，只适用于板

料相对厚度较大、拉深系数较大的拉深件。凸模上钻有排气孔，避免了脱模时制件内腔中

负压的影响。为了使制件从凹模下面直接落下，设置了弹性卸料器。弹性卸料器由被分割

成2件或3件的环状体构成，内孔与凸模紧贴，便于将制件卸下。一般的拉深件口部都会

有不同程度的回弹，口部的外径略大于凹模内孔。利用这一条件可以将拉深凹模内孔设计

一锐角出口，可以很方便地将制件卸下。

这种凸模在上、凹模在下的拉深模称正装式拉深模。

图7.36所示为带压边装置的正装式拉深模，可以方便地拉深带凸缘的制件，厚板、薄

板材料均可使用，脱料很方便。由于弹性元件的高度受到模具闭合高度的限制，因而这种

结构形式的拉深模只适用于拉深深度不大的制件。

图7.35无压边首次拉深模

I一凸模；2一定位板；3—凹模；4—卸料器；5一弹簧

图7.37所示为带锥形压边装置的倒装式拉深模，压边装置的弹性元件安装于模具下面,

不受设备空间高度的限制，工作行程可以较大，因而可以拉深深度较大的制件，锥形压边

装置可以减小极限拉深系数。此模具结构放置坯料不方便，如拉深系数能满足要求，压边

圈可采用平面结构。此类模具应用相当广泛。

2,后续各次拉深模

后续各次拉深模在基本结构上与首次拉深模相同，不同之处在于坯料的定位。

图7.38所示为有压边装置的倒装式后续拉深模。压边圈为带凸缘的管状，外径比待拉

深的工序件内孔略小，作为定位面。这种结构可以拉深深度较大的制件，特别是较长的薄

壁制件。

图7.36带压边装置的正装式拉深模图7.37带锥形压边圈的倒装式拉深模

1一螺钉；2—拉深凸模；3—压边圈；1一上模座；2—推杆；3一推件板；4一锥形凹模;

4一定位板；5—拉深凹模5—限位柱；6—锥形压边圈；7—拉深凸模；

8—凸模固定板；9一下模座

工序件

中

二次拉深件

图7.38有压边装置的倒装式后续拉深模

1—推件板；2—拉深凹模；3—拉深凸模；4—压边圈；5一顶杆

7.2.3.2双动压力机与单动液压机用拉深模

使用双动压力机，拉深模的压边圈可安装在外滑块上，拉深过程中，模具的压边圈压

住坯料后不再运动，安装于内滑块上的凸模继续下行，完成拉深(参见图4.19)。

在单动液压机上广泛使用结构较简单的倒装式拉深模(参见图1.28(b)),压边力由下油

缸提供。由于压边力可调，拉深速度可调，因此可拉深较复杂的制件。

230冲压工艺与模具设计

7.2.3.3几种含有拉深工序的典型复合模

图7.39所示为落料拉深复合模。其结构与落料、冲孔复合模相似。工作时，上模下行

先将坯料落下，经压边圈压紧后进入凹模拉深，上模回程，推件板将制件推出。拉深凸模

的上端面一定要低于落料凹模的上平面，以保证能先落料再拉深。这种模具需要使用较大

的设备，因为落料工序已消耗了一部分能量。

图7.39落料拉深复合模

1一顶杆；2—压边圈；3—凸凹模；4一推杆；5一推件板；6一卸料板；7—落料凹模；8一拉深凸模

图7.40所示为一副再次拉深、冲孔、切边复合模。为了有利于本次拉深变形，减小本

次拉深时的阻力，在本次拉深前的工序件底部角上已拉出45°的锥面。本次拉深模的压边

圈1与工序件的内形完全吻合。模具在开启状态时，压边圈1与拉深凸模8处在同一水平

位置。加工时，将工序件套在压边圈上。随着上模下行，先进行拉深。为了防止压边圈将

工序件压得过紧，该模具采用了限位螺栓9。到行程快终了时，模具上部的推件板4与冲

孔凸模7对制件底部完成压凹与冲孔，而模具下部也同时完成切边。冲压结束，由安装在

下模座下的弹顶装置通过压边圈将制件（由于外径有回弹）及切边废料顶出，制件若卡在凹

模中，则可由装在上模部分的推件装置推出。

图7.40再次拉深、冲孔、切边复合模

1—压边圈；2—凹模固定板；3—冲孔凹模；4一推件板；5—冲孔凸模固定板；6一垫板；7—冲孔凸模;

8—拉深凸模；9—限位螺钉；10—螺母；11—垫柱；12—拉深、切边凹模；13一切边凸模；14—固定板

本模具采用的切边方法比较特殊，其工作原理(拉深间隙与切边时的冲裁间隙的尺寸关

系)如图7.41所示。在拉深凸模下面固定有带锋利刃口的切边凸模，而拉深凹模则同时起切

边凹模的作用。切边凸模与拉深凹模的配合间隙很小，一般为(0.02〜0.04)mm。由于切边凹

模没有锋利的刃口，所以，这种切边方法也称为挤边，切下的废料拖有较大的毛刺。这种

挤边方式有一很大优点，即通过调整拉深凸模的高度，能得到高精度的制件高度(〃)尺寸(一

般可以控制在0.1mm之内)，这是很多切断方式达不到的。

(a)带锥形口的拉深凹模(b)带圆角的拉深凹模

图7.41筒形件的挤边原理

1—拉深凸模；2—拉深切边凹模；3一切边凸模;

Z一拉深间隙；Z>«/2一冲裁间隙

为了保证模具工作零件的配合精度，该类模具最好使用滚珠导套模架。挤边方式的切

边凸模刃口易崩、易磨损，因此凸模材料一般应选用高速钢或Crl2,甚至是YG20硬质合

金。为了便于制造、修磨，拉深凸模、切边凸模、冲孔凹模和拉深、切边凹模均采用镶拼

结构，用螺钉紧固。

图7.42所示为落料、正-反拉深复合模。这类模具结构很紧凑。在一副模具中一个工

位就完成落料、正-反拉深工序，有很高的生产效率。由于采用了正-反拉深复合工艺，因

此一次就能拉出高度较大的制件。模具中设置了两件凸凹模1、3,设计时应考虑凸凹模的

强度，一般适用于薄板、软材料的拉深件。

232冲压工艺与模具设计

图7.42落料、正-反拉深复合模

1一落料拉深凸凹模；2—反拉深凸模；3一拉深凸凹模；4一卸料板；5—导料板；6—压边圈；7—落料凹模

7.2.4复合模、级进模的多工序组合方式

复合模、级进模有多种工序组合方式。表7.1、表7.2分别列出了多种工序组合方式的

示例。

表7.1复合模多种工序组合方式示例

234冲压工艺与模具设计

表7.2级进模多种工序组合方式示例

冲孔、弯曲、切断冲孔、翻边、落料

冲孔、切断、弯曲冲孔、压印、落料

连续拉深、冲孔、

冲孔、翻边、落料

落料

7.3冲模零件与模具材料

7.3.1冲模零件分类

按所发挥的功能，冲模零件一般可分类如下（表7.3）。

(1)工作零件——直接作用于制件的零件，也是最重要、最基本的零件。

(2)支承零件一冲模的基础件。通过它将冲模的各类零件组合到适当的位置或将冲

模与压力机连接。

(3)定位零件一确定被加工的坯料/工序件/半成品在冲模中正确位置的零件。

(4)压料、卸料及出件零件一把卡在凸模上和凹模孔内的废料/冲压件脱卸掉或顶出

的零件。它们的作用是保证冲压工作能连续进行，压料零件还起到对冲压件施加压力的作用。

表7.3冲模零件的分类组成

发

挥

序

零件名称零件归类作注部分相应标准代号

号

用

1凸模(含镶块)JB/T5825-5829,JB/T8057

2凹模(含镶块)工作零件JB/T5830,JB/T8057,JB/T7643

3凸凹模

4挡料销JB/T7649

5导正销JB/T7647

6导料板(导尺)工JB/T7648

定位零件艺

7定位销(定位板)

结

8侧压装置含侧压板、弹簧等JB/T7649

构

9侧刃JB/T7648

部

10卸料板分

11压料板含压边圈

12顶件器

压料、卸料

13推件器

及出件零件

14顶销、推杆JB/T7650

15弹性元器件弹簧、橡皮、氮气缸等JB/T7650

16废料切刀JB/T7651

17导柱GB/T2861,JB/T7187,JB/T7645

18导套含自润滑导套、滚珠导GB/T2861,JB/T7187,JB/T7645

导向零件套等

19导板含斜楔机构等

20导筒

21上、下模座辅GB/T2855-2857,JB/T7642,

助

JB/T7184

结

22模柄JB/T7646

支承零件构

23凸、凹模固定板JB/T7643-7644

部

24垫板分JB/T7643-7644

25限制器

26螺钉GB70

27销钉GB119

紧固零件

28托料架

及其他

29其他起重柄、自动模的传动

零件

(5)导向零件一保证冲压过程中凸、凹模间隙均匀，保证模具各部分运动精度的零件。

(6)紧固零件一各类连接与紧固零件，一般为标准件。

236冲压工艺与模具设计

（7）其他零件——起便于搬运、操作，保障安全等作用的零件。

并非所有的冲模都需要具备以上各类零件。如简单冲模，它可能只需要凸、凹模即可（固

定零件与工作零件可复合在一起）。同一种零件也可能兼有几种用途，如拉深模中的压边圈

就兼有卸料的作用。

模具零件还可划分为工艺结构部分和辅助结构部分。工艺结构零件直接参与完成冲压

工艺过程并和坯料直接发生作用，是组成模具的最基本要素；辅助结构零件对模具完成工

艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用，这些零件有一定的替换性。

7.3.2凸模组件

1.凸模结构

凸模由工作部位和安装部位组成，图7.43为凸模的几种常见的结构形式。凸模常用的

固定方法有鲫接、台阶固定、螺钉连接、粘结剂浇注固定等。

图7.43（a）所示为直通式（钾接固定）凸模，其工作部分和固定部分的形状与尺寸相同，

可以采用成形磨削或线切割加工，加工方便。钏接端预留一定长度,硬度不能超过50HRC（-

般采用局部热处理，也可采用整体淬火、然后将钏接端高温回火的办法降低硬度），便于钏接。

凸模与固定板配合选用N7/h6、P7/h6o这种凸模在薄板、小尺寸的非圆形冲压件中应用较多。

图7.43（b）所示为台阶式固定凸模，其工作部分和固定部分的形状与尺寸可以不相同，

工作部分可以是异形，固定部分一般做成圆形或矩形，凸模与固定板配合选用H7/m6o这

种凸模可以适应较大的卸料力。

图7.43（c）、（d）所示为大尺寸凸模，用螺钉直接与模座连接（不用固定板和垫板），用销

钉或止口限制水平方向移动。

图7.43凸模的几种常用结构形式

1一垫板；2—凸模固定板；3—直通式凸模；4—台阶式凸模；5—防转销；6一上模座

对于小凸模，还可以采用粘结剂固定（如图7.44所示）。粘结剂固定可以弥补凸模固定

板固定孔加工精度的不足。装配时先将凸、凹模