冲压工艺与模具设计完美课课件.ppt

1、冲压工艺与模具设计第2章 冲裁工艺与模具设计 教学目标：本章介绍冷冲压模具设计的重要内容，也是最基础的内容。通过本章的学习，将达到能设计中等复杂程度冲裁模具的水平。为此，应了解冲裁变形过程及冲裁端面的特征；掌握冲裁间隙对冲裁件精度和模具的影响；掌握确定合理冲裁间隙的方法；掌握排样方法，学会确定条料宽度；掌握冲裁力及压力中心的计算。第2章 冲裁工艺与模具设计 教学重点和难点：各种模具及其组成零件的结构及特点；冲裁模的设计步骤及模具刃口尺寸的计算。第2章 冲裁工艺与模具设计 案例导入：要大批量冲制如下图所示的工件(材料为08F，材料厚度为2mm，制件精度为IT14级)，应选择何种模具？如何提高板料

2、的材料利用率？凸模和凹模的间隙应是多少？如何计算凸模和凹模刃口尺寸和公差？模具主要零件的结构及尺寸如何设计？如何选择标准模架和选用压力机？第2章 冲裁工艺与模具设计第2章 冲裁工艺与模具设计 2.1 冲裁变形过程分析冲裁变形过程分析 2.2 冲冲 裁裁 间间 隙隙 2.3 冲裁模刃口尺寸计算冲裁模刃口尺寸计算 2.4 冲压力及压力中心计算冲压力及压力中心计算 2.5 冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性 2.6 排排 样样 2.7 精精 密密 冲冲 裁裁 2.8 模模 具具 设设 计计 2.9 冲裁模的设计步骤冲裁模的设计步骤 2.10 冲裁模设计实训冲裁模设计实训 习题与练习习题与练习 2.1 冲裁

3、变形过程分析u2.1.1 冲裁变形过程 u2.1.2 冲裁断面特征 2.1 冲裁变形过程分析 冲裁是利用模具在压力机上使板料沿一定轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切等多种工序。落料和冲孔是两种最基本的冲裁形式。从板料上冲下所需形状的零件(或毛料)叫落料；在工件上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)叫冲孔。2.1 冲裁变形过程分析图2-1 平板垫圈 2.1.1 冲裁变形过程 如图2-2所示变形过程:如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下3个阶段。1.弹性变形阶段 见图2-2(a)。在凸模和凹模压力的作用下，板料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形。2.塑性变形阶段 见

4、图2-2(b)。间隙越大，弯曲和拉伸变形也越大。3.断裂分离阶段 见图2-2(c)、(d)、(e)。2.1.1 冲裁变形过程2.1.2 冲裁断面特征 断面分析：圆角带；光亮带；断裂带；毛刺区。2.1.2 冲裁断面特征 圆角带a：当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙，形成圆角带。材料的塑性越好、凸模和凹模的间隙越大，圆角带也越大。光亮带b：当刃口切入材料后，材料受到凸模和凹模剪切应力和挤压应力的作用而形成光亮垂直的断面。通常光亮带占整个断面的1/21/3。断裂带c：是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面。毛刺区d：毛刺。2.2 冲 裁 间 隙

5、2.2.1 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响 2.2.2 冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 2.2.3 冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶件力的影响 2.2.4 冲裁间隙对模具寿命的影响 2.2.5 合理间隙值的确定 2.2 冲 裁 间 隙 冲裁模凸模与凹模刃口部分横向尺寸之差成为冲裁间隙，用Z表示：式中：Z-冲裁间隙（mm）；Dd-凹模尺寸（mm）；Dp-凸模尺寸（mm）。pdDDZ2.2 冲 裁 间 隙 图2-4 冲裁间隙 方案一：采用复合模加工。2 凸、凹模刃口尺寸的计算(26)凸模与凸模固定板之间采用()配合，装配后将凸模端面与固定板一起磨平。这两种结构都是采用阶梯式，凸模强度刚性较好，

6、装配修磨方便，其安装部分做成台肩，便于固定，保证工作时凸模不被拉出，适用于卸料力较大的场合。3 模具主要零部件的设计冲裁模凸模与凹模刃口部分横向尺寸之差成为冲裁间隙，用Z表示：冲裁力+卸料力+推料力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。制件精度：IT14级。9 冲裁模的设计步骤1 冲裁变形过程分析设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。2 冲 裁 间 隙在4个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。压力机公称压力的确定(50)使用导正销的目的是消

7、除_和_或_等粗定位的误差。下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大4050mm。(2)冲裁变形的过程大致可分为_、_、_三个阶段。它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切等多种工序。2.2.1 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响 在4个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。塑性较差的材料容易断裂，材料被剪切不久就会出现裂纹、分离，使断裂带增宽，而光亮带和圆角带所占的比例较小，毛刺也较小。材料塑性较好，冲裁时裂纹出现得较晚，材料被剪切的深度较大，光亮带所占的比例就大，圆角和毛刺也大。冲裁间隙对冲裁件断面的影响如图2-5所示。在设计和制造模具时，应使冲裁间隙保持在一个合理的范围之内。

8、2.2.1 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响 图2-5 冲裁间隙对冲裁件断面的影响2.2.2 冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度，是指冲裁件的实际尺寸与图纸上的基本尺寸之差。差值越小，精度越高。这个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。2.2.3 冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶件力的影响 随着间隙的增大，材料在冲裁时所受的拉应力将增大，材料容易断裂分离，冲裁力有一定程度的降低。但在正常情况下，间隙对冲裁力的影响并不很大。间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的15%25

9、%时，卸料力几乎降到零。但间隙继续增大时会引起毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力的迅速增大。2.2.4 冲裁间隙对模具寿命的影响 冲模失效的形式一般有磨损、崩刃、变形、胀裂和折断。冲裁力主要集中在凸模和凹模的刃口部分。刃口变形和端面磨损加剧，甚至崩刃。所以为了减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。若采用小间隙，就必须提高模具的硬度和耐磨性，提高模具的制造精度，冲裁时采用良好的润滑，以减小磨损。2.2.5 合理间隙值的确定 因此，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。这个间隙范

10、围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙(Zmin)，最大值称为最大合理间隙(Zmax)。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Zmin。确定合理间隙值有理论确定法和经验确定法两种。1.理论确定法 2.经验确定法2.3 冲裁模刃口尺寸计算 u2.3.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则 u2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 2.3 冲裁模刃口尺寸计算 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。所以，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。2.3.1 凸、凹模刃口尺寸计算原

11、则 冲裁件的断面带有锥度，在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。在模具的使用过程中，凸模和凹模的刃口会产生磨损，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越来越大。所以，在计算凸模和凹模的刃口尺寸时，落料和冲孔应区别对待，遵循的原则如下。(1)由于落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔件孔的尺寸由凸模尺寸决定，故设计落料模时，设计落料模时，先确定凹模刃口尺寸，再以凹模为基准，间先确定凹模刃口尺寸，再以凹模为基准，间隙取在凸模上，即凸模尺寸以凹模尺寸减去隙取在凸模上，即凸模尺寸以凹模尺寸减去冲裁初始间隙来确定冲裁初始间隙来确定；。按结构的不同，卸料装置分为刚性卸料装置和弹压卸料装置两种。精密冲

12、裁之所以能获得尺寸精度高、断面质量好的冲裁件，其机理主要是改变冲裁条件，以增大变形区的静水压力，使板料处于三向压应力状态，抑制材料裂纹的产生。(8)冲裁件外形和内形有较高的位置精度要求，宜采用()。搭边还可_，提高生产率；导柱下端面与下模座下平面之间应留23mm距离，以保证模具在压力机工作台上的安装固定；掌握冲裁力及压力中心的计算。1 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响活动挡料销的常见结构如图2-42所示。固定挡料销又分为圆头挡料销(见图2-41(a)和钩形挡料销(见图2-41(b)两种。2 模具类型的确定二是在与条料送进方向垂直的方向上的定位，目的是保证条料沿正确的方向送进，通常称为送料导向，常

13、用的零件有导料销、导料板、侧压板等。(14)侧刃与导正销共同使用时，侧刃的长度应()步距。所以，在计算凸模和凹模的刃口尺寸时，落料和冲孔应区别对待，遵循的原则如下。若冲裁件工艺性较差，则应建议设计部门或人员做必要的修改。图2-42(b)为回带式活动挡料销，其销头对着送料方向带有斜面，送料时条料搭边碰撞斜面使挡料销抬起，当搭边越过后，弹簧使挡料销复位，将条料后拉，使搭边抵住挡料销而定位。采用弹性卸料装置和上出料方式冲裁时，冲压力等于_之和。冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.冲裁力+卸料力B.10 冲裁模设计实训(2)考虑

14、到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围的较小尺寸的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。不论是落料还是冲孔，冲裁间隙都取最小合理间隙值。(3)确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。一般来说，模具制造精度比制件精度高34级。冲压件的尺寸公差和冲模刃口尺寸公差都应按“入体”原则标注为单向公差，即落料件和凸模刃口尺寸上偏差为零，下偏差为负；冲孔件和凹模刃口尺寸上偏差冲孔件和凹模刃口尺寸上偏差为正，下偏差为零为正，下偏差为零。若磨损后不变化的尺寸(

15、如两孔中心距等)，应按双向对称标注。2.3.1 凸、凹模刃口尺寸计算原则 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 由于模具的加工方法不同，凸模与凹模刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两种情况。d0)(pxdd凸dd0min0min)Zx()Z(ddd凸凹()x(1 9)mm工件制造公差，尺寸系数 表。对于冲孔工序,孔尺寸为:maxmindpZZ-Dd0)D(Dx凹0min0min)ZD()ZD(Dppx凹凸()x(1 9)mm工件制造公差，尺寸系数 表。:对于落料工序,工件尺寸为:2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 例2-1 冲制如图2-8所示的工件，其材料为08钢，料厚t=1mm，试计算凸模

16、和凹模刃口尺寸和公差。2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 图2-8 零件图 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算(a)冲裁件 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 图2-9 落料时的冲裁件和凹模 确定合理排样方法，计算材料利用率和有侧压装置的条料宽度，并画出排样图；由于模具的加工方法不同，凸模与凹模刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两种情况。(7)冲制一工件，冲裁力为F，采用刚性卸料、下出件方式，则总压力为()。(12)精密冲裁的机理是什么？它与普通冲裁有何不同特点？二是在送料方向上的限位，控制_，称为送料定距。1 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响图2-34(c)为用于较小直径的凸模，为了改善凸

17、模强度，在其中部增加了过渡阶梯。冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。(38)为了实现小设备冲裁大工件或使冲裁过程平稳以减少压力机的震动，常用_法来降低冲裁力。制件精度：IT14级。3 模具主要零部件的设计02mm)，从而使导向精度高，运动平稳，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的硬质合金模、薄材料的冲裁模以及高速精密级进模。(33)无废料排样是沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何_，冲裁件的质量要差一些，但材料的_高。冲裁力主要集中在凸模和凹模的刃口部分。螺钉最好采用内六角螺钉，其优点是紧固牢靠，螺钉头沉入模板内，模具外形比较美观。欲保证冲压件的形位精度

18、，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。半精密冲裁包括小间隙圆角刃口冲裁、负间隙冲裁、上下往复冲裁等。(9)冲裁规则形状的冲件时，模具的压力中心就是冲裁件的几何中心。对于冲孔工序,孔尺寸为这两种结构都是采用阶梯式，凸模强度刚性较好，装配修磨方便，其安装部分做成台肩，便于固定，保证工作时凸模不被拉出，适用于卸料力较大的场合。2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算(a)冲裁件 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算(b)凸模 图2-10 冲孔时的冲裁件和凸模 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 例2-2 冲裁如图2-11所示的制件，材料为10钢，料厚0.8mm，用配作方法加工冲模，试确

19、定落料模具刃口尺寸和公差。解：因为制件的冲裁属于落料，故先确定凹模的刃口尺寸，然后再以凹模为基准件配作凸模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况。2.4 冲压力及压力中心计算 u2.4.1 冲压力计算 u2.4.2 压力中心计算 2.4 冲压力及压力中心计算 平刃冲裁：F-冲裁力(N)L-冲裁轮廓总长(mm)，t-材料厚度(mm),-材料抗拉强度(MPa)bLtFb2.4.1 冲压力计算 冲压力是指冲裁过程中冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。它是在模具设计时选择冲压设备和校核模具强度的重要依据。1.冲裁力的计算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。通常说的冲

20、裁力是指冲裁力的最大值。2.4.1 冲压力计算 2.卸料力、推件力和顶件力的计算 为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力，用FX表示；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力，用FT表示；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力，用FD表示，如图2-12所示。kF?Fk系数2.4.1 冲压力计算 图2-12 卸料力、推件力和顶件力 2.4.1 冲压力计算 3.压力机公称压力的确定 冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲压力(FZ)。FZ为冲裁力和与冲裁力同时发生的卸料力、推件力或顶件力的总和。2.4.2 压

21、力中心计算 模具的压力中心也就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。所以，在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与压力机滑块中心重合。L=h1+h2+t+(1520)mm图2-35(a)采用台肩固定，图2-35(b)采用铆接固定。(17)凸模和凹模有哪几种类型？常采用什么方式固定在模具上？(16)为了保证凹模的壁厚强度，条料定位宜采用

22、()。搭边还可_，提高生产率；(32)减少工艺废料的措施是：设计合理的_，选择合理的_和合理的搭边值；精密冲裁之所以能获得尺寸精度高、断面质量好的冲裁件，其机理主要是改变冲裁条件，以增大变形区的静水压力，使板料处于三向压应力状态，抑制材料裂纹的产生。冲裁是利用模具在压力机上使板料沿一定轮廓形状产生分离的一种冲压工序。当卸料板仅起卸料作用时，卸料板与凸模的单边间隙一般取0.因而只适用于精度_的冲裁件的冲压。常见的圆形凸模如图2-34所示。1 工艺方案的确定影响冲裁件尺寸精度的因素有_、材料_、工件的_、材料的_等，其中_起主导作用。(33)无废料排样是沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何_，冲

23、裁件的质量要差一些，但材料的_高。4 冲裁间隙对模具寿命的影响冲裁件尺寸大或者有尖突复杂形状时，搭边值取_；在一张完整的排样图上，还应标注条料宽度、条料长度、板料厚度、端距、步距、搭边值(见图2-61)。1 冲裁变形过程分析所以，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。不论是落料还是冲孔，冲裁间隙都取最小合理间隙值。2.5 冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。良好的冲裁工艺性是指在满足冲裁件使用要求的前提下，能用普通的冲裁方法，在生产率较高、模具寿命较长、成本较低的条件下稳定地获得合格质量的冲裁件。因此，在开始设计冲裁模之前，首先应进行冲裁件的工艺

24、性分析，审查冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度要求、材料性能及厚度等方面是否符合冲裁的工艺要求，力求使其具有良好的冲裁工艺性。2.6 排 样 u2.6.1 冲裁排样 u2.6.2 搭边值和条料宽度的确定 u2.6.3 材料利用率的计算 2.6 排 样 制件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理排样对于提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及提高模具寿命具有十分重要的意义，是模具设计的重要内容之一。2.6.1 冲裁排样 根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为3种，如图2-17所示。(1)有废料排样：图2-17(a)。沿制件全部外形冲裁，制件与制件之间、制件与条料侧边之间都留有搭边废料。因此

25、精度高，并且模具寿命也高，但材料利用率低。(2)少废料排样：图2-17(b)。沿制件部分外形切断或冲裁，只在制件与制件之间或制件与条料侧边之间留有搭边。材料利用率较高。(3)无废料排样：图2-17(c)。制件周围无任何搭边，制件由切断条料直接获得。材料利用率最高。2.6.1 冲裁排样 2.6.1 冲裁排样 2.6.1 冲裁排样 2.6.1 冲裁排样 续表2.6.2 搭边值和条料宽度的确定 1.搭边 排样时制件之间以及制件与条料侧边之间留下的工排样时制件之间以及制件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差，确保冲出合格的制件；二是保证条料具有一定的刚度，便于条料

26、送进，从而提高劳动生产率。一般来说，硬材料的搭边值比软材料、脆材料的搭边值要小一些；制件形状大而复杂、圆角半径较小时，搭边值取大些；材料越厚，搭边值越应大些；用手工送料，有侧压装置时，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；弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。掌握冲裁力及压力中心的计算。最终选择的模具结构类型，不仅要满足冲裁件精度和生产率的要求，还应满足制造容易、使用方便、操作安全、成本低廉等要求。()(6)计算总冲裁力、闭合高度、压力中心，选择压力机的型号。冲裁件如图2-62所示。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。二是保

27、证条料具有一定的刚度，便于条料送进，从而提高劳动生产率。()图2-12 卸料力、推件力和顶件力(14)影响冲裁件尺寸精度的因素有两大方面，一是_，二是冲裁结束后冲裁件相对于_尺寸的偏差。(3)若多工序冲裁件采用级进模冲裁时，为了便于送料和定位，应先冲孔或冲缺口，然后以冲出的孔为后续工序定位，最后进行落料或切断，将冲裁件与条料分离。若冲裁件工艺性较差，则应建议设计部门或人员做必要的修改。t-材料厚度(mm),采用弹性卸料装置和上出料方式冲裁时，冲压力等于_之和。3 模具主要零部件的设计圆头挡料销结构简单，制造容易，广泛用于冲制中、小型冲裁件的挡料定距。在设计和制造模具时，应使冲裁间隙保持在一个合

28、理的范围之内。1 工艺方案的确定它结构简单，便于制造，成本低廉，但生产率和冲裁精度都较低。(5)选择和确定模具的主要零部件的结构与尺寸。2.6.2 搭边值和条料宽度的确定 2.条料宽度 1）送料时在一侧导料板装有侧压装置时，计算公式如下：0maxmaxBD2)B2aBcDac1条料宽度：（导料板之间的距离：2.6.2 搭边值和条料宽度的确定 图2-18 有侧压装置的条料宽度计算 2.6.2 搭边值和条料宽度的确定 2）在无侧压装置的导料板之间送料时，条料可能会产生左右摆动或转动，因此，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，0maxmaxBD2c)B22aBcDac1条料宽度：（导料板之间的距离：

29、2.6.3 材料利用率的计算 材料利用率是指冲裁制件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量是否已合理利用材料的经济性指标，也是检验排样是否合理的重要参数。2A100%()AmmB一个送料步距内的材料利用率：=BS一个步距内制件的实际面积条料宽度(mm)S-送料步距(mm)2.6.3 材料利用率的计算 若考虑料头和料尾的材料消耗，则可按下式计算：。板料宽度；板料长度；一个制件的实际面积件总数，一张板料所能冲出的制)()()(%1002mmBmmLmmAnLBnA一般来说,所用材料价格高或生产批量较大时,应选择材料利用率较高的排样;而生产批量较小时,则应尽可能选择比较简单的排样,以便于模具制造

30、。2.7 精 密 冲 裁 精密冲裁之所以能获得尺寸精度高、断面质量好的冲裁件，其机理主要是改变冲裁条件，以增大变形区的静水压力，使板料处于三向三向压应力压应力状态，抑制材料裂纹的产生。精密冲裁根据其冲裁机理的不同，可分为齿圈压板精密冲裁和半精密冲裁两大类。半精密冲裁包括小间隙圆角刃口冲裁、负间隙冲裁、上下往复冲裁等。2.8 模 具 设 计 u2.8.1 工艺方案的确定 u2.8.2 模具类型的确定 u2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.1 工艺方案的确定 确定工艺方案的主要任务是确定冲裁工序的冲裁工序的性质和数目、冲裁工序的组合以及冲裁工序性质和数目、冲裁工序的组合以及冲裁工序的顺序的顺

31、序。一般来说，确定工艺方案关键是确定冲裁工序的顺序。在确定冲裁工序的顺序时，应考虑冲裁件的结构特点、形状尺寸、精度等级以及生产批量等因素，还要考虑冲裁模具的类型、坯料在模具上的定位等问题，一般按下列原则来确定。(1)先冲裁部分要为后面的冲裁工序提供可靠的定位，后冲裁部分不能影响先冲裁部分的质量。(2)若多工序冲裁件采用单工序模冲裁时，应先落料使坯料与条料分离，再以落料所得的工序件外轮廓定位进行冲孔或冲缺口，并且后继工序的定位基准要前后一致，以免出现定位误差。(3)若多工序冲裁件采用级进模冲裁时，为了便于送料和定位，应先冲孔或冲缺口，然后以冲出的孔为后续工序定位，最后进行落料或切断，将冲裁件与条

32、料分离。当定位要求较高时，还可首先冲裁两个工艺孔，再以工艺孔定位完成后续工序，如图2-26所示。2.8.1 工艺方案的确定 图2-26 工艺孔在级进冲裁时的应用 2.8.1 工艺方案的确定 (4)若采用定距侧刃的级进模冲裁时，定距侧刃切边工序应与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。采用两个定距侧刃时，可以安排成一前一后，也可并列安排。(5)若多工序冲裁件采用复合模冲裁时，冲孔和落料往往同时进行，以提高冲孔和落料的位置精度。(6)冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔和一般精度的孔，后冲小孔和精度较高的孔。2.8.2 模具类型的确定 1.模具类型的确定 冲裁模的结构类型按工序性

33、质:落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；按工序组合程度:单工序模(又称简单模)、级进模(又称连续模)、复合模；按冲模有无导向:无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模。最终选择的模具结构类型，不仅要满足冲裁件精度和生产率的要求，还应满足制造容易、使用方便、操作安全、成本低廉等要求。2.8.2 模具类型的确定 2.冲裁模的典型结构 单工序冲裁模单工序冲裁模 单工序冲裁模在压力机的一次行程中只能完成一个冲裁工序。它结构简单，便于制造，成本低廉，但生产率和冲裁精度都较低。图2-27为无导向简单落料模。该模具的上模部分由上模座1和凸模2组成，凸模2采用螺钉直接安装在上模座1上；下模部分由卸

34、料板3、导料板4、凹模5、下模座6、定位板7组成，凹模5靠上压侧顶的方式安装在下模座6上，条料靠左右导料板4导向，由前向后送料，送料方向靠定位板7定位，冲裁后废料箍在凸模上，由左右两个卸料板3卸下。模具上、下模之间没有直接导向关系。2.8.2 模具类型的确定 图2-27 无导向简单落料模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2.8.3 模具主要零部件的设计 1.工作零件(1)凸模 凸模的结构形式及其固定方法 凸模按截面形状不同分为圆形凸模和非圆形凸模；按结构分为整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等；按凸模的固定方法分为台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法

35、固定等。常见的圆形凸模如图2-34所示。图2-34(a)为用于较小直径的凸模，图2-34(b)为用于较大直径的凸模。这两种结构都是采用阶梯式，凸模强度刚性较好，装配修磨方便，其安装部分做成台肩，便于固定，保证工作时凸模不被拉出，适用于卸料力较大的场合。图2-34(c)为用于较小直径的凸模，为了改善凸模强度，在其中部增加了过渡阶梯。这种结构采用铆接方式固定，适用于卸料力较小的场合。图2-34(d)为护套式凸模，用于冲制孔径与料厚相近的小孔。图2-34(e)为用于大直径冲裁的凸模，它采用螺钉吊装在固定板上，为了减少磨削面积，其外径和端面都做成凹形。2.8.3 模具主要零部件的设计(11)什么是搭边

36、？搭边对冲压有何影响？如何确定搭边值？(18)压力机的闭合高度是指模具工作行程终了时，上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。它结构简单，便于制造，成本低廉，但生产率和冲裁精度都较低。2 凸、凹模刃口尺寸的计算方案三：“冲孔-落料”连续冲压，采用级进模生产。3 模具主要零部件的设计(16)冲裁模主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，(12)间隙过大时，致使断面光亮带_，塌角及斜度_，形成_的拉长毛刺。(18)压入式模柄与上模座呈()的配合，并加销钉以防转。(2)模具的合理间隙是靠()刃口尺寸及公差来实现。结论：根据以上分析，此产品冲压工艺性能较好，可以

37、选择冲裁方法进行加工。弹性推件装置如图2-54所示，它不仅起推件作用，还兼起压料作用。垫板的作用是直接承受和扩散凸模传来的压力，降低模座单位面积上所受的压力，防止模座被压陷损伤。(26)凸模与凸模固定板之间采用()配合，装配后将凸模端面与固定板一起磨平。向下推出的机构称为推件机构，一般装在上模内；按结构的不同，卸料装置分为刚性卸料装置和弹压卸料装置两种。8 模 具 设 计2 模具类型的确定尽可能按1 1比例绘制符合国家机械制图标准规定的模具总装图，绘制时还要考虑模具的特点，采用一些常用的模具习惯画法。凸模与凸模固定板通常采用过渡配合H7/m6或H7/n6制造。图2-35(a)和图2-35(b)

38、为台阶式。图2-35(a)采用台肩固定，图2-35(b)采用铆接固定。由于工作部分截面是非圆形的，而固定部分是圆形的，所以必须在固定端接缝处加防转销。根据工作部分截面的形状，台阶式的固定部分也可采用矩形结构。图2-35(c)和图2-35(d)为直通式。这种结构便于采用线切割加工或成形铣、成形磨削加工，截面形状复杂的凸模广泛应用这种结构。图2-35(c)采用铆接固定，图2-35(d)采用黏结固定，黏结剂一般使用低熔点合金或环氧树脂，为了黏结得牢靠，在凸模的固定端或固定板相应的孔上应开设一定的槽形。黏结固定法可以简化凸模固定板的加工工艺，便于凸模的装配。2.8.3 模具主要零部件的设计 2 凸模长

39、度的确定 若采用卸料板和导料板结构，凸模的长度应该为：L=h1+h2+h3+(1520)mm 若采用弹压卸料板，凸模的长度为：L=h1+h2+t+(1520)mm 式中：h1、h2、h3、t分别为凸模固定板、卸料板、导料板、材料的厚度。1520mm为附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板之间的安全距离。2.8.3 模具主要零部件的设计 2.定位零件 冲模定位零件的作用是保证所冲裁材料的正确送进及在模具中的正确位置，从而保证冲压件的质量及冲压生产的顺利进行。使用条料时，条料在模具中必须保证两个方向的位置：一是在送料方向上的定位，用来控制条料每次送进的步距，通常称为挡料

40、，常用的零件有挡料销、导正销、侧刃等；二是在与条料送进方向垂直的方向上的定位，目的是保证条料沿正确的方向送进，通常称为送料导向，常用的零件有导料销、导料板、侧压板等。对于块料或工序件的定位，往往也要保证这两个方向上的位置，常用的定位零件有定位销、定位板等。(1)挡料销 根据工作特点及作用，挡料销可分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销三种。固定挡料销又分为圆头挡料销(见图2-41(a)和钩形挡料销(见图2-41(b)两种。圆头挡料销结构简单，制造容易，广泛用于冲制中、小型冲裁件的挡料定距。当定位销孔离凹模孔口太近时，为了保证凹模有足够的强度，应采用钩形挡料销。但为了防止钩头在使用过程发生转动，

41、需考虑防转。2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.3 模具主要零部件的设计 活动挡料销的常见结构如图2-42所示。图2-42(a)为弹簧弹顶挡料销，通常装在弹压卸料板上，冲压前起挡料作用，冲压时被压入卸料板孔内，上模回程时由弹簧复位；图2-42(b)为回带式活动挡料销，其销头对着送料方向带有斜面，送料时条料搭边碰撞斜面使挡料销抬起，当搭边越过后，弹簧使挡料销复位，将条料后拉，使搭边抵住挡料销而定位。回带式活动挡料销常用于具有固定卸料板的模具上。2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.3 模具主要零部件的设计 3.卸料装置与出件装置 1)卸料装置 按结构的不同，卸料装置分为刚性卸料装置和弹

42、压卸料装置两种。刚性卸料装置的常见结构形式如图2-51所示。图2-51(a)为封闭式，广泛用于冲裁板料较厚、平直度要求不很高的零件；图2-51(b)为悬臂式，主要用于窄而长零件的冲孔和切口。刚性卸料装置一般安装在下模上，其结构简单，卸料力大，卸料可靠。采用刚性卸料装置时，如果板料较薄，会引起板料翘曲，使冲件不平，严重时还会损坏模具。因此，刚性卸料装置不宜于冲裁材料较软、料厚小于0.8mm的制件。2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.3 模具主要零部件的设计 当卸料板仅起卸料作用时，卸料板与凸模的单边间隙一般取0.20.5mm，板料薄时取小值，板料厚时取大值。当固定卸料板兼起导板作用时，导板

43、与凸模之间一般按H7/h6配合制造，但导板与凸模之间间隙应小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。弹压卸料装置的常见结构形式如图2-52所示。弹压卸料装置由卸料板、弹性元件(弹簧或橡胶)、卸料螺钉等零件组成。图2-52(a)的卸料板装在上模上，常用于正装式的单工序冲裁模；图2-52(b)的卸料板装在下模上，常用于倒装式的复合模；图2-52(c)为带小导柱的弹压卸料装置，用于弹压卸料板给凸模作导向时,弹压卸料既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹压卸料装置。设计时，弹压卸料板与凸模之间应有合适的间隙，当弹压卸料板无精确导

44、向时，它与凸模之间的单边间隙可取0.050.15mm。为了确保卸料可靠，装配模具时，弹压卸料板的压料面应超出凸模端面0.20.5mm。当弹压卸料板有精确导向时，它与凸模按H7/h6配合制造。2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.3 模具主要零部件的设计 2)出件装置 出件装置的作用是将卡在凹模中的冲件或废料推下或顶出。向下推出的机构称为推件机构，一般装在上模内；向上顶出的机构称为顶件机构，一般装在下模内。推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。刚性推件装置如图2-53所示，它由打杆、推板、连接推杆和推件块组成。其工作原理是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的

45、打杆与推件板(块)，将凹模内的工件推出，其推件力大，工作可靠。弹性推件装置如图2-54所示，它不仅起推件作用，还兼起压料作用。由于采用弹性元件，故推件力较小，但推件力均匀，出件平稳，多用于冲压薄板大件以及工件平整度要求较高的模具。2.8.3 模具主要零部件的设计 图2-53 刚性推件装置1打杆；2推板；3推杆；4推件块2.8.3 模具主要零部件的设计(a)(b)图2-54 弹性推件装置1橡胶；2推板；3连接推杆；4推件块 2.8.3 模具主要零部件的设计 4.模架 模架一般由上模座、下模座、导柱、导套四部分组成。模架及其组成零件现已标准化，设计时可根据模具要求按国标规定的技术条件进行选用。根据

46、导柱与导套配合性质的不同，模架分为滑动导向模架和滚动导向模架两种。滑动导向模架的导柱、导套结构简单，加工、装配方便，应用非常广泛；滚动导向模架在导套内镶有成行的滚珠，导柱通过滚珠与导套实现微量过盈配合(过盈量一般为0.010.02mm)，从而使导向精度高，运动平稳，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的硬质合金模、薄材料的冲裁模以及高速精密级进模。滑动导向模架的结构形式如图2-58所示。图2-58(a)为对角导柱模架，它的两个导柱、导套位于模具的对角线上，冲裁时受力均衡，不易引起模具偏斜，并且能实现纵向和横向送料，常用于一般精度的冲裁模和级进模；图2-58(b)为后侧导柱模架，它的两个导柱、导套

47、位于模具的后侧，操作方便，能实现纵向和横向送料，但由于导柱、导套偏置，易引起模具偏斜，适用于冲裁一般精度、冲件较小的模具，不宜于大型模具；图2-58(c)为后侧导柱窄型模架，其特点与后侧导柱模架相同，适用于窄长零件的冲裁；图2-58(d)为中间导柱模架，它的两个导柱、导套位于模具的左右对称线上，冲裁时受力均衡，导向精度较高，但只能沿前后单方向送料，常用于复合模；图2-58(e)为中间导柱圆形模架，主要用于冲裁圆形制件的模具；图2-58(f)为四角导柱模架，它具有四个沿四角分布的导柱、导套，冲裁时受力均衡，导向精度高，并且模具刚性好，适用于大型模具。上、下模座是模具的基础件，设计时必须具有足够的

48、强度和刚度，尺寸规格也应满足一定的要求。为了便于安装和固定，对于圆形模座，其外径应比圆形凹模直径大3070mm，矩形模座的长度应比凹模长度大4070mm，其宽度可以略大或等于凹模的宽度。模座的厚度可参照凹模板厚度估算，通常为凹模板厚度的1.01.5倍，以保证有足够的强度和刚度。下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大4050mm。2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.3 模具主要零部件的设计 2.8.3 模具主要零部件的设计 为了正常使用和保持导向精度，导柱、导套的装配也应当注意。如图2-59所示，当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面之间应留1015mm

49、距离，以保证凸、凹模经多次刃磨而使模具闭合高度减小后，导柱仍能正常工作；导柱下端面与下模座下平面之间应留23mm距离，以保证模具在压力机工作台上的安装固定；导套上端面与上模座的上平面之间的距离应大于23mm，同时在上模座上开横槽，以便排气。导柱、导套一般按配合H7/r6分别压入下模座和上模座的安装孔中，导柱与导套之间采用H7/h6或H6/h5的间隙配合，但其配合间隙必须小于冲裁间隙。2.8.3 模具主要零部件的设计 图2-59 导柱与导套的安装(H模具闭合高度)2.8.3 模具主要零部件的设计 5.其他零件(1)模柄 中、小型模具一般都是通过模柄将上模固定在压力机滑块上，因此模柄的直径和长度应

50、与所选压力机的滑块尺寸相一致。常见的标准模柄如图2-60所示。图2-60(a)为旋入式模柄，通过螺纹与上模座连接，上端两平行平面供扳手旋紧用，骑缝螺钉用于防止模柄转动，这种模具拆装方便，但模柄轴线与上模座的垂直度较差，多用于有导柱的中、小型冲模；图2-60(b)为压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6，并加骑缝销防止转动，这种模柄可较好地保证轴线与上模座的垂直度，适用于各种中、小型冲模，生产中最常见；图2-60(c)为凸缘模柄，其凸缘与上模座的沉孔采用H7/js6过渡配合，用34个内六角螺钉紧固于上模座，多用于大型的模具或上模座中开设推板孔的中、小型模具；图2-60(d)和图2-60(e