1、第一节第一节 冲裁工艺冲裁工艺第二节第二节 冲裁模分类与典型结构冲裁模分类与典型结构第三节第三节 标准模架与标准零件标准模架与标准零件第四节第四节 工作零件结构设计工作零件结构设计第五节第五节 定位零件结构设计定位零件结构设计第六节第六节 压料、卸料、送料零件结构设计压料、卸料、送料零件结构设计第七节第七节 导向、支承、紧固零件结构设计导向、支承、紧固零件结构设计第八节第八节 冲裁模设计流程冲裁模设计流程 冲裁是利用冲裁模在冲床上使板料沿一定的封闭曲线进行分离的工序。作为冲压生产中的主要工序之一，冲裁除直接冲制落料件和冲孔件外，还可为弯曲、拉伸、成形等工序冲制毛坯。有效的冲裁加工，离不开正确的
2、冲裁工艺安排，离不开结构合理的冲裁模具设计。第一节第一节 冲裁冲裁工艺工艺 根据材料分离形式的不同，冲裁可分为两大类：一是以破坏形式实现分离的普通冲裁，简称冲裁；二是以变形形式实现分离的精密冲裁。一般来说，汽车、农业机械上的冲压件多属普通冲裁制件。一、冲裁变形过程及冲裁件断面一、冲裁变形过程及冲裁件断面1冲裁过程冲裁过程 普通冲裁时，在凸模、凹模作用下，板料在很短的时间内，大致经过弹性变形、塑性变形和剪裂弹性变形、塑性变形和剪裂三个阶段实现分离。阶段图例说明弹性变形 凸模开始接触板料下压，板料发生弹性压缩和弯曲，并略微挤入凹模孔内，这时材料内的应力没有超过屈服极限，若凸模卸载，材料将恢复原状，
3、故称弹性变形阶段塑性变形 凸模继续加压时，部分板料被挤入凹模孔内，板材产生塑性剪切变形，形成光亮的剪断面。由于凸模、凹模间存在间隙，故在剪切变形的同时，板材还受到弯曲和拉伸。这一阶段的突出特点是板材只发生塑性流动，而不产生任何裂纹，凸模逐渐切入板材，并将其下的板材挤入凹模孔内剪裂分离 在凸模、凹模刃口附近首先出现微裂纹，继而出现可见裂纹，且裂纹向板材内存迅速扩展，并最终使冲裁件分离冲裁过程的三个阶段2冲裁件断面冲裁件断面 从变形角度看，冲裁过程相当复杂，除了剪切变形外，还存在拉伸、弯曲、挤压等。正因为如此，冲裁件的断面可明显地分为塌角、光亮带、剪裂带和毛刺4部分。a）冲落部分 b）带孔部分 c
4、）图例冲裁件的断面示意及图例1塌角 2光亮带 3剪裂带 4毛刺t板料厚度 R塌角高度 B光亮带高度 F断裂带高度 断裂角 h毛刺高度（1）塌角 塌角俗称称圆角带，是在制件冲裁截面边缘产生的微圆角。由冲裁时模具刃口附件的材料受弯曲、拉伸作用而形成。冲孔工序中，塌角位于孔断面的小端；落料工序中，塌角位于工件断面的大端。（2）光亮带 光亮带紧挨着塌角，是制件冲裁截面的光亮部分，也是质量最好的区域。它是由于凸模切入板料，板料被挤入凹模而产生塑性剪切变形所形成。光亮带高度约占整个断面的1/31/2左右，光亮带垂直于底面。（3）断裂带 断裂带紧挨着光亮带，是由于冲裁时所产生的裂纹扩张所形成。断裂带表面粗糙
5、，并带有一定的断裂角。在冲孔工序中，断裂带位于断面的大端；在落料工序中，断裂带位于零件断面的小端。（4）毛刺 毛刺带紧挨着断裂带的边缘，是在制件冲裁截面边缘产生的竖立尖状凸起物，其产生是由于裂纹的产生不是正对着凸模和凹模的刃口，而是在靠近刃口的侧面。只要有凸模、凹模间隙存在，毛刺便不可避免。需要说明的是，若不计弹性变形的影响，带孔部分光亮带柱体部分尺寸，近似等于凸模尺寸；冲落部分光亮带柱体部分尺寸，近似等于凹模尺寸。这也是计算冲裁模工作零件刃口尺寸的依据。二、冲裁二、冲裁间隙间隙的的选择选择 冲裁间隙是指冲裁模具中凹模与凸模刃口侧壁之间的距离。冲裁间隙1板料 2 凸模 3 凹模 冲裁间隙的大小
6、对冲裁件质量、模具使用寿命、冲裁力影响很大。当冲裁间隙过小时，虽然毛刺很浅，光亮带面积较大，断面质量较高，但将增大冲裁力及退料力，加快模具的磨损，降低模具寿命；而冲裁间隙过大时，会产生很深的毛刺，断面锥度大、粗糙，严重时还会使冲裁件产生弯曲变形。1冲裁冲裁间隙的分类间隙的分类 冲裁金属板料时，按冲裁件尺寸精度、剪切面质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将冲裁间隙分成五类，即：i类（小间隙）、ii类（较小间隙）、iii类（中等间隙）、iV类（较大间隙）和V类（大间隙）。2冲裁冲裁间隙的档次间隙的档次 冲裁间隙在一个适当范围内可得到合格的冲裁件，并使冲裁力降低，延长模具使用寿命。这一间隙范围称为冲
7、模的合理间隙。合理间隙的取值与许多因素有关，其中最主要的是材料的力学性能和板料厚度。考虑到模具在使用过程中的磨损会使间隙增大，故设计与制造新模具时，先选用最小合理间隙作为初始间隙。3冲裁间隙冲裁间隙适用的场合适用的场合 根据国家标准，i类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度要求高的场合；ii类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度要求较高的场合；iii类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度要求一般的场合。因残余应力小，能减小破裂现象，适用于继续塑性变形的工件的场合；iV类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、尺寸精度要求不高时，应优先采用较大间隙，以利于提高冲模寿命的场合；V类冲裁间隙适用于冲裁件剪切面、
8、尺寸精度要求较低的场合。4冲裁冲裁间隙的选用间隙的选用原则与方法原则与方法（1）选用原则 对金属板料的普通冲裁而言，生产中常用冲裁间隙的取值范围为板料厚度的312.5。（2）选用方法 在设计模具时，一定要选择一个合理的间隙。合理冲裁间隙的选用方法有两种：两步法和类比法。采用两步法时，应针对冲裁件技术要求、使用特点和特定的生产条件等因素，首先查表确定拟采用的间隙类别，然后查表相应选取该类间隙值。类比法主要是针对其他金属板料冲裁，采用该法时，冲裁间隙值可参照表中抗剪强度相近的材料选取。三、冲裁工艺计算三、冲裁工艺计算1排样设计计算排样设计计算 冲裁工艺计算涉及内容主要包括：排样设计计算，冲压力与压
9、力中心计算，以及冲模设计时凸模与凹模刃口尺寸的计算等。（1）排样和搭边 排样是制件或毛坯在板料上的排列与设置，如图所示为某冲压制件及其排样图。排样时，制件与制件之间或制件与板料边缘之间的工艺余料称为搭边。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。a）冲压制件图 b）排样图冲压制件及其排样图 1）材料的利用率。材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用的板料面积的百分比。对冲裁件来说，材料占总成本的60以上，可见材料利用率是一项很重要的经济指标，是具体衡量排样合理性的指标。废料的种类 材料利用率越高，说明废料越少。冲裁所产生的废料可分为两类，如图所示，一类是结构废料（也称
10、设计废料），是由制件的形状特点产生的，例如，由于冲制件有内孔而产生的废料；另一类是由于制件之间，制件与条料侧边之间有搭边存在，以及不能避免的料头和料尾而产生的废料，称为工艺废料。要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手。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），或利用废料制作小冲件等，是减少工艺废料的有力措施。例如，对于如图所示的制件，两种排样法的材料利用率依次为50和70。a）制件b）第一种排样 c）第二种排样排样与材料利用率2）排样方法方法特点说明图例有废料排样法 沿制件全部外形轮廓冲裁，在制件之间、制件与条料侧边之间均有搭边废料存在 所冲制件尺寸完
11、全由冲模保证，冲件质量好，模具寿命长，但材料利用率较低少废料排样法 沿制件部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间或只在制件与条料侧边之间留有搭边 受剪裁条料质量和定位误差的影响，制件质量稍差，同时模具寿命降低，但材料利用率较高，冲模结构简单 无废料排样法 制件沿条料被顺次切下，制件之间以及制件与条料侧边之间均无搭边存在 制件质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高，当送进步距为两倍制件宽度时，一次切断便能获得两个制件，有利于劳动生产率的提高各各种种排样方法及其特点排样方法及其特点排样形式有废料排样少、无废料排样直排斜排 对于三种排样方法，还可以进一步按制件在条料上的布置方法加以分类，如直排、斜排
12、、直对排、斜对排、混合排、多行排、裁搭边等。排排样主要形式分类样主要形式分类直对排斜对排混合排排排样主要形式分类样主要形式分类多行排裁搭边 对于形状复杂的制件，常利用实验方法进行排样，即用厚纸片剪成35个样件，摆出各种不同的布置方案，从中确定废料最少的排样，还可以采用计算机排样，如借助UG级进模向导等。排样时除考虑提高材料利用率外，同时也要对生产操作、生产率和模具结构、寿命等方面做适当的考虑。排排样主要形式分类样主要形式分类 搭边作为工艺余料，也是废料，从节省材料出发，搭边值越小越好。但在工艺上搭边却有着很大的作用，其主要作用是补偿定位误差，保证冲出合格的制件。搭边还可以保持条料有一定的刚度，
13、便于条料的送进。搭边值需要合理确定。搭边值过大，则材料利用率低。搭边值过小，在冲裁中会将材料拉断使制件产生毛刺，有时还会将拉断的材料挤入凹模和凸模中间，损坏模具刃口，降低模具寿命。一般来说，搭边值是由经验来确定的，影响搭边值大小的因素包括材料的力学性能、材料的厚度、制件的形状和尺寸、送料方式及挡料方式等。（2）搭边值确定料厚（mm）手送料自动送料圆形非圆形往复送料aa1aa1aa1aa111.51.521.532321221.52.523.52.532232.5232.542.5323432.53.535443454354655456546576656865768776876879887冲裁金
14、属材料的最小搭边值mm（3）条料宽度计算 排样方案和搭边值确定之后，就可以确定冲压加工用条料的宽度，进而确定导料板之间的距离。1）有侧压装置模具。采用有侧压装置的模具，即在一侧导料板装有侧压装置的模具，其结构示意如图所示，能使条料始终接触基准导料板送料，为了保证条料有足够的搭边，条料宽度可按简化公式：0max0)2(aDB有侧压装置的模具结构 计算，其中，搭边值a已经考虑了剪料公差所引起的减小值，条料宽度的偏差值见下表。条料宽度B材料厚度t1122335500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203
15、000.80.91.11.3条料宽度的偏差值 mm0B0max)2(CaD 2）无侧压装置模具。采用无侧压装置的模具，其结构示意如图所示，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少的问题。在极端情况下，即条料为最小尺寸，送料为最偏斜位置时，对角线方向的搭边将减少2倍左右的公差。为了补偿侧面搭边的减少，保证有足够的搭边，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，其值可按简化公式计算。=无侧压装置的模具结构侧刃定距时模具结构示意 3）采用侧刃定距模具。采用侧刃定距的模具，其结构示意如图所示，条料宽度必须增加侧刃切去的部分，其值可按简化公式 计算，其中，b1为侧刃余量，其值可按下表选取。材料厚度tb1
16、C2金属材料非金属材料1.51.520.11.52.52.030.152.532.540.202冲压力与压力中心计算冲压力与压力中心计算（1）冲压力的计算 在冲裁过程中，冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。计算冲压力的目的是为了合理选择冲压设备及设计模具。1）冲裁力及其计算。冲裁时所需的压力称为冲裁力，它是冲裁时材料对凸模的最大抵抗力，是选用冲压设备和校验冲模强度的重要依据。冲裁力凸模行程曲线 影响冲裁力的主要因素有板料的力学性能、厚度、冲件轮廓周长及其他因素。对于普通平刃口冲裁，冲裁力F一般按下式计算：F=KLt 式中 F冲裁力，N；L冲裁周边长度，mm；t板料厚度，mm；材料抗剪
17、强度，Mpa K安全系数，一般取K1.3。安全系数主要考虑的因素有刃口钝化、模具间隙不均匀、材料力学性能与厚度的波动等。另外，对于同一种材料，抗拉强度约为抗剪强度的1.3倍，即Rm1.3。在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的制件时，所需冲裁力往往很大，并可能出现超过现有压力机吨位的情况。为此，有必要采取措施降低冲裁力。实际生产中，为了实现小设备冲裁大制件，或使冲裁过程平稳以减少振动，常采用阶梯凸模冲裁、斜刃冲裁和加热冲裁等方法来降低冲裁力。阶梯凸模冲裁、斜刃冲裁示意如图所示。a）阶梯凸模冲裁 b）斜刃冲裁阶梯凸模冲裁和斜刃冲裁示意 2）卸料力、推件力和顶件力计算 冲裁结束时，由于材料的弹性回复及
18、摩擦作用，冲落部分可能会梗塞在凹模孔中，而带孔部分则可能会紧箍在凸模上。为使冲裁工作顺利进行，必须将它们卸下和（或）推出。卸料力、推件力和顶件力力的类型含义计算用经验公式相关说明卸料力 从凸模或凸凹模上将制件或废料卸下来所需的力FxKxF Kx、Kt、Kd分别为卸料力、推件力、顶件力系数。n为同时卡在凹模内的冲落部分数，其值为凹模洞口直刃壁高度与板料厚度之比值。推件力 从凹模内顺冲裁方向将制件或废料推出所需的力FtKtFn顶件力 从凹模内逆冲裁方向将制件顶出所需的力FdKdF卸卸料力、推件力、顶件力及其计算公式料力、推件力、顶件力及其计算公式XFFFXtFFFFXdFFFF 3）总冲压力计算
19、在计算压力机所需总压力时，须考虑冲裁力、卸料力、推件力和顶件力。如果采用橡皮、弹簧或气动卸料器时，还须加上这些缓冲装置的压缩力。即：采用刚性卸料装置时：采用弹性卸料装置时：或（2）压力中心计算 冲压合力的作用点称为模具的压力中心。为保证冲模正确和平衡地工作，设计冲模时，应尽量使冲模的压力中心通过模柄轴线而与压力机的中心线重合，否则，会产生偏心载荷，使模具歪斜，间隙不匀，严重时会造成啃刃，加速压力机和模具等导向部分及刃口的磨损。对于制件外形尺寸大、形状复杂、多凸模的冲裁模和级进模，正确确定压力中心尤为重要。确定压力中心的常用方法是解析计算法，其计算根据是“力矩定理”。1）简单几何图形压力中心位置
20、简单几何图形压力中心位置的确定比较简单、方便，即：冲裁形状对称的制件时，其压力中心位于制件轮廓图形的几何中心；冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点；冲裁圆弧线段时，如图所示：其压力中心的位置，可按下列公式进行计算。lbRRxsin1800 2）复杂形状制件模具压力中心确定 对于形状复杂的凸模，其压力中心的确定常用的是解析法。除此之外，还有图解法和合成法可供选用。步骤内容说明1 选定坐标轴X和Y2 将组成制件图形的轮廓线划分为若干简单的线段，求出各线段长度l1、l2、lm3 确定各线段的重心位置（x1，y1）、（x2，y2）、（xm，ym）4 根据“力矩定理”：各分力对某坐标轴的力矩之代数和
21、等于各分力的合力对该轴的力矩，求出压力中心的坐标（xc，yc）为：mmmclllylylyly 212211解析解析法计算压力中心步骤法计算压力中心步骤mmmclllxlxlxlx212211解析法求压力中心 多凸模模具压力中心确定 3）多凸模模具压力中心确定 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。3工艺计算示例工艺计算示例 垫圈制件如图所示，材料为未经退火Q235A钢板，料厚2mm，其工艺计算如下。垫圈制件图样（1）排样设计（2）冲压力计算（3）确定模具压力中心第第二节二节 冲裁模分类与典型结构冲裁模分类与典型结构一、冲裁模分类一、冲裁模分类 冲裁模的形
22、式多种多样，一般可按下列不同特征分类。1按工序性质分类按工序性质分类 按工序性质冲裁模可分为落料模、冲孔模、切断模、切舌模、整修模、精冲模等。2按工序组合程度分类按工序组合程度分类按工序组合程度冲裁模可分为单工序模、级进模和复合模。3按导向方式分类按导向方式分类按导向方式冲裁模可分为无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模等。4按送料、出件及排除废料方式分类按送料、出件及排除废料方式分类按送料、出件及排除废料方式冲裁模可分为手动模、半自动模、自动模。5按卸料方式分类按卸料方式分类 按卸料方式冲裁模可分为刚性卸料模和弹性卸料模。6按凸、凹模材料分类按凸、凹模材料分类 按凸、凹模材料不同冲裁模可分为
23、硬质合金模、钢带模、锌基合金模、聚氨酯橡胶模等。7按送料步距定位方法分类按送料步距定位方法分类 按送料步距定位方法不同冲裁模可分为挡料销式模、导正销式模、侧刃式模等。上、下模及固定方式二、冲裁模典型结构二、冲裁模典型结构1单工序冲裁模单工序冲裁模（1）无导向固定卸料板式落料模 无导向固定卸料式落料模结构示意如图所示。该冲裁模的基本组成如下：工作零件为凸模2和凹模4；导料板和卸料板3制成一体，为整体式结构；定位零件为回带式挡料装置6。无导向固定卸料式落料模1模柄2凸模3固定卸料板4凹模5模座6回带式挡料装 工作时，条料沿导料板送至定位装置后进行冲裁，分离后的制件靠凸模直接从凹模洞口依次推出，箍在
24、凸模上的废料由固定卸料板刮去。如此循环，完成冲裁工作。无导向固定卸料式落料模结构简单、制造周期短，成本较低，由于模具本身无导向，需依靠压力机滑块进行导向，安装模具时调整冲裁间隙较困难，且不易均匀，故冲裁件质量差，模具寿命低，操作不够安全。因此，这种结构的冲裁模适用于质量要求不高、批量小、形状简单的冲裁件生产。（2）固定导板式落料模 固定导板式落料模1固定板2凸模3限位柱4导板5导料板6凹模7下模座 导板模比无导向模的精度高，寿命长，使用时安装也较容易，卸料可靠，操作比较安全。当然，轮廓尺寸不大、但复杂冲裁件的导板的导孔制造比较困难。所以，导板模一般用于冲裁形状比较简单，尺寸不大，厚度大于0.8
25、mm的冲裁件生产中。（3）导柱导向式落料模导柱导向式落料模1上模座2卸料弹簧3卸料螺钉4螺钉5模柄6防转销7销8垫板 9凸模固定板10凸模11弹压卸料板12凹模13顶件板14下模座 15顶杆16板17螺栓18固定挡料销19导柱20导套 21螺母22橡皮 导柱导向式冲裁模比导板模的导向可靠、精度高、寿命长、使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重，制造工艺复杂，成本高。它广泛用于生产批量大，精度要求高的冲裁件冲裁中。（4）导柱导向式冲孔模导柱导向式冲孔模1保护螺母2凸缘模柄3连杆推杆4凸模5导正销6定位板7凹模8凹模套圈9凹模垫板 10沉头螺钉11卸料板12凸模13凸模固定板14垫板15推板16支
26、承柱17打杆2级进冲裁模级进冲裁模 级进冲裁模是一种多工位、高效率的冲模。它在一副模具中有规律地安排多道工序进行冲压。级进冲裁模的设计十分灵活，采用不同的排样形式、卸料方式、定距方式和导向方式，同一个制件的级进冲裁模可设计成多种结构形式，但无论怎样设计，必须遵循一条规律，即为保证送料的连续性，制件与材料的完全分离要在最后的工位上。每个工位可以安排一道或多道工序，也可以安排一个或多个空位，以增加凹模的壁厚，加大凹模的外形尺寸，提高凹模的强度，避免模具零件过于贴近而造成加工和安装困难。级进模工位较多，因而用级进模冲裁制件必须解决材料的准确定位问题，才有可能保证冲压件的质量。（1）挡料销定距级进冲裁
27、模挡料销和导正销定位的级进模1模柄2、3上模座4凸模5导板兼卸料板6导正销7凹模8固定挡料销9下模座10始用挡料销（2）侧刃定距级进冲裁模双侧刃定距级进冲裁模1固定板2、3冲孔凸模4弹压导板5压板 6导料板7侧刃挡块 8落料凸模 比较上述两种定位的级进模可知，如果板料厚度较小，用导正销定位时，孔的边缘可能被导正销压弯变形，因而不能起正确导正和定位的作用；窄长形的冲压件（步距小于6mm）不能安装始用挡料销和挡料销；落料凸模尺寸不大时，如在凸模上安装导正销，将影响凸模强度。因此，挡料销和导正销定位的级进模，一般适应于冲裁板料厚度大于0.3mm，步距大于6mm，材料较硬的冲压件。不满足上述条件的板料
28、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，冲裁力较大，模具也比较复杂。总而言之，在实际生产中，对于精度要求高的冲压件和工位多的连续冲裁，可采用既有侧刃又有导正销定位的级进模。3复合冲裁模复合冲裁模 复合冲裁模是一种多工序的冲裁模，它在一副冲裁模中一次送料定位可以同时完成几道工序。与级进模相比，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度较高，材料的定位精度要求较低，冲模轮廓尺寸较小。其结构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。其基本结构形式有两种:落料凹模装在下模时的顺装复合冲裁模（或称为正装复合冲裁模）；落料凹模装在上模时的倒装复合冲裁模。（1
29、）顺装复合冲裁模顺装复合冲裁模1浮动模柄 2打杆 3打板 4、5推杆 6凸凹模 7弹压卸料板8落料凹模 9凹模垫板 10顶杆 11固定板 12、13冲孔凸模 14下模座15顶杆 16固定挡料销 17导料销（2）倒装复合冲裁模倒装复合冲裁模1凸凹模 2导料销 3落料凹模 4挡料销 5推板6、7冲孔凸模 8打杆 9打板 10推杆 11弹压卸料板 从顺装式和倒装式复合冲裁模的结构中可以看出，两者各有优劣。顺装式复合冲裁模不仅适用于材质较软或板料较薄的平直度要求高的冲裁件，还适用于孔边距离较小的冲裁件；而倒装式复合冲裁模则结构简单，且可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，故应用十分
30、广泛。第第三节三节 标准标准模架与标准零件模架与标准零件 按模具零件的作用不同，无外乎两大类零件：一是在完成冲压工序时，与材料或制件直接发生接触的工艺零件；二是在模具的制造和使用中起装配、安装、定位以及导向作用的结构零件。标准模架和标准零件一、冲模标准化的意义一、冲模标准化的意义 首先，提高了模具制造精度、质量和使用性能，满足了工业产品大批量生产规模的寿命需求；其次，大幅度缩减了模具设计与制造周期，据估计，标准化后可节约工时25%45%；再次，可大幅度降低生产消耗和成本；最后，有利于国内和国际的合作与交流。二、标准模架二、标准模架 滑动模架由上模座、下模座、滑动导向导柱、滑动导向导套组成。作为
31、模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上模、下模间的精确位置，由滑动导柱、导套的导向来实现。（1）结构和尺寸规格 1）对角导柱模架。对角导柱模架结构如图所示，其上、下模座工作平面的横向尺寸L一般大于纵向尺寸B，常用于横向送料的级进模，纵向送料的单工序模或复合模。对角导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套 2）后侧导柱模架。后侧导柱模架结构如图所示，其特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向又不精确，就会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都容易磨损，从而影响模具寿命。因此，该
32、模架一般用于较小的冲模。后侧导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套 3）中间导柱模架。中间导柱模架结构如图所示，该模架只能采用纵向送料，一般用于单工序模或复合模。中间导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套 4）中间导柱圆形模架。中间导柱圆形模架结构如图所示，该模架只能采用纵向送料，一般用于单工序模或复合模。中间导柱圆形模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套 5）四导柱模架。四导柱模架结构如图所示，该模架常用于精度要求较高或尺寸较大冲件的生产及大批量生产用的自动模。四导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套 除后侧导柱模架外，其他结构模架的共同特点是，导向装置都是安装在模具的对称线上，
33、滑动平稳，导向准确可靠。所以要求导向精确可靠的都考虑采用这些结构形式。除后侧导柱模架外，其他结构模架的共同特点是，导向装置都是安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。所以要求导向精确可靠的都考虑采用这些结构形式。（2）要求和标记 1）要求。根据机械行业标准冲模模架技术条件（JB/T80502008），冲模滑动导向模架应满足相应的要求，具体内容见下表。序号要求内容1 组成模架的零件，应符合相应的标准要求和技术条件规定2 模架的精度分为I级和II级。各级精度的模架应符合表中所规定的各项技术指标3 组装后的钢板模架上、下模座两个对应的基准面在同一平面内，误差应0.05 3004 装入模架的每对
34、导柱和导套（包括可卸导柱和导套）的配合间隙值（或过盈量）应符合表233的规定。I级精度模架导套、导柱配合精度为H6/h5时应符合表中的配合间隙值；II级精度模架导套、导柱配合精度为H7/h6时应符合表中的配合间隙值5 装配后的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象冲模滑动导向模架应满足的要求6 装配后的导柱、其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面应低于上模座上平面12mm7 模架的各零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的砂眼、缩孔、机械损伤等缺陷8 在保证标准规定重量的情况下，允许用其他工艺方法（如环氧树脂、厌氧胶、低熔点合金浇注等）固定导柱、导套
35、，其零件结构尺寸允许作相应改动9 成套模架一般不装配模柄冲模滑动导向模架应满足的要求项检查项目被测尺寸（mm）模架精度等级0I级、I级0II级、II级公差等级A上模座上平面对下模座下平面的平行度4005640067B导柱轴心线对下模座下平面的垂直度1604516056注：公差等级按GB/T1184模架分级技术指标配合形式导柱直径模架精度等级配合后的过盈量I级II级配合后的间隙量滑动配合180.0100.01518300.0110.01730500.0140.02150800.0160.025滚动配合18300.010.0230500.0150.025导柱导套配合间隙（或过盈量）2）标记。标记内
36、容a)滑动导向模架b)结构形式：对角导柱、后侧导柱、中间导柱、中间导柱圆形、四导柱c)凹模周界尺寸L、B或D0，以mm为单位d)模架闭合高度H，以mm为单位e)模架精度等级：I级、II级f)标准代号，即GB/T 28512008标记示例模架描述：L200mm、B125mm、H170mm205mm、I级精度的冲模滑动导向对角导柱模架标记表示：滑动导向模架 对角导柱 200125170205 I GB/T 28512008标准冲模滑动模架标记内容及示例2冲模滚动导向模架冲模滚动导向模架 冲模滚动导向模架在导柱和导套间装有钢球保持圈和钢球。由于导柱、导套间的导向通过钢球的滚动摩擦来实现。导向精度高、
37、使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的硬质合金模、薄材冲裁模以及高速精密级进模。（1）结构和尺寸规格 标准模架有四种结构类型：对角导柱模架、中间导柱模架、四导柱模架和后侧导柱模架。a）对角导柱b）中间导柱 c）四导柱 d）后侧导柱冲模滚动导向模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套 5钢球保持圈 6弹簧7压板 8螺钉 9限程器（2）要求和标记标记内容a)滚动导向模架b)结构形式：对角导柱、中间导柱、四导柱、后侧导柱c)凹模周界尺寸L、B或D0，以mm为单位d)模架闭合高度H，以mm为单位e)模架精度等级：0I级、0II级f)标准代号，即GB/T 28522008标记示例模架描述：L200mm、B1
38、60mm、H220mm、0I级精度的冲模滚动导向对角导柱模架标记表示：滚动导向模架 对角导柱 200160220 0I GB/T 28522008标准冲模滚动模架标记内容及示例 冲模滚动导向模架应满足相应的要求，除模架的精度分为0I级和0II级外，其他要求均与冲模滑动导向模架要求相同。三、标准零件三、标准零件1凸模零件凸模零件凸模名称结构示意凸模名称结构示意肩型顶料型定位销孔型定位销孔顶料型厚板冲裁用厚板冲裁用顶料型厚板冲裁用定位销孔型杆部止动肩型标准凸模零件结构杆部止动顶料型肩型台阶厚板冲裁用台阶螺纹固定型螺纹固定顶料型键槽型键槽顶料型直杆顶料型标准凸模零件结构续表 a）肩型凹模 b）直杆型
39、凹模 c）防废料堆积凹模标准凹模零件2凹模零件凹模零件 标准凸模零件有肩型凹模、直杆型凹模、防废料回跳凹模、防废料堆积凹模、锥度凹模、防废料回跳锥度凹模、刃口长型凹模等，它们的结构示意如图所示。3成形加工用凸模和凹模成形加工用凸模和凹模 a）翻边凸模 b）翻边凹模部件 c）拉深凸模成形加工用凸模和凹模 标准成形加工用凸模和凹模零件包括翻边凸模、翻边凹模部件、无废料型翻边凸模、压花凸模、拉深凸模、拉深顶料型凸模、拉深凹模、弯曲凸模、弯曲凹模等，它们的结构示意如图所示。4导向零件导向零件a）卸料板导套 b）卸料板导柱导向零件e）模架用导柱导套d）高刚性卸料板滚针导柱组件 标准导向零件有卸料板导柱和
40、导套、钢球衬套和钢球衬套用弹簧、高刚性卸料板滚针导柱组件、滚针衬套及滚针用固定型挡块和滚针用弹簧、模架用导柱和导套等，它们的结构示意如图所示。c）钢球衬套5材料导向、顶料相关零件材料导向、顶料相关零件a）导向顶杆组件 b）浮料销组件 c）方形顶块组件 d）材料导向装置e）材料定位组件 f）顶出销 材料导向、顶料相关的标准零件有导向顶杆组件、浮料销组件、带气孔型浮料销、方形顶块组件、材料导板、材料导向装置、材料定位组件、顶出销、推杆等，它们的结构示意如图所示。材料导向、顶料相关标准零件6其他零件其他零件其他零件结构示意a）定位销 b）定位销衬套 c）内六角螺栓 d）限位块 e）卸料螺栓f）弹簧
41、g）材料导正架 h）顶料组件用气缸 i）误送料检测部件第第四节四节 工作工作零件结构设计零件结构设计 工作零件是直接对板料进行冲压加工的零件。冲裁模中的工作零件包括：凸模、凹模、凸凹模。某落料模工作零件 工作零件用于板料的冲切成形，其刃口在工作过程中受到强烈的摩擦和冲击，要求具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。如图所示某落料模为例，其工作零件的材料选用CrWMn，凹模硬度要求为6064 HRC，凸模硬度要求为5862HRC。a）实样图 b）零件图一、凸模结构一、凸模结构1凸模结构形式凸模结构形式a）小圆孔凸模 b）中型圆孔凸模 c）大型圆孔或落料凸模凸模常用结构形式d）带护套凸模 e）
42、镶块式凸模 f）阶梯式非圆形凸模结构形式选用说明小圆孔凸模 适用于冲裁115mm的小圆孔，为了增强凸模的强度与刚度，避免应力集中，将凸模非工作部分做成逐渐增大的圆滑过渡的阶梯形式中型圆孔凸模 适用于冲裁8的中型圆孔，因直径较大，可不在中部增加过渡阶梯大型圆孔或落料凸模 采用止口定位，通过螺钉紧固，为减小精加工面积，凸模外圆非工作表面直径可略小一些，端面要设计成凹坑形状带护套凸模 用于冲制孔径与料厚相近的小孔，将凸模装在护套里，再将护套固定在凸模固定板上。采用该结构既可以提高凸模的抗弯曲能力，又能节省模具钢镶块式凸模 工作部分采用工具钢制造并进行热处理，非工作部分采用一般的结构钢材料阶梯式非圆形
43、凸模 为便于加工，该结构形式凸模的安装部分通常做成简单的圆形或方形，用台肩或铆接方式固定在固定板上，当安装部分为圆形时，应在固定端接缝处打入防转销凸模常用结构形式的选用2凸模主要技术要求凸模主要技术要求（1）凸模材料 由于模具刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选用T8A、T10A 等材料制造；形状复杂且模具有较高寿命要求的凸模应选Cr12、Cr12MoV、CrWMn等材料制造；要求高寿命、高耐磨性的凸模，可选用硬质合金材料或高速钢材料。（2）通用技术要求 不同的凸模技术条件不尽相同，通用的技术条件主要有：凸模顶面与凸
44、模固定板装配后应一起磨平，刃口锋利不得倒钝，工作部位表面光滑，Ra值一般要求1.60.4m，小直径凸模轴端不允许打中心孔等。3凸模固定方式凸模固定方式固定方法图例特点应用台阶固定 依靠其柱面和台阶压紧在凸模固定板中。凸模安装部分设有大于安装尺寸的台阶，以防凸模从固定板中脱落。凸模与固定板多采用H7/m6配合，装配稳定性好应用广泛铆接固定 凸 模 装 入 固 定 板 后，将 凸 模 上 端 铆 出（1.52.5）45的斜面，以防凸模脱落。凸模一般做成直通式多用于断面形状不规则的小凸模的安装凸模的常见固定方法固定方法图例特点应用螺钉和销钉固定 用螺钉及销钉将凸模直接固定在凸模固定板或模座上，安装与
45、拆卸简便，稳定性好大中型凸模的安装浇注粘结固定 采用低熔点合金、环氧树脂、无机粘结剂等将凸模粘结固定在凸模固定板上。可简化模具的加工和装配冲裁件厚度小于的冲裁模凸模的常见固定方法续表快换式凸模的固定方法 对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以考虑采用快换式凸模的固定方法，以便于修理与更换。4凸模长度确定凸模长度确定卸料方式图例计算方法参数说明固定卸料板（加导料板）凸模长度（mm）固定板厚度（mm）卸料板厚度（mm）导料板厚度（mm）板料厚度（mm）附加长度，包括凸模修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取 1015mm弹压卸料板123LhhhhL1h2h3hth12
46、Lhhth 凸模长度的确定二、凹模结构二、凹模结构1凹模结构形式凹模结构形式 作为一般冲压加工制件外形或外表面的工作零件，凹模的结构形式也较多。按结构不同可分为整体式凹模和组合式（镶拼式）凹模，按外观形状可分为标准圆凹模和板状凹模，按刃口形式可分为平刃凹模和斜刃凹模。结构形式图例特点应用整体式 模具结构简单，强度好，但制造成本高，刃口局部磨损、损坏后必须总体更换 冲裁中小型冲压件的模具及尺寸精度要求比较高的模具组合式 其结构由各种镶块拼接而成，比整体式凹模便于加工，热处理变形小，并能节省贵重钢材。且个别损坏的镶块可以更换，以免整个凹模报废 冲裁形状复杂并带有突出部分或尖角的大中型精度要求不高的
47、冲压件模具整体式和组合式凹模及选用a）b）c）d）e）凹模孔口形式a）、b）、c）柱形孔口 d）、e）锥形孔口 从孔口形式来看，有如图所示的柱形孔口（直筒式）、锥形孔口凹模之分。对于冲裁厚度0.5mm以下软而薄的金属或非金属材料制件，还可以采用如图所示结构形式的低硬度（一般为40HRC左右）凹模，其特点是，可用手锤敲击刃口外侧斜面，以达到调整凸模、凹模间隙的目的。低硬度凹模结构 凹模的有关参数，例如凹模锥角、后角和孔口高度h，均随制件材料厚度的增加而增大，具体选择时可参照下表。凹模有关参数制件厚度制件厚度t（mm）凹模直刃口高度凹模直刃口高度h（mm）凹模锥角凹模锥角后角后角0.5571513
48、00.51.5691521.53812202361016203612303 对于圆凹模，我国制定了机械行业标准冲模 圆凹模（JB/T 58302008），该标准规定了圆凹模的尺寸规格和公差、材料指南和硬度要求、标记及直径适用范围（136mm）。根据该标准，圆凹模可以采用A型和B型两种结构形式。a）A型 b）B型圆凹模结构形式2凹模主要技术要求凹模主要技术要求（1）凹模材料 凹模与凸模选择同种材料制造，但热处理后的硬度应略高于凸模，通常为6064HRC。这是因为凹模比凸模制造困难，在两模刃口相撞时应保护凹模。（2）通用技术要求 凹模一般用M8M12的螺钉和610的销钉与模座连接和定位。凹模孔洞轴
49、线应与凹模端面保持垂直，上下平面应保持平行。型孔的表面粗糙度（表面结构）要求Ra0.80.4m。3凹模固定方式凹模固定方式固定方法图例特点台阶 依靠其柱面和台阶压紧在凹模固定板中。凹模安装部分设有大于安装尺寸的台阶，以防凹模从固定板中脱落。凹模与固定板多采用H7/m6配合，装配稳定性好，应用广泛过盈配合 将凹模压入凹模固定板或模座内固定螺钉和销钉 用螺钉及销钉将凹模直接固定在模座上，安装与拆卸简便，稳定性好，适用于大中型凹模的安装凹模的常见固定方法4凹模外形尺寸确定凹模外形尺寸确定整体式凹模图例凹模外形尺寸计算 （15mm）参数说明 凹模长度（mm）凹模宽度（mm）凹模厚度（mm）沿凹模长度方
50、向（垂直于送料方向）刃口型孔的最大尺寸（mm）沿凹模宽度方向（平行于送料方向）刃口型孔的最大尺寸（mm）凹模厚度修正系数2Llf 2BbfHkbLBHlbk凹模外形尺寸的确定 料厚t孔口尺寸b0.51.02.03.03.0500.300.350.420.500.60501000.200.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22凹模厚度修正系数k 需要说明的是，我国机械行业标准冲模模板 第1部分：矩形凹模板（JB/T7643.12008）和 冲模模板 第4部分：圆形凹模板（JB/T7643.42008）对凹模板
