1、 第一节第一节 冲裁工艺设计冲裁工艺设计 第二节第二节 冲裁模典型结构冲裁模典型结构 第三节第三节 冲裁模零部件设计冲裁模零部件设计 第四节第四节 典型零件冲裁模设计典型零件冲裁模设计 第一节第一节 冲裁工艺设计冲裁工艺设计冲裁冲裁：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。基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。一、一、冲裁概述冲裁概述间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：（1）弹性变形阶段弹性变形阶段 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，
2、还伴 随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。（3）断裂分离阶段断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇材料分离 二、冲裁变形过程分析二、冲裁变形过程分析1 1冲裁变形过程冲裁变形过程断面特征断面特征圆角带圆角带a a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。断裂带断裂带c：裂纹形成及扩展。毛刺区毛刺区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。2 2冲裁断面特征冲裁断面特征3 3冲裁件质量的影响因素冲裁件质量的影响因素冲裁件质量：冲裁件
3、质量：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断面状况、尺寸精度尺寸精度和形状误差形状误差。4 4冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件尺寸精度及其影响因素（1）冲模的制造精度 冲模的精度越高，冲裁件的精度也越高。（2）材料的性质 材料的性质对该材料在冲裁过程中的弹性变形量有很大的影响。（3）冲裁间隙 5 5冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。翘曲翘曲：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。扭曲扭曲：冲裁件
4、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。变形变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。三、冲裁件的工艺性三、冲裁件的工艺性冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定冲裁工艺方案确定。冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性对冲裁工艺的适应性。冲裁工艺性好冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。1 1冲裁件的结构与尺寸冲裁件的结构与尺寸（1）冲裁件的形状（2）冲裁件内形及外形的转角落料件外形圆角 冲孔件孔形圆角（3）冲裁件上凸出的悬臂和凹槽（4）冲裁件的孔边距与孔
5、间距（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时（6）孔壁的要求拉深件 弯曲件 孔壁与工件直壁的最小距离2 2冲裁件的精度、断面粗糙度和毛刺冲裁件的精度、断面粗糙度和毛刺（1）冲裁件的精度冲裁件的精度一般可分为精密级精密级与经济级经济级两类。冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。（2）断面粗糙度和毛刺（3）冲裁件的材料1）对冲压成形性能的要求。2）对表面质量的要求。3）对材料厚度公差的要
6、求。例例 如图所示冲裁零件，材料为10钢，厚度为1.5mm，该零件年产量30万件，冲压设备初选为250kN开式压力机，要求制定冲压工艺方案。?mm5.836.00mm14043.01）材料：10钢属于优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能。2）工件结构：该零件形状简单。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚，故可以考虑采用复合冲压工序。3）尺寸精度：零件图上孔心距40 mm0.15 mm属于IT12级，其余尺寸未注公差，属自由尺寸，按IT14级确定工件的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。查公差表得各尺寸公差为：4）结论：可以冲裁。分析零件的冲压工艺性分析零件的冲压工艺性确定冲压工艺方案确定冲压工艺
7、方案1）该零件包括落料、冲孔两道工序，有下列三种工艺方 案进行选择：方案一：先落料，后冲孔。模具采用单工序模。方案二：落料冲孔复合冲压，模具采用复合模。方案三：冲孔落料连续冲压，模具采用级进模。2）通过比较三种工艺方案，选择适合于本零件的一种 最佳方案。方案一方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生 产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三方案三也只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导
8、正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。四、冲裁排样设计四、冲裁排样设计排样：排样：冲裁件在板料（条料或带料）上的布置方法。合理的排样：合理的排样：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。选择排样方法确定搭边的数值计算条料宽度与送料步距画出排样图核算材料利用率 排样设计工作内容：排样设计工作内容：排样方案是模具结构设计的依据之一排样方案是模具结构设计的依据之一1 1排样排样（1）排样原则）排样原则1）材料的合理利用 材料利用率：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
9、个步距内的材料利用率：一个步距内的材料利用率：%100BSA一张板料一张板料(或带料、条料或带料、条料)上总的材料利用率：上总的材料利用率：%1001LBAn总总式中 总一张板料（或带料、条料）材料利用率；A1一个冲裁件的实际面积；B条料或板料宽度；L板料长度；n总一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目。值越大，说明废料越少，材料利用率越高。2）使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。4）排样应保证冲裁件的质量。对于弯曲件的落料，在排 样时还应考虑板料的纤维方向。3）使模具结构简单、模具寿命较高。（2）提高材料利用率的方法）提高材料利用率的方法冲裁所产生的废料：一类是结构废料结构废料；另一
10、类是工艺废料工艺废料。减少工艺废料减少工艺废料 的有力措施是：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）；利用废料作小零件（如混合排样）等。利用结构废料利用结构废料 的措施有：当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。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。（3）排样方法）排样方法根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：1.有有废料排样（a）2.少少废料排样（b）3.无无废料排样（c、d）（4）排样形式）排样形式根据冲裁件在条料上的不同布置方法有：直排、斜排、对排（直对排、斜对排）、混
11、合排、多行排等多种排样形式。2 2搭边搭边搭边搭边：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：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。（1）影响搭边值的因素）影响搭边值的因素 1）材料的力学性能材料的力学性能 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）材料厚度材料厚度 材料越厚，搭边值也越大。3）冲裁件的形状与尺寸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）送料及挡料方式送料及挡料方式 用手工送
12、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）卸料方式卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。（2）搭边值的确定）搭边值的确定 搭边值的大小是由模具的定位元件决定的，搭边值需合理确定。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。总的来讲，搭边值由经验确定。3送料步距、条料宽度与导料板间距离的计算送料步距、条料宽度与导料板间距离的计算（1）送料步距）送料步距条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每次只冲一个零件一个零件的步距 S 的计算公式为：式中 D平行于送料
13、方向的冲裁件宽度；a1 冲裁件之间的搭边值。S=D+a1 （2）条料宽度与导料板间距离）条料宽度与导料板间距离1）有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离 条料宽度条料宽度：0max0)2(aDB导料板间距离导料板间距离：CaDCBA2max2）无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离 条料宽度条料宽度：导料板间距离导料板间距离：0max0)2(CaDBCaDcBA22max4 4排样图排样图 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l、步距S、工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置。例例 如图为某零件简图，大批量生产，材料为10钢，料厚为3mm，试对该零件进行排样设
14、计。五、冲压工艺力的计算五、冲压工艺力的计算1 1冲压力的计算冲压力的计算冲裁力冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：KLtF 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K1.3。（1）冲裁力的计算 从凸模上卸下箍着的料所需要的力。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。（2）卸料力、推件力、顶件力卸料力：卸料力：推件力：顶件力：顶件力：卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力：卸料力：推件力：顶件力：顶件力：Fx=KxF Ft=nKtF Fd=KdF 式中 Kx、Kt、Kd卸料
15、力、推件力、顶件力系数；n同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数；n=h/t（h为凹模洞口的直刃壁高度，一般取510mm；t为板料厚度）。（3）总冲压力的计算）总冲压力的计算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F F 1）采用刚性卸料装置和下出料方式时，其总压力为：F=F+Ft 2）采用弹性卸料装置和下出料方式时，其总压力为：F=F+Fx+Ft 3）采用弹性卸料装置和上出料方式时，其总压力为：F=F+Fx+Fd 例例 试计算图中模具的总冲压力。己知：材料是08，厚度是1.5mm，凹模直壁高度是6mm。例例 采用冲孔落料复合模冲压垫圈，
16、材料为Q235，料厚t=3mm。试计算总冲压力。2 2压力中心的计算压力中心的计算模具的压力中心模具的压力中心：冲压力合力的作用点。（1 1）计算压力中心的目的）计算压力中心的目的 1）使冲裁压力中心与冲床滑块中心相重合，以免产生偏弯矩，减少模具导向机构的不均匀磨损。2）保持冲裁工作间隙的稳定性，防止刃口局部迅速变钝，提高冲裁件的质量和模具的使用寿命。3）合理布置凹模型孔位置。（2）简单几何图形压力中心的位置）简单几何图形压力中心的位置1）冲裁形状对称的冲件时，其压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心。2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置（见图）按下式
17、计算:sin1800oRx lbRx 0或（3）多凸模冲裁时的压力中心）多凸模冲裁时的压力中心 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。（4）确定复杂形状冲裁件压力中心的方法）确定复杂形状冲裁件压力中心的方法 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。除上述的解析法解析法外，还可以用作图法作图法和悬挂法悬挂法。例例 确定手柄零件压力中心。采用级进模生产。六、冲裁间隙六、冲裁间隙1 1冲裁间隙概念冲裁间隙概念冲裁模具中凹模与凸模刃口侧壁之间的距离。冲裁间隙为单边间隙，用符号C表示。冲裁间隙：冲裁间隙：2 2冲裁模间隙的确定冲裁模间隙
18、的确定 生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，只要模具间隙在这个范围内就可以冲出合格制件。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。确定模具间隙应当遵循以下两个原则。遵循以下两个原则：两个原则：minZZ Zmax。（1）确定的模具间隙满足：（2）考虑到模具刃口在使用过程中的逐步磨损，模具初始间隙尽量采用Zmin。第二节第二节 冲裁模典型结构冲裁模典型结构 冲裁模是冲压生产所用的主要工艺设备，冷冲压主要是利用模具完成各种形式的加工，良好的模具结构是实现工艺方案的可靠保证。冲压零件质量的好坏和精度的高低，主要取决于冲裁模的质量和精度。冲裁模结构是否合理、优化
19、，又直接影响到生产效率、冲裁模本身的使用寿命、操作的安全、方便性和经济性等。一、单工序冲裁模的典型结构一、单工序冲裁模的典型结构单工序模：单工序模：压力机在一次行程中只完成一道工序的冲裁模。1 1单工序无导向敞开式冲裁模单工序无导向敞开式冲裁模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 2导板式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、 20-始用挡料销 3 3导柱式单工序冲裁模导柱式单工序冲裁模1-螺母2-导料螺钉 3-挡料销 4-弹簧 5-凸模固定板 6-销钉 7-模柄 8-垫板 9-止动销 10-卸料螺钉 11-上模座 12-凸模 13-导套 14-导柱 15-卸料板 16-凹模 17-内六角螺钉 18-下模座 二、级进冲裁模的典型结构二、级进冲裁模的典型结构级进冲裁模：级进冲裁模：在冲床一次行程中，按一定的顺序，在模具的不同位置上完成两种或两种以上的冲裁工序。优点优点：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。缺点缺点：级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。适用适用
21、：大批量生产小型冲压件。二、级进冲裁模的典型结构二、级进冲裁模的典型结构级进冲裁模：级进冲裁模：在冲床一次行程中，按一定的顺序，在模具的不同位置上完成两种或两种以上的冲裁工序。1 1导正销定位的级进模导正销定位的级进模1-模柄 2-螺钉 3-冲孔凸模 4-落料凸模 5-导正销 6-固定导料销 7-始用导料销 2 2侧刃定距的级进模侧刃定距的级进模1-内六角螺钉 2-销钉 3-模柄 4-卸料螺钉 5-垫板 6-上模座 7-凸模固定板 8、9、10-凸模 11-导料板 12-承料板 13-卸料板 14-凹模 15-下模座 16-侧刃 17-侧刃挡块 三、复合冲裁模的典型结构三、复合冲裁模的典型结构
22、复合模：复合模：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分离工序的模具。优点优点：设计难点设计难点：主要特征主要特征：缺点缺点：适用适用：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。1 1倒装式复合模倒装式复合模 将落料凹模装在上模上，称为倒装式复合模。结构特点：结构特点：二套除料、除件装置。优点：优点：结构简单。缺点：缺点：不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。1-下模座 2-导柱 3、
23、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 2正装式复合模正装式复合模结构特点：优点优点：三套除料、除件装置。缺点缺点：适用适用：结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件冲出的冲件平直度较高。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 1
24、3-导料销 3 3倒、正装式复合模的比较倒、正装式复合模的比较倒装式复合模倒装式复合模的优点是结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，废料能从压力机工作台面落下，而冲裁件从上模推下，比较容易引出去，卸件可靠，操作方便安全，生产效率高，并为机械化出件提供了有利条件，所以倒装复合模应用比较广泛。但不宜冲制孔边距离较小的冲裁件。正装式复合模正装式复合模的优点是顶件板、卸料板都是弹性的，条料和冲裁件同时受到压平作用，适用于冲制材质较软或板料较薄、平直度要求较高的冲裁件，冲裁件的精度高，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。四、其他类型模具结构四、其他类型模具结构冲侧孔模冲侧孔模1 1导板式侧面冲孔
25、模导板式侧面冲孔模1-摇臂2-定位销3-上模座4-螺钉5-凸模6-凹模7-凹模体8-支架9-底座10-螺钉11-导板12-销钉13-压缩弹簧 2 2斜楔式水平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 第三节第三节 冲裁模零部件设计冲裁模零部件设计冲模的主要零部件都可分为工艺构件工艺构件和辅助构件辅助构件这两个部分。部件定义包含零件工艺构件工作零件是指直接进行冲裁分离工件的零件凸模、凹模、凸凹模定位零件是指能保证条料在送进和冲裁时在模具上有正确位置的零件定位板、定位销、挡料销、导正销、导尺、侧刃压料、卸料及出件零部件用于冲裁后材料的弹性恢复，工件往往留在
26、凹模洞口内，而条料又紧箍在凸模上，卸料零件的作用就是把工件从凹模洞口顶出，把废料从凸模上卸下卸料板、推件装置、顶件装置、压边圈、弹簧、橡胶垫辅助构件导向零件保证模具各相对运动部位具有正确位置及良好运动状态的零件导柱、导套、导板、导筒固定零件是固定凸模和凹摸，并与冲床滑块和滑块工作台相连接的零件上、下模座，模柄，凸、凹模固定板，垫板，限位器紧固及其他零件是在装配模具时，为了保证零件间相互位置正确，把相关联的零件固定或连接起来的零件螺钉、销钉、键、其他零件一、工作零件一、工作零件1 1凸模凸模小圆孔凸模 中型圆孔凸模 大型圆孔或落料凸模 带护套凸模 镶块式凸模 阶梯式非圆形凸模（1）凸模的结构形式
27、）凸模的结构形式（2）凸模的主要技术要求）凸模的主要技术要求1）凸模材料 形状简单且模具寿命要求不高的凸模可选用T8A、T10A 等。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 凸模顶面与凸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）凸模的固定方式）凸模的固定方式台阶固定 铆接固定 螺钉和销钉固定 浇注黏结固定 快换式凸模（4）凸模长度计算）凸模长度计算 1）当采用固定卸料板和导料板时：L=
28、h1+h2+h3+h 2）当采用弹压卸料板时：L=h1+h2+t+h a）采用固定卸料板和导料板 b）采用弹压卸料板2 2凹模凹模（1）凹模的结构形式）凹模的结构形式按刃口形式可分为平刃凹模和斜刃凹模。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。整体式 组合式 凹模孔口形式a）、b）、c）柱形孔口 d）、e）锥形孔口低硬度凹模结构 圆凹模结构形式（2）凹模的主要技术要求）凹模的主要技术要求1）凹模材料 凹模与凸模选择同种材料制造，热处理硬度6064HRC。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。凹模孔洞轴线应与凹模
29、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）凹模的固定方式）凹模的固定方式台阶 螺钉和销钉 过盈配合（4）凹模外形尺寸确定）凹模外形尺寸确定L=l+2f B=b+2f H=kb（15mm）3 3凸凹模凸凹模 作为同时具有凸模和凹模作用的工作零件，在冲裁复合模中，凸凹模既是落料凸模，又是冲孔凹模。凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度方面考虑，其壁厚应受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与模具结构有关：当模具为正装结构时，内孔不积存冲裁废料，胀力小，最小壁厚可以小些；当模具为倒装结构时，若内孔为柱形孔口形式，且采用下出料方式，
30、则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。凸凹模的最小壁厚值，一般按经验数据确定。4.4.凸模和凹模刃口尺寸的计算凸模和凹模刃口尺寸的计算 合理间隙的取值直接影响冲裁件的断面质量和尺寸精度。而合理间隙实际是靠凸模和凹模工作部分的尺寸和公差来体现的。因此正确确定凸模和凹模工作部分的尺寸及公差，是冲裁模模具设计的一项重要工作。重要性：重要性：（1 1）生产实践中发现的规律）生产实践中发现的规律 1）冲裁件断面都带有锥度 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。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，
31、冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。（2）凸模和凹模刃口尺寸计算的原则）凸模和凹模刃口尺寸计算的原则 1）落料时，由于落料件的外径尺寸等于凹模的内径尺寸，所以在设计落料模时，应先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得；冲孔时，冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸，所以在设计冲孔模时，应先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。2）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。3）冲裁（设计）间隙一般
32、选用最小合理间隙值（cmin）。4）在选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模的精度比工件的精度高23级。5）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。（3）凸模和凹模刃口尺寸的计算方法）凸模和凹模刃口尺寸的计算方法1）分开加工 具有互换性、制造周期短，但cmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。加工方法：加工方法：采用分开加工为了保证初始间隙不超过cmax，必须满足下列条件：A+T cmax-cmin 落料件 冲孔件 孔心距 例例 如图所
33、示零件，材料为Q235钢，料厚t=1mm。试计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。2）配合加工 配合加工就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。特点：模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可放大基准件的制造公差，降低加工难度。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。落料件凹模刃口尺寸计算：a）落料件 b）凹模尺寸凹模刃口磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A 它的基本尺寸及制造公差为：凹模刃口磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B它的基本尺寸及制造公差为：凹模刃口磨损后基本不变的尺寸第三类尺寸C它的基
34、本尺寸及制造公差为：0Ca.当尺寸标注为 时：0Cb.当尺寸标注为 时：Cc.当尺寸标注为 时：冲孔件凸模刃口尺寸计算：a）冲孔件 b）凸模凸模刃口磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A 它的基本尺寸及制造公差为：凸模刃口磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B它的基本尺寸及制造公差为：凸模刃口磨损后基本不变的尺寸第三类尺寸C它的基本尺寸及制造公差为：0Ca.当尺寸标注为 时：0Cb.当尺寸标注为 时：Cc.当尺寸标注为 时：例例 冲制如图a所示零件，料厚t=2mm，材料为Q235钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。a）零件图 b）凹模刃口轮廓定位零件的作用定位零件的作用是用来保证条料的正确送进及在
35、模具中的正确位置。二、定位零件二、定位零件送进导向：送进导向：送料定距：送料定距：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 在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）属于送进导向的定位零件：导料销、导料板、侧压板等。属于送料定距的定位零件：挡料销、导正销、侧刃等。属于条料或工序件的定位零件：定位销、定位板等。1 1导料销、导料板导料销、导料板（1）导料销）导料销两个位于条料的同侧，从右向左送料时，导料销装在后侧；从前向后送料时，导料销装在左侧。a）弹簧弹顶挡料装置 b）扭簧弹顶挡料装置 c）橡胶弹顶挡料装置 d）回带式挡料装置 e）固定式导料销 f）活动式导料销（2）导料板
36、）导料板结构形式：一种是标准结构，它与卸料板（或导板）分开制造。一种是与卸料板制成整体的结构。标准结构 整体结构 2 2侧压装置侧压装置 侧压装置设置的目的是在条料公差较大时，为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证 a）弹簧式 b）簧片式 c）簧片压块式 d）板式3 3挡料销挡料销 挡料销（又称定位销）主要用于定位，保证条料有准确的送料距 a）标准结构 b）钩形挡料销c）立体图 （1）挡料销的种类及应用）挡料销的种类及应用挡料销一般用45钢制造；热处理硬度4448 HRC。当料厚3mm以下时，挡料销的高度可高于料厚1mm左右，而当料厚5mm以上时，挡料销的高度可低于料厚12mm。（2）挡
37、料销的要求）挡料销的要求固定挡料销的形状有柱形、钩形、斜台形。初始挡料销主要用于连续模的初始定位，或当挡料位置与凹模刃口太近会影响凹模强度时使用。可调挡料销用于不同送料步距要求的定位。4 4侧刃侧刃 1导料板2侧刃挡块3侧刃4条料侧刃实质上是一个裁切边料的凸模，只是用其中两侧刃口切去条料边缘的部分材料，形成一台阶。a）b）c）d）e）f）a）IA型 b）IB型 c）IC型 d）IIA型 e）IIB型 f）IIC型燕尾槽形侧刃的应用示例 尖角形侧刃a）b）c）侧刃挡块a）A型 b）B型 c）C型5 5导正销导正销使用导正销的目的是消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差，主要用于级进模。导入
38、部分，由圆锥形的头部导入，圆柱形的部分导正。基本尺寸，在导正部分直径D与导正孔采取H7/h6或H7/h7配合，导正部分高度h取h=（0.81.2）t。c）d）e）a）定位方式一b）定位方式二 c）导正销的形状 d）安装方式一 e）安装方式二6 6定位板和定位销定位板和定位销 定位板和定位销是作为单个坯料或工序件的定位用。定位方式：外缘定位、内孔定位。定位板和定位销a）、b）、c）、d）外缘定位e）、f）、g）、h）内缘定位三、卸料与推件零部件三、卸料与推件零部件冲裁模的卸料装置是用来对条料、坯料、工件、废料进行推、卸、顶出的机构，以便下次冲压的正常进行 1 1卸料装置卸料装置卸料装置分为刚性卸
39、料装置和弹性卸料装置两大类。（1）刚性卸料装置）刚性卸料装置 特点：特点：卸料力大，卸料可靠。冲裁时板料在无压料情况下工作，冲出的工件有明显的翘曲现象。适用：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。卸料板一般选用45钢制造，不需要热处理。a）卸料板与导料板一整体 b）卸料板与导料板分开 c）成形后工序件冲裁 d）成形后工序件冲裁（2）弹性卸料装置）弹性卸料装置 靠弹簧或橡胶的弹性压力，推动卸料板动作而将材料卸下。兼卸料及压料作用，冲件质量较好，工件平整，平直度较高。适用：质量要求较高的材料较薄、较软工件或薄板冲裁。特点：特点：a）弹性橡胶卸料装置b）导料板导向的
40、冲模使用的弹性卸料装置 c）、d）倒装式冲模上使用的弹性卸料装置 e）带小导柱的弹性卸料装置2 2推件和顶件装置推件和顶件装置推件和顶件的目的都是从凹模中卸下冲件或废料。向下推出的机构称为推件，一般装在上模内；向上顶出的机构称为顶件，一般装在下模内。（1）推件装置）推件装置主要有刚性推件装置和弹性推件装置两种。a）有推板 b）无推板和连接推杆 标准推板 弹性推件装置a）弹性元件在推板之上 b）弹性元件在推件块之上1橡胶2推板3连杆推杆4推件块（2）顶件装置）顶件装置 顶件装置一般是弹性的。其基本组成有顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做成通用的。弹性顶件装置1顶件块2顶杆3托板4橡
41、胶四、连接与固定零件四、连接与固定零件模具的连接与固定零件有模柄、固定板、垫板、螺钉、销钉等。1 1模柄模柄模柄的作用：模柄的作用：是将上模固定在压力机滑块上，是上模与压力机滑块连接的零件。一般应用于中、小型模具中。基本要求是：基本要求是：一要与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；二要与上模正确而可靠连接。模柄结构形式 压入式模柄 旋入式模柄 凸缘模柄 槽型模柄 浮动模柄 推入式活动模柄 2 2固定板和垫板固定板和垫板（1）固定板）固定板 作用是将凸模或凸凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。标准凸模固定板有圆形固定板和矩形固定板两种。凸模固定板的厚度一般取凹模
42、厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同。固定板材料一般采用Q235或45钢。（2）垫板）垫板垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷而影响凸模的正常工作。（3）紧固螺钉）紧固螺钉螺钉、销钉在冲模中起紧固定位作用。五、模架及选用五、模架及选用类型：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、导套模架及其组成零件已经标准化。1 1滑动导向模架滑动导向模架滑动导向模架由上模座、下模座、滑动导向导柱、滑动导向导套组成。滑动导向模架有五种结构类型：对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架、中间导柱圆形模架和四导柱模架
43、。对角导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套后侧导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套中间导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套中间导柱圆形模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套四导柱模架1上模座 2下模座 3导柱 4导套2 2滚动导向模架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、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。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。对角导柱模架 中间导柱模架 四导柱模架四导柱模架3 3导板模模架导板模模架导板
44、模模架的特点是，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而不是过渡配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。这种结构形式可以起到保护凸模的作用，一般用于带有细凸模的级进模。对角导柱弹压模架 中间导柱弹压模架 4 4模座模座 模座一般分为上、下模座，其形状基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。选用和设计模座时的注意事项：注意事项：（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。（2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核
45、。（3）模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35。（4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。（5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在0.02 mm以下；模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。（6）模座的上、下表面粗糙度Ra值为1.6 0.8m，在保证平行度的前提下，可允许Ra值降低为3.21.6m。5 5模架的选用模架的选用 选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，制件定位、出件方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作
46、是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。6 6导柱与导套导柱与导套（1）滑动导柱、导套）滑动导柱、导套滑动导柱 导柱下部与下模板导柱孔采用过盈配合，上部与导套孔采用间隙配合。导套 导套孔上有油槽，用以存油润滑，导套外径与上模板孔采用过盈配合，配合时导套孔径会收缩，因此导套过盈配合部分的孔径，应比导套和导柱间隙配合部分的导套孔径增大1mm。滑动导柱、导套安装尺寸示意（2）滚动导柱、导套）滚动导柱、导套 滚动导向导柱滚动导向导套钢球保持圈圆柱螺旋压缩弹簧组件 采用滚动导柱、导套导向的突出
47、特点是，钢球与导柱、导套之间不但没有间隙，而且有0.010.02mm的过盈量，成为无间隙导向，精度高。导柱与导套之间采用滚动摩擦，其磨损小，寿命较长。为了减少磨损，钢球沿导柱与导套工作面的滚动轨迹应不重合。为此，钢球在钢球保持圈内的排列应横向错开，纵向连线与导柱轴线夹角为8。第四节第四节 典型零件冲裁模设计典型零件冲裁模设计1 1冲模设计的资料准备冲模设计的资料准备一、冲模设计的主要工作一、冲模设计的主要工作（1）冲压件的图样及技术要求。（2）冲压件的生产工艺和生产批量。（3）可供选用的压力机的技术参数，特别是与模具安装及力能有关的技术参数。（4）有关技术标准，例如所用冲压材料的标准、模具标准
48、件等。（5）有关技术资料，例如冲模设计资料、手册和模具结构图册等。2 2冲模设计的主要程序冲模设计的主要程序（1）冲压件工艺性分析；（2）工艺方案设计；（3）工艺计算与设计；（4）选择冲模类型和结构形式；（5）确定压力机型号和模具安装尺寸；（6）绘制冲模装配图；（7）冲模装配图评审；（8）根据评审意见修改并完成冲模装配图；（9）绘制冲模零件图；（10）完成其他技术文件，例如使用说明及要求等。二、托板零件冲裁模设计实例二、托板零件冲裁模设计实例零件名称：托扳生产批量：大批量材料：08F料厚：2mm1 1冲裁件工艺分析冲裁件工艺分析（1）材料：08F钢板是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能。（2）
49、工件结构形状：冲裁件内、外形尽量避免有尖锐角，为提高模具寿命，建议将所有90清角改为R1的圆角。（3）尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差，中心距尺寸按IT9级确定尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为：结论：可以冲裁。2 2确定工艺方案及模具结构形式确定工艺方案及模具结构形式 经分析，工件尺寸不大，精度要求不高，形状不复杂，但工件产量较大，为保证孔位精度，冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，采取利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的级进冲裁模结构形式。3 3模具设计计算模具设计计算（1）排样、计算条料宽度及确定步距
50、）排样、计算条料宽度及确定步距首先查表确定搭边值。根据零件形状，两工件间按矩形取搭边值=2，侧边按圆形取搭边值al=1.8mm，取al=2mm。排样图（2）计算总冲压力）计算总冲压力（3 3）确定压力中心）确定压力中心 根据分析，因为工件图形对称，故落料时F落料的压力中心在O1上；冲孔时F冲孔的压力中心在O2上。设冲模压力中心离O1点的距离为x，根据力矩平衡原理得：由此算得x=6.822mm7mm。压力中心（4）冲模刃口尺寸及公差的计算）冲模刃口尺寸及公差的计算 根据零件的形状，确定采用配合加工法来计算冲模刃口尺寸。查表得双面间隙为0.2460.36mm。1）在冲模刃尺寸计算时需要注意：在计算
