1、第四章冲裁第六节冲压力与压力中心的计算第七节冲裁模的典型结构第八节冲裁模主要零部件的设计与选用第九节精密冲裁与精冲压力机第十节简易冲裁模第十一节冲裁模设计步骤及实例第六节冲压力与压力中心的计算一、冲压力的计算 在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。冲压力是选择压力机、设计冲裁模和校核模具强度的重要依据。1.冲裁力图4-25冲裁力曲线F=KLtb-(4-18)对于同一种材料，其抗拉强度与抗剪强度的关系b1.3b，故冲裁力也可按下式计算：F=Ltb-(4-19)第六节冲压力与压力中心的计算2.卸料力、推件力与顶件力的计算图4-26卸料力、推件力与顶件力FX=KXF-(4-2
2、0)FT=nKTF-(4-21)FD=KDF-(4-22)第六节冲压力与压力中心的计算表4-22卸料力、推件力及顶件力的系数第六节冲压力与压力中心的计算二、压力机标称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模时F=F+FX+FT-(4-24)采用弹性卸料装置和上出料方式的冲模时F=F+FX+FD-(4-25)采用刚性卸料装置和下出料方式的冲模时F=F+FT-(4-26)第六节冲压力与压力中心的计算三、降低冲裁力的方法 在冲裁高强度材料或厚料和大尺寸冲件时，需要的冲裁力很大。当生产现场没有足够吨位的压力机时，为了不影响生产，可采取一些有效措施降低冲裁力，以充分利用现有设备。同时，降低冲裁力还可
3、以减小冲击、振动和噪声，对改善冲压环境也有积极意义。1.采用阶梯凸模冲裁图4-27阶梯凸模冲裁第六节冲压力与压力中心的计算2.采用斜刃口冲裁图4-28斜刃口的配置形式斜刃口冲裁时的冲裁力可按下面简化公式计算：FKLt(4-27)第六节冲压力与压力中心的计算表4-23钢在加热状态的抗剪强度3.采用加热冲裁第六节冲压力与压力中心的计算四、压力中心的计算 冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄轴心线重合。第六节冲压力与压力中心的计算1.单凸模冲裁时的压力中心图4-29圆弧线段的压力中
4、心x0=R180sin/=Rb/l-(4-28)第六节冲压力与压力中心的计算图4-30复杂形状件的压力中心计算第六节冲压力与压力中心的计算2.多凸模冲裁时的压力中心图4-31多凸模冲裁时的压力中心计算第六节冲压力与压力中心的计算1)选定坐标轴X-Y。2)按前述单凸模冲裁时压力中心计算方法计算出各单一图形的压力中心到坐标轴的距离x1、x2、x3、xn和y1、y2、y3、yn。3)计算各单一图形轮廓的周长L1、L2、L3、Ln。4)将计算数据分别代入式(4-31)和式(4-32)，即可求得压力中心坐标(x0、y0)。第七节冲裁模的典型结构一、冲裁模的分类 冲裁模的结构类型很多，一般可按下列不同特征
5、分类：1)按工序性质分类，可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等。2)按工序组合程度分类，可分为单工序模、级进模、复合模等。3)按模具导向方式分类，可分为开式模、导板模、导柱模等。第七节冲裁模的典型结构4)按模具专业化程度分类，可分为通用模、专用模、自动模、组合模、简易模等。5)按模具工作零件所用材料分类，可分为钢质冲模、硬质合金冲模、锌基合金冲模、橡胶冲模、钢带冲模等。6)按模具结构尺寸分类，可分为大型冲模和中小型冲模等。第七节冲裁模的典型结构图4-33冲裁模的结构组成1下模座2卸料螺钉3导柱4凸凹模固定板5橡胶6导料销7落料凹模8推件块9凸模固定板10导套11垫板12、20销钉13
6、上模座14模柄15打杆16、21螺钉17冲孔凸模18凸凹模19卸料板22挡料销二、冲裁模的结构组成 冲裁模的类型虽然很多，但任何一副冲裁模都是上模和下模两个部分组成。上模通过模柄或上模座固定在压力机的滑块上，可随滑块作上、下往复运动，是冲模的活动部分；下模通过下模座固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。第七节冲裁模的典型结构三、冲裁模的典型结构1.单工序模(1)落料模落料模是指沿封闭轮廓将冲件从板料上分离的冲模。第七节冲裁模的典型结构图4-34无导向落料模1模柄2凸模3卸料板4导料板5凹模6下模座7定位板1)无导向落料模(又称开式落料模)。第七节冲裁模的典型结构图4-35导板式落料模1
7、模柄2上模板3垫板4凸模固定板5凸模6活动挡料销7导板8凹模9下模座10始用挡料销11承料板12导料板2)导板式落料模。第七节冲裁模的典型结构图4-36导柱式固定卸料落料模1固定卸料板2凸模固定板3凸模4模柄5导柱6上模座7导套8钩形固定挡料销9凹模10下模座3)导柱式落料模。第七节冲裁模的典型结构图4-37导柱式弹顶落料模1上模座2卸料弹簧3卸料螺钉4螺钉5模柄6止动销7销钉8垫板9凸模固定板10落料凸模11卸料板12落料凹模13顶件块14下模座15顶杆16托板17螺栓18固定挡料销19导柱20导套21螺母22橡胶23导料销导柱式弹顶落料模第七节冲裁模的典型结构图4-38导柱式冲孔模1、17
8、定位销2凸模3凹模4、15螺钉5卸料板6下模座7导柱8导套9橡胶10卸料螺钉11上模座12、18销钉13模柄14防转销16固定板(2)冲孔模冲孔模是指沿封闭轮廓将废料从坯料或工序件上分离而得到带孔冲件的冲裁模。1)采用了凸模全长导向结构。2)模具导向精度高。第七节冲裁模的典型结构图4-39斜楔式侧面冲孔模1斜楔2座板3弹压板4滑块5凸模6凹模斜楔式侧面冲孔模第七节冲裁模的典型结构2.复合模图4-40全长导向的小孔冲孔模1凹模固定板2弹压卸料板3托板4弹簧5、6浮动模柄7凸模8扇形块9凸模固定板10扇形块固定板11导柱12导套13凸模活动护套14凹模图4-40所示为凸模全长导向的小孔冲孔模第七节
9、冲裁模的典型结构图4-41短凸模多孔冲孔模1导板2凸模固定板3垫板4凸模5卸料板6凹模7垫板图4-41所示为短凸模多孔冲孔模，用于冲裁孔多而尺寸小的冲裁件。该模具的主要特点是采用了厚垫板短凸模的结构。第七节冲裁模的典型结构图4-42复合模结构原理1推件块2冲孔凸模3落料凹模4卸料板5凸凹模图4-42所示为落料冲孔复合模工作部分的结构原理第七节冲裁模的典型结构(1)正装式复合模图4-43所示即为正装式落料冲孔复合模，凸凹模6装在上模，落料凹模8和冲孔凸模11装在下模。图4-43正装式复合模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13导
10、料销第七节冲裁模的典型结构(2)倒装式复合模图4-33所示即为倒装式复合模，该模具的凸凹模18装在下模，落料凹模7和冲孔凸模17装在上模。图4-44同时冲三个垫圈的复合模1打杆2打板3半环形键4、5、14凸凹模6推件块7连结销8冲孔凸模9、21固定板10顶杆11、22垫板12导料销13衬套15、17顶件块16垫块18落料凹模19卸料板20推杆第七节冲裁模的典型结构3.级进模图4-45级进模结构原理1冲孔凸模2落料凸模3导正销4卸料板5导料板6固定挡料销7凹模8始用挡料销第七节冲裁模的典型结构(1)级进模的典型结构由于用级进模冲压时，冲件是依次在几个不同工位上逐步成形的，因此要保证冲件的尺寸及内
11、外形相对位置精度，模具结构上必须解决条料或带料的准确送进与定距问题。第七节冲裁模的典型结构图4-46用挡料销和导正销定位的级进模1模柄2止转螺钉3冲孔凸模4落料凸模5导正销6导板7导料板8固定挡料销9始用挡料销1)用挡料销和导正销定位的级进模。第七节冲裁模的典型结构图4-47具有自动挡料装置的级进模1冲搭边凸模2冲搭边凹模3挡料杆4侧压块5侧压簧片 2)侧刃定距的级进模。第七节冲裁模的典型结构图4-48双侧刃定距的冲孔落料级进模1垫板2固定板3落料凸模4、5冲孔凸模6卸料螺钉7卸料板8导料板9承料板10凹模11弹簧12侧刃13止转销双侧刃定距的冲孔落料级进模第七节冲裁模的典型结构图4-49侧刃
12、定距的弹压导板级进模1、10导柱2弹压导板3、11导套4导板镶块5卸料螺钉6凸模固定板7冲孔凸模8上模座9限位柱12导料板13凹模14下模座15侧刃挡块侧刃定距的弹压导板级进模第七节冲裁模的典型结构(2)级进冲裁的排样采用级进模冲裁时，排样设计十分重要，它不仅要考虑材料的利用率，还要考虑冲件的精度要求、冲压成形规律、模具结构及强度等问题。1)冲件的精度对排样的要求：冲件精度要求较高时，除了注意采用精确定位方法外，还应尽量减少工位数，以减少工位积累误差。2)模具结构对排样的要求：冲件较大或冲件虽小但工步较多时，为减小模具轮廓尺寸，可采用级进-复合排样方法，见图4-50a，以减小工位数。第七节冲裁
13、模的典型结构3)模具强度对排样的要求：孔壁间距离较小的冲件，其孔应分步冲出，见图4-50a、b；工位之间凹模型孔壁厚较小时应增设空位，见图4-50c；外形复杂的冲件，应分步冲出，以简化凸、凹模结构，增加强度，便于加工和装配，见图4-50d；侧刃的位置应尽量避免导致凸、凹模局部工作而损坏刃口，可将侧刃与落料凹模刃口之间的距离增大0.20.4mm，以避免落料凸、凹模切下条料端部的极小宽度，见图4-50b。第七节冲裁模的典型结构4)冲压成形规律对排样的要求：需要经过弯曲、拉深、翻边等成形工序的冲件，采用级进冲压时，位于变形部位的孔应安排在成形工位之后冲出，落料或切断工步一般安排在最后的工位上。5)全
14、部是冲裁工序的级进模，一般是先冲孔后落料或切断。第七节冲裁模的典型结构图4-50级进冲裁时的排样设计第七节冲裁模的典型结构表4-25三类冲裁模的对比关系第七节冲裁模的典型结构表4-25三类冲裁模的对比关系第八节冲裁模主要零部件的设计与选用一、工作零件1.凸模(1)凸模的结构形式与固定方法图4-51凸模的构成第八节冲裁模主要零部件的设计与选用1)圆形凸模。图4-52标准圆形凸模的结构及固定第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-53非圆形凸模的结构及固定2)非圆形凸模。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-54凸模的铆接固定凸模的固定方法第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-55冲小孔凸模及
15、其导向结构3)冲小孔凸模。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(2)凸模长度计算 凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。当采用固定卸料时(见图4-56a)，凸模长度可按下式计算：Lh1+h2+h3+h-(4-33)当采用弹性卸料时(见图4-56b)，凸模长度可按下式计算：Lh1+h2+ha-(4-34)第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-56凸模长度的计算第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(3)凸模的强度与刚度校核一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，没有必要进行校核。表4-26冲裁凸模强度与刚度校核计算公式第八节冲裁模主要零部件
16、的设计与选用2.凹模 (1)凹模的外形结构与固定方法凹模的结构形式也较多，按外形可分为标准圆凹模和板状凹模；按结构分为整体式和镶拼式；按刃口形式也有平刃和斜刃。(2)凹模刃口的结构形式冲裁凹模刃口形式有直筒形和锥形两种，选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-27螺孔、销孔之间及至刃壁的最小距离第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-57凹模形式及其固定凹模固定方式第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-28冲裁凹模的刃口形式第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-28冲裁凹模的刃口形式第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-5
17、8凹模轮廓尺寸的计算(3)凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LB(长宽)及厚度尺寸H。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-29凹模壁厚c(mm)整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算：第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-30凹模刃口周边长度修正系数第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-31倒装式复合模的凸凹模最小壁厚3.凸凹模第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-59凸凹模的结构及固定凸凹模固定方式第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-60凸、凹模的镶拼结构4.凸模与凹模的镶拼结构第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-61镶拼结构设计原则(1)镶拼结构设计的一般
18、原则第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-62镶拼结构的固定(2)镶块结构的固定方法第八节冲裁模主要零部件的设计与选用二、定位零件 定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上相对凸、凹模有正确的位置。定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序件进行定位的定位零件有定位销、定位板等。(1)挡料销挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓以限定条料送进的距离。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用1)固定挡料销。图4-63固定挡料销第八节冲裁模主要零部件的设计与选用2)活动挡料销。图4-64活动挡料销第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4
19、-65始用挡料销3)始用挡料销。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(2)导料销导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进。(3)导料板 导料板的作用与导料销相同，但采用导料板定位时操作更方便，在采用导板导向或固定卸料的冲模中必须用导料板导向。图4-66导料板结构第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-32导料板厚度(mm)第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-67导正销结构(4)导正销 使用导正销的目的是消除送料时用挡料销、导料板(或导料销)等定位零件作粗定位时的误差，保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形之间的相对位置公差要求。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-33导正销与冲孔凸模间的差值
20、a表4-34导正销导正部分高度h第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-68挡料销与导正销的位置关系挡料销与导正销的位置关系第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(5)侧压装置 如果条料的公差较大，为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证，应在送料方向的一侧设置侧压装置，使条料始终紧靠导料板的另一侧送料。图4-69侧压装置第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(6)侧刃侧刃也是对条料起送进定距作用的。图4-70侧刃结构第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-71侧刃定位误差比较1导料板2侧刃挡块3侧刃4条料侧刃定位误差第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-72特殊侧刃部分特殊侧刃第八节冲裁模主要
21、零部件的设计与选用图4-73定位板与定位销的结构形式(7)定位板与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。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用三、卸料与出件装置 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下称为卸料，把冲件或废料从凹模中卸下称为出件。1.卸料装置第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-74固定卸料装置(1)固定卸料装置固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(2)弹性卸料装置弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件(弹簧或橡胶)组
22、成。图4-75弹性卸料装置1卸料板2弹性元件3卸料螺钉4小导柱第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-76废料切刀工作原理(3)废料切刀废料切刀是在冲裁过程中将冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用2.出件装置图4-77刚性推件装置1打杆2推件块3连接推杆4推板第八节冲裁模主要零部件的设计与选用(1)推件装置推件装置有刚性推件装置和弹性推件装置两种。图4-78弹性推件装置1弹性元件2推板3连接推杆4推件块第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-79弹性顶件装置1顶件块2顶杆3弹顶器(2)顶件装置顶件装置一般是弹性的，其基本零件是顶件块、顶杆和弹顶器，
23、如图4-79a所示。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用3.弹性元件的选用与计算(1)弹簧的选用与计算在卸料装置中，常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。1)卸料弹簧选择的原则。为保证卸料正常工作，在非工作状态下，弹簧应该预压，其预压力Fy应大于等于单个弹簧承受的卸料力，即弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量，即第八节冲裁模主要零部件的设计与选用选用的弹簧能够合理地布置在模具的相应空间。2)卸料弹簧选用与计算步骤。根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧数量n，计算每个弹簧应产生的预压力Fy。根据预压力和模具结构预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力Fj大于预压力Fy，初选时一般可取
24、Fj=(1.52)Fy。计算预选弹簧在预压力作用下的预压量hy：第八节冲裁模主要零部件的设计与选用校核弹簧的极限压缩量是否大于实际工作的总压缩量，即hjh=hy+hx+hm。如不满足，则必须重选弹簧规格，直至满足为止。列出所选弹簧的主要参数：d(钢丝直径)、D2(弹簧中径)、t(节距)、h0(自由长度)、n(圈数)、Fj(弹簧的极限工作压力)、hj(弹簧的极限压缩量)。2)初选弹簧规格。3)计算所选弹簧的预压量hy：4)校核所选弹簧是否合适。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用5)所选弹簧的主要参数为：d=4mm，D2=22mm，t=7.12mm，n=7.5圈，h0=60mm，Fj=670N，h
25、j=20.9mm。(2)橡胶的选用与计算由于橡胶允许承受的载荷较大，安装调整灵活方便，因而是冲裁模中常用的弹性元件。1)卸料橡胶选择的原则。为保证卸料正常工作，应使橡胶预压力Fy大于或等于卸料力Fx，即第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-80合成橡胶压缩特性曲线a)、c)矩形b)圆筒形d)圆柱形合成橡胶压缩特性曲线第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-35橡胶压缩量与单位压力橡胶极限压缩量应大于或等于橡胶工作时的总压缩量，即橡胶的高度h0与外径D之比应满足条件：第八节冲裁模主要零部件的设计与选用2)橡胶选用与计算步骤。根据模具结构确定橡胶的形状与数量n。确定每块橡胶所承受的预压力Fy=F
26、x/n。确定橡胶的横截面积及截面尺寸。计算并校核橡胶的自由高度h0。橡胶的自由高度可按下式计算：第八节冲裁模主要零部件的设计与选用2)确定橡胶的横截面积A：取hy=10%h0=0.1h0，查表4-35，得p=1.1MPa，则3)确定橡胶的截面尺寸：假设选用直径为8mm的卸料螺钉，取橡胶上螺钉过孔的直径d=10mm，则橡胶外径D根据4)计算并校核橡胶的自由高度h0：第八节冲裁模主要零部件的设计与选用四、模架及其零件 模架是上、下模座与导向零件的组合体。为了便于学习和选用标准，这里将冲裁模零件分类中的导向零件与属于支承固定零件中的上、下模座作为模架及其零件进行介绍。1.模架(1)导柱模模架导柱模模
27、架按其导向结构形式分为滑动导向模架和滚动导向模架两种。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-81滑动导向模架a)对角导柱模架b)后侧导柱模架c)后侧导柱窄形模架d)中间导柱模架e)中间导柱圆形模架f)四导柱模架滑动导向模架第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-82滚动导向模架a)对角导柱模架b)中间导柱架c)四导柱模架d)后侧导柱模架滚动导向模架第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-83导板模模架a)对角导柱弹压导板模架b)中间导柱弹压导板模架(2)导板模模架导板模模架有对角导柱弹压导板模架和中间导柱弹压导板模架两种，如图4-83所示第八节冲裁模主要零部件的设计与选用2.导向零件图4-8
28、4导柱结构形式a)A型导柱b)B型导柱c)A型可卸导柱d)B型可卸导柱导柱结构第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-85导套结构形式a)A型导柱b)B型导柱c)C型导柱导套结构第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-86导柱与导套安装尺寸要求导柱与导套安装尺寸要求第八节冲裁模主要零部件的设计与选用3.上、下模座1)模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装要求确定。2)所设计的模座必须与所选压力机工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。3)上、下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求在0.01mm以下。4)模座材料视工艺力大小和模座的重要性选用，一般的模座选用HT200或
29、HT250，也可选用Q235或Q255，大型重要模座可选用ZG35或ZG45。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-87模柄的结构形式a)旋入式模柄b)压入式模柄c)凸缘式模柄d)槽形模柄e)通用模柄f)浮动式模柄g)推入式活动模柄1凹球面模柄2凸球面垫块3压板4模柄接头5凹球面垫块6活动模柄五、其他支承与固定零件1.模柄2.凸模固定板与垫板第八节冲裁模主要零部件的设计与选用六、紧固件 冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，其中螺钉起联接固定作用，销钉起定位作用。螺钉和销钉都是标准件，种类很多，但冲模中广泛使用的螺钉是内六角螺钉，它紧固牢靠，螺钉头不外露，模具外形美观。销钉常用圆柱销。1)同一
30、组合中，螺钉的数量一般不少于3个(被联接件为圆形时用36个，为矩形时用48个)，并尽量沿被联接件的外缘均匀布置。2)螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺力大小和凹模厚度等条件确定。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用表4-36螺钉规格的选用3)螺钉之间、螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离，均不应过小，以防降低模板强度，其最小距离可参考表4-27。4)各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用七、冲模的标准组合 为了便于模具的专业化生产，减少模具设计与制造的工作量，国家标准规定了冲模的组合结构。第八节冲裁模主要零部件的设计与选用图4-88冲模标准
31、组合结构a)固定卸料典型组合b)弹性卸料典型组合c)复合模典型组合d)弹压导板模典型组合图4 88是冲模典型标准组合结构。各种典型组合结构还细分有不同的型式，以适应冲压加工的实际需要。第九节精密冲裁与精冲压力机一、整修1.整修原理图4-89整修工艺原理a)外缘整修b)内缘整修1凸模2工件3凹模4切屑第九节精密冲裁与精冲压力机2.整修余量3.整修模工作部分尺寸计算(1)整修前落料或冲孔凸、凹模刃口尺寸计算(2)整修凸、凹模刃口尺寸计算整修凸、凹模刃口尺寸计算方法与普通冲裁模基本相同，可按表4-38计算4.整修特点及应用场合第九节精密冲裁与精冲压力机表4-38整修凸、凹模刃口尺寸计算第九节精密冲裁
32、与精冲压力机图4-90挤光整修模a)外缘挤光凹模b)冲孔兼挤光凸模挤光整修模第九节精密冲裁与精冲压力机二、半精密冲裁 半精密冲裁主要指小间隙圆角刃口冲裁（光洁冲裁）和负间隙冲裁。1.小间隙圆角刃口冲裁图4-91小间隙圆角刃口冲裁第九节精密冲裁与精冲压力机2.负间隙冲裁图4-92负间隙冲裁第九节精密冲裁与精冲压力机图4-93非圆形零件凸模与凹模的差值1凸模尺寸2凹模尺寸非圆形零件凸模与凹模的差值第九节精密冲裁与精冲压力机图4-94带齿压料板的精密冲裁1凸模2带齿压料板3板料4凹模5顶件块三、精密冲裁第九节精密冲裁与精冲压力机1.带齿压料板精冲过程图4-95带齿压料板精冲过程第九节精密冲裁与精冲压
33、力机2.精冲对材料的要求1)塑性好、屈服点低、屈强比(s/b)小。2)变形抗力低。3)金相组织结构好。3.精冲零件的结构工艺性第九节精密冲裁与精冲压力机图4-96精冲件外轮廓的圆角半径a)t6mm的圆角半径b)t6mm的圆角半径(1)圆角半径及轮廓形状精冲件内外轮廓的拐角处必须采用圆角过渡，以保证模具的寿命及零件的质量。第九节精密冲裁与精冲压力机(2)冲件的壁厚冲件的壁厚是指冲件相邻两孔、槽间的距离，或内形边缘与外形轮廓间的距离，其值一般不小于(0.60.9)t。(3)孔径和槽宽精冲时的最小孔径和槽宽与料厚、槽长及材料有关，其关系如图4-97、图4-98所示。图4-97最小孔径d与料厚t的关系
34、第九节精密冲裁与精冲压力机图4-98最小槽宽b与料厚t、槽长L的关系第九节精密冲裁与精冲压力机4.精冲件的质量(1)精冲件的断面质量精冲件断面上的光面很难达到料厚的100%，由于各种原因，断面上可能出现局部断裂和毛刺等。(2)精冲件的尺寸公差和形状、位置公差一般情况下，精冲件可达到的经济尺寸公差等级见表4-39。第九节精密冲裁与精冲压力机表4-39精冲件可达到的经济尺寸公差等级第九节精密冲裁与精冲压力机图4-99精冲的排样5.精冲的排样与搭边第九节精密冲裁与精冲压力机表4-40精冲排样时的搭边(mm)第九节精密冲裁与精冲压力机6.精冲模结构(1)对精冲模的要求(2)精冲模的典型结构按使用冲压设
35、备不同，精冲模分为普通压力机上使用的简易精冲模和专用压力机上使用的精冲模两类。第九节精密冲裁与精冲压力机图4-100简易机械式精冲模1、7碟形弹簧2、3冲孔凸模4凹模5带齿压料板6凸凹模普通压力机上使用的简易精冲模第九节精密冲裁与精冲压力机图4-101简易液压精冲模1上活塞2上模座3垫块4连接推杆5凸凹模6螺钉7带齿压料板8推杆9凹模10顶件块11顶杆12下模座13垫板14下液压缸15下活塞专用压力机上使用的精冲模第九节精密冲裁与精冲压力机图4-102固定凸模式精冲模1上柱塞2上工作台3、4、5连接推杆6推杆7活动模板8凸凹模9带齿压料板10凹模11顶件块12冲孔凸模13顶杆14下垫板15顶块
36、16下工作台17下柱塞专用压力机上使用的精冲模第九节精密冲裁与精冲压力机图4-103活动凸模式精冲模1上工作台2上柱塞3冲孔凸模4凹模5带齿压料板6凸凹模7凸模支座8下工作台9滑块10凸模拉杆专用压力机上使用的精冲模第九节精密冲裁与精冲压力机7.精冲模工作部分的设计(1)凸、凹模间隙精冲模凸、凹模间隙很小，一般双面间隙仅为板料厚度的0.5%1.0%。(2)凸、凹模刃口圆角半径精密冲裁时，一般落料凹模与冲孔凸模的刃口均作出一定的圆角半径。第九节精密冲裁与精冲压力机(3)凸、凹模刃口尺寸的确定精冲凸、凹模刃口尺寸的确定与普通冲裁模确定方法基本相同，但由于精冲条件与普通冲裁条件有很大不同，所以精冲件
37、的尺寸精度不但取决于凸、凹模刃口尺寸精度，还与凸、凹模间隙、带齿压料板的压力和推(顶)件块的反压力、刃口圆角、板料厚度及材料性能有关。(4)带齿压料板的设计带齿压料板的设计主要是确定齿圈的截面形状、齿形尺寸及齿圈在压板上的布置方式。第九节精密冲裁与精冲压力机表4-41精冲凸、凹模刃口间隙(双面)第九节精密冲裁与精冲压力机表4-42精冲凸、凹模刃口尺寸计算第九节精密冲裁与精冲压力机图4-104齿圈的截面形状a)V形a)对称角度齿形a)非对称角度齿形b)凸台形c)斜面形齿圈的截面形状有V形、凸台形和斜面形等三种，如图4-104所示。V形的又有对称角度和不对称角度两种。第九节精密冲裁与精冲压力机图4
38、-105双面齿圈双面齿圈第九节精密冲裁与精冲压力机表4-43单面齿圈的齿形尺寸第九节精密冲裁与精冲压力机表4-44双面齿圈的齿形尺寸第九节精密冲裁与精冲压力机图4-106齿圈的平面布置齿圈的平面布置第九节精密冲裁与精冲压力机8.精冲压力的计算(1)冲裁力与普通冲裁时冲裁力计算方法相同，可按式(4-18)计算。(2)带齿压料板的压料力(3)顶(推)件块的反压力(4)精冲总压力(5)卸料、顶(推)件力第九节精密冲裁与精冲压力机四、精冲压力机及选用 精冲压力机主要是专用于完成带齿压料板精密冲裁工艺的设备。1.精冲工艺对压力机的要求1)具有很高的导向精度(尤其是压力机滑块与导轨的导向)和足够刚度的床身
39、结构。2)具有三重动作和产生精冲工艺需要的五种压力。3)冲裁工作速度应低于15mm/s，并能在515mm/s范围内根据材料种类和厚度进行调节。第九节精密冲裁与精冲压力机4)滑块的限位精度不低于0.01mm，以便严格控制凸模进入凹模的深度。5)要求压力机的电动机功率大，能满足精冲工艺所需的较大的作功能力。6)有可靠的模具保护装置及辅助装置。第九节精密冲裁与精冲压力机图4-107精冲压力机全套设备示意图1精冲件和废料光电检测器2取件(或气吹)装置3精冲压力机4废料切刀5光电安全栅6垫板7模具保护装置8模具9送料装置10带材末端检测器11带料检测器12带料校直装置13电器设备14液压装置精冲压力机全
40、套设备示意图第九节精密冲裁与精冲压力机表4-45部分国内外精冲压力机的主要技术参数2.精冲压力机类型和主要技术参数第九节精密冲裁与精冲压力机第九节精密冲裁与精冲压力机图4-108GKPF25/40型精冲压力机外形图3.精冲压力机结构简介(1)机械式精冲压力机图4-108所示为GKPF25/40型精冲压力机外形图，图4-109为其结构示意图，它是机械式精冲压力机的典型结构，采用双肘杆底传动。第九节精密冲裁与精冲压力机图4-109GKPF25/40传动结构简图1电动机2变速箱3带传动4飞轮5离合器6蜗杆传动7斜齿轮传动8曲轴9机身10压边活塞11装模高度调节机构12滑块13反压活塞14双肘杆机构G
41、KPF25/40传动结构简图第九节精密冲裁与精冲压力机图4-110双肘杆机构的传动原理a)下止点位置b)上止点位置1、3曲轴2、4、6、11连杆5、7、8、10、12铰链轴9板13滑块双肘杆机构的传动原理第九节精密冲裁与精冲压力机图4-111双肘杆传动滑块行程曲线1快速合模2慢速冲裁3快速回程双肘杆传动滑块行程曲线第九节精密冲裁与精冲压力机图4-112滑块滚动导轨横截面示意图1滚柱2盖板3垫片4滑块5床身滑块滚动导轨横截面示意图第九节精密冲裁与精冲压力机图4-113Y26630精冲液压机结构简图1调节蜗轮2挡块3回程缸4冲裁活塞5平衡压力缸6反压柱塞7上静压导轨8下保护装置9下工作台10传感活
42、塞11上保护装置12压边活塞13上工作台14机架15下静压导轨16防转臂(2)液压式精冲压力机图4-113所示为Y26630液压式精冲压力机结构简图，冲裁动作由冲裁活塞4产生，齿圈压板的压边动作和反压顶杆的动作分别由压边活塞12、反压活塞6实现。第九节精密冲裁与精冲压力机图4-114模具保护装置结构图4.精冲压力机的辅助装置第九节精密冲裁与精冲压力机图4-115模具保护装置工作原理图a)微动开关B、C在A之后动作(正常工作)b)微动开关C在A之前动作(滑块回程)c)微动开关B在A之前动作(滑块回程)1反压活塞2滑块3浮动反压活塞4被冲板料5齿圈压料板6浮动压边活塞7压边活塞模具保护装置工作原理
43、图第十节简易冲裁模一、聚氨酯橡胶冲裁模1.聚氨酯橡胶冲裁模的特点与应用2.聚氨酯橡胶冲裁模的设计图4-116聚氨酯橡胶冲裁过程1容框2卸料板3凸模4聚氨酯橡胶第十节简易冲裁模(1)冲裁变形过程用聚氨酯橡胶冲裁模冲裁，落料时用聚氨酯作为凹模，凸模仍用模具钢。(2)钢质凸、凹模刃口尺寸计算聚氨酯橡胶冲裁模中钢质凸、凹模刃口尺寸的计算与普通冲裁模的计算略有不同。(3)容框及聚氨酯橡胶的设计容框是聚氨酯橡胶冲裁模的主要零件之一，它可以直接在模座内加工成，也可以独立地固定在模板上。第十节简易冲裁模图4-117顶杆和卸料板的形式与几何参数1卸料板2凸凹模3顶杆(4)顶杆和卸料板的设计在聚氨酯橡胶冲裁模中，
44、顶杆(或推杆、顶件块)、卸料板与容框一起使聚氨酯橡胶在冲裁过程中处于全封闭状态，控制橡胶的冲压深度，改变冲裁时的应力分布，因而顶杆和卸料板的工作部分应具有合理的结构形式与几何参数第十节简易冲裁模表4-46顶杆与卸料板的几何参数第十节简易冲裁模图4-118聚氨酯橡胶落料模1钢质凸模2容框3聚氨酯橡胶(5)聚氨酯橡胶冲裁模的典型结构聚氨酯橡胶冲裁模可以是单工序模，也可以设计成复合模。第十节简易冲裁模图4-119聚氨酯橡胶冲孔落料复合模1卸料板2聚氨酯橡胶3容框4凸凹模5顶杆聚氨酯橡胶冲孔落料复合模第十节简易冲裁模二、锌基合金冲裁模1.锌基合金冲裁模特点与应用2.锌基合金冲裁模的设计(1)锌基合金冲
45、裁模的冲裁机理用锌基合金冲裁模冲裁，落料时凹模用锌基合金制造，凸模仍用模具钢制造。(2)凸、凹模刃口尺寸确定第十节简易冲裁模(3)锌基合金凹模的设计锌基合金凹模为了保证强度，要有足够的厚度和壁厚，也可在凹模体内加入淬硬的钢板(皮)，以增加强度。(4)锌基合金冲裁模的典型结构锌基合金冲裁模也可以设计成单工序模或复合模。第十节简易冲裁模图4-120锌基合金冲裁模1模架2凸凹模固定板3凸凹模4模柄5推件块6卸料板7落料凹模8凸模固定板9顶件块10冲孔凸模11盖板12顶件托板13顶杆14卸料螺钉锌基合金冲裁模第十一节冲裁模设计步骤及实例一、冲裁模设计步骤冲裁模设计一般分为冲裁工艺设计和冲裁模具设计二个
46、阶段。现分步骤简要概述如下：1.分析冲裁件的工艺性2.确定冲裁工艺方案(1)工序性质与数量的确定(2)工序顺序的确定(3)工序组合方式的确定第十一节冲裁模设计步骤及实例3.确定模具总体结构方案(1)模具类型(2)操作与定位方式(3)卸料与出件方式(4)模架类型及精度第十一节冲裁模设计步骤及实例4.进行有关工艺与设计计算(1)排样设计与计算(2)计算冲压力与压力中心，初选压力机(3)计算凸、凹模刃口尺寸及公差第十一节冲裁模设计步骤及实例5.设计、选用模具零部件，绘制模具总装草图(1)确定凸、凹模结构形式，计算凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸(2)选择定位零件(3)设计、选用卸料与出件零件(4)选择模架
47、，并确定其他模具零件的结构尺寸或标准规格(5)绘制模具总装草图，校核压力机第十一节冲裁模设计步骤及实例6.绘制模具总装图和零件图图4-121模具总装图的图面布置第十一节冲裁模设计步骤及实例(1)模具总装图的绘制1)主视图。2)俯视图。3)侧视图或上模俯视图、局部或辅助视图。4)冲件图及排样图。第十一节冲裁模设计步骤及实例5)技术要求。(2)模具零件图绘制模具总装图中的非标准零件，均需分别画出零件图。1)应尽量按该零件在总装图中的装配方位画出，不要任意旋转或颠倒。2)图中尺寸、公差、表面粗糙度值标注要齐全、合理，符合国家标准。3)图中各项尺寸公差及表面粗糙度选用要适当，既要满足模具加工质量要求，
48、又要考虑尽量降低制模成本。第十一节冲裁模设计步骤及实例二、冲裁模设计实例图4-122接触环第十一节冲裁模设计步骤及实例1.零件的工艺性分析(1)结构与尺寸该零件结构较简单，形状对称，尺寸较小。(2)精度零件尺寸公差除?9.40接近于IT11级以外，其余尺寸均低于IT12级，亦无其他特殊要求。(3)材料锡青铜带QSn6.5-0.1(M)，软态，带料，抗剪强度b=255MPa(表1-3)，断后伸长率10=38%。2.确定冲裁工艺方案第十一节冲裁模设计步骤及实例3.确定模具总体结构方案(1)模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。(2)操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用
49、手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。(3)卸料与出件方式考虑零件厚度较薄，采用弹性卸料方式。(4)模架类型及精度由于零件厚度薄，冲裁间隙很小，又是级进模，因此采用导向平稳的对角导柱模架。第十一节冲裁模设计步骤及实例4.工艺与设计计算(1)排样设计与计算该零件材料厚度较薄，尺寸小，近似T形，因此可采用45的样，如图4-123所示。图4-123排样图第十一节冲裁模设计步骤及实例(2)计算冲压力与压力中心，初选压力机(3)计算凸、凹模刃口尺寸及公差由于材料薄，模具间隙小，故凸、凹模采用配作加工为宜。1)落料凹模刃口尺寸。凹模磨损后增大的尺寸，按公式Ad=(Amax-
50、x)+/4计算凹模磨损后减小的尺寸，按公式Bd=(Bmin+x)0计算凹模磨损后不变的尺寸，按公式Cd=(Cmin+0.5)/8计算第十一节冲裁模设计步骤及实例2)冲孔凹模刃口尺寸。3)侧刃孔尺寸可按公式Ad=(A+0.5Zmin计算，取d=0.02，则5.设计选用模具零、部件，绘制模具总装草图(1)凹模设计凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的固定方式。(2)凸模设计落料凸模刃口部分为非圆形，为便于凸模和固定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分设计成便于加工的长圆形，通过铆接方式与固定板固定。第十一节冲裁模设计步骤及实例1)凸模最小直径的校核(强度校核)。2)凸模最大自
