1、第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 v学习内容 1、了解冲裁模的设计过程及设计方法。2、要求掌握冲裁模设计的一般步骤。3、掌握冲裁工艺方案的确定原则。4、掌握模具压力中心的计算。5、了解模具标准零件分类及标准模架的选用。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.2冲裁模设计的一般步骤1、分析冲裁件的工艺性2、制定冲裁工艺方案3、确定毛坯形状、尺寸和下料方式4、确定冲模类型及结构型式5、进行必要的工艺计算 （1）计算毛坯尺寸，以便在最经济的原则下进行排样和合理使用材料。（2）计算冲压力，以便选择压力机。（3）计算模具压力中心，防止模具
2、因受偏心负荷作用影响模具精度和寿命。（4）计算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、垫板、凸模）的外形尺寸，以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。（5）确定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸。6、选择压力机7、绘制模具总图和非标准零件图8、编写设计计算说明书。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。内容包括冲裁工序的组合、冲裁顺序的安排。4.2.1 冲裁工序的组合 一般组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。冲裁工序的组合方式应根
3、据下列因素决定。1、生产批量 2、工件尺寸公差等级 3、对工件尺寸、形状的适应性 4、模具制造、安装调整和成本 5、操作方便与安全 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.2.2冲裁顺序的安排 冲裁顺序的安排应根据冲裁工序的组合方式的不同来决定。1、级进冲裁的顺序安排（1）先冲孔或切口，最后落料或切断，将工件与条料分离。首先冲出的孔可作后续工序的定位用。在定位要求较高时，则可冲出专供定位用的工艺孔。图 4-1 级进冲裁 第二章第二章 板材冲压成型的基本知识板材冲压成型的基本知识（2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。采用两
4、个定距侧刃时，可以安排成一前一后，也可并列布置。2、单工序冲裁模作用多工序零件时的顺序安排（1）先落料使毛坯与条料分离，再冲孔或冲缺口。后继各冲裁工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。（2）当冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔，后冲小孔。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.3 模具压力中心的计算模具压力中心的计算4.3.1 冲模的压力中心*冲裁力的合力中心称为压力中心。冲裁力的合力中心称为压力中心。对于中小型模具，压力中心应与模柄中心线大体重合；对于大型模具，应使模具压力中心在压力机滑块（或横梁）中心线附近的允许范围内，否则
5、在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度和寿命。v形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形，其冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。v形状复杂的工件、多凸模冲孔模及连续模的压力中心则用解析法或作图法来确定。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 表4-1冲裁模压力中心第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.3.2 压力中心计算实例 1、单凸模复杂形状冲裁图4-2 复杂形状单凸模压力中心计算示例 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选
6、用冲裁模设计及主要零部件选用 冲裁复杂形状的工件时，其压力中心位置按下述程序进行计算:（1）按比例画出凸模工作部分剖面的轮廓图，如图4-2所示。（2）在轮廓内外任意距离处，选定坐标轴xx 和yy；（3）将轮廓线分成若干基本线段，计算各基本线段的长度l1，l2，l3l8（图中冲裁力与冲裁线长度成正比例，故冲裁线段的长短，即可代表冲裁力的大小）；（4）计算基本线段的重心位置到yy 轴的距离x1，x2，x3x8及到xx 轴的距离y1，y2，y3，y4y8第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 （5）根据“对同一轴线的分力之和的力矩等对同一轴线的分力之和的力矩等于各分力矩之
7、和于各分力矩之和”的原理，可按下式求出冲模压力中心到xx 轴和yy 的距离：到yy 轴的距离 （4-1）到xx 轴的距离 （4-2）第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 图4-3冲裁工件压力中心计算示例 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 求出各线段重心如下：图4-4圆弧重心的确定 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计
8、及主要零部件选用 2、多凸模冲栽多凸模冲裁的压力中心，按下述程序进行计算。图4-5 多凸模冲裁时的压力中心第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用（4-3）（4-4）第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 示例：如图4-6所示的工件是在矩形胚料上同时冲出5个不同形状的孔，并切去一个角，求出冲裁时的压力中心。A 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用（1）计算孔的压力中心 （3）对整个工作选定x、y坐标轴，如图c，将各值代入式 第四章第四章 冲裁模
9、设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.4 模具闭合高度模具闭合高度 模具的闭合高度是指工作行程终了时，模具上模座上表面与下模座下表面之间的距离。压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求。即 Hmax-5HHmin+10 （4-5）式中 Hmax连杆调节到最短（偏心冲床的行程应调到最小）时，压力机的装模度，即最大装模高度（mm）；Hmin连杆调节到最长（偏心冲床的行程应调到最大）时，压力机的装模度，即最小装模高度（mm）；H模具的闭合高度（mm）。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 图4-7 模具装模高度关系示意图 第四章第四章 冲裁模设计及主要零
10、部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.5 模具零件分类模具零件分类 1、模具零件的标准化 国家标准总局制订了 GB2851287590冷冲模国家标准。该标准根据模具类型、导向方式、送料方向、凹模形状等不同，规定了十四种典型组合形式。每一种典型组合中，又规定了多种凹模周界尺寸(长宽)以及相配合的凹模厚度、凸模高度、模架类型和尺寸及固定板、卸料板、垫板、导料板等具体尺寸，还规定了选用标准件的种类、规格、数量、位置及有关的尺寸。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 2、模具零件的分类 按模具零件的不同作用，可将其分为工艺零件和结构零件两大类。（1）工艺零件1）工作零件
11、在冲压成型中决定制件结构形状的零件，包括凸模、凹模等。2）定位零件在冲压成型过程中，在模具中起定位作用的零件，包括挡料销、导正销、凸凹模固定板、定位钉、定位板、导料板、导向销等。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 3）卸料及推件零件在模具中起卸下或推出制件作用的零件，包括卸料板、顶件器、压料板等。（2）结构零件1）导向零件在冲压过程中对模具合模导向的零件，包括导柱、导筒、导套、导板等。2）支承固定零件在模具中起支承固定作用的零件，包括上模座、下模座、模柄、垫板等。3）紧固及其他零件在模具中起紧固作用的零件，包括螺钉、销钉、弹簧等。第四章第四章 冲裁模设计及主要零
12、部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.6 模具零件模具零件 组成冲模的零件已列入冲模零件国标（GB）中的有48个标准（包括模座）。4.6.1 工作零件 冲裁模的工作零件指在冲裁过程中决定冲件型状及尺寸的零件，主要指凸模和凹模。1、凸模 （1）凸模的主要形式 凸模的主要形式有圆凸模和非圆凸模两种。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 1）圆凸模 图4-8 圆型凸模结构 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 2）非圆凸模 图4-9 非圆凸模结构（2）凸模的固定方式 图4
13、-10 小凸模的固定方式图4-11 快换凸模固定方式 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用（3）凸模的长度计算凸模的长度一般是按模具结构形式来确定的，一般为凸模固定板厚度、卸料板厚度、导料板厚度之和再加上一定的自由尺寸（包括凸模固定板与与卸料板之间的距离1020mm、凸模修磨量及凸模进入凹模的深度0.51mm）。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 2、凹模 （1）凹模的刃口形式（a）锥形刃口；（b）、（c）直筒形刃口图4-12 凹模刃口形式 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用（2）凹模的外形尺寸设计凹
14、模外形尺寸一般是根据凹模孔口尺寸和材料的厚度决定的。凹模厚度 H=Kb （4-6）凹模壁厚 c=（1.5-2）H （4-7）式中H凹模厚度（mm），其值不应小于15mm；K修正系数，见表4.6.1；b冲裁件的最大外形尺寸（mm）；c凹模壁厚（mm）。(C3040mm)第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.6.2 定位零件 定位零件的作用为确定冲件在模具中的位置,限定冲压件的送进步距,以保证冲压件的产品质量,使冲压生产顺利进行.按工作方式及作用的不同可以分为挡料销、定位件、导正销、定位侧刃等。1、挡料销 挡料销的类型包括固定的挡料销、活动挡料销、始用挡料销。（a
15、）圆柱头式挡料销；（b）钩式挡料销 图4-13 固定挡料销 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用（2）活动挡料销 图4-14活动挡料销 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 （3）始用挡料销 这种挡料销用于条料送进时的首次定位。图4-15 始用挡料销 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 2、定位件 常用的定位件有定位板和定位销。（1）定位板（a）两端定位；（b）端部定位图4-16定位板外廓定位（a）圆形内孔定位；（b）异形内孔定位图4-
16、17定位板内孔定位第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用（2）定位销（a）定位销外廓定位；（b）定位销内孔定位图4-18 定位销定位 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 3、导正销导正销导正板料位置的方式有两种。一种是直接导正，即利用冲件孔导正；另一种是间接导正，即被导正的孔是条料上另外设置的工艺孔。1导正销；2挡料销图4-19 导正销第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 图4-20 导正销形式（GB2864.4-81）第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4、定距侧刃 长方
17、形侧刃：制造简单，但易磨损，影响送料精度；成形侧刃：侧刃的形状复杂，材料消耗大，但送料精度高。（a）长方形侧刃；（b）成形侧刃 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.6.3 卸料装置 卸料装置主要通过卸料板实现卸料过程。卸料板可分为弹性卸料板和刚性卸料板两大类。1、弹性卸料板 弹性卸料板常用于较薄板材的卸料。（a）正装式模具 （b）倒装式模具 （c）采用弹性元件图4-22 弹性卸料板 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 2、刚性卸料板 刚性卸料装置主要用于材料较硬，厚度较大（厚度大于1.5mm）和精度要求不高的冲裁中。（a）固定
18、式 （b）悬臂式 （c）钩形图4-23 刚性卸料板第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.6.4推件零件 将冲压制件或废料从凸模或凹模上推出的装置称为推件装置,出件装置的结构形式常用上模出件。一般上模出件装置为刚性机构。图4-24 上模出件装置 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.6.5 顶件零件 弹性顶件装置一般都装在下模，常用于正装复合模和薄板落料模中。第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 图 4-25 弹性顶件装置4.7 标准模架的选用标准模架的选用4.7.1 对角导柱模架（GB/T285.
19、1-1990）对角导柱模架在凹模面积的对角中心线上，装有前、后导柱。适用于纵向或横向送料，使用面宽，常用于级进模或复合模。1上模板 2下模板 3 4 导柱 5 6导套 图4-26 对角导柱模架第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.7.2 后侧导柱模架 后侧导柱模架两导柱，导套分别装在上、下模座后侧。可用于冲压较宽条料，且可用于冲压边角料。送料及操作方便，可纵向、横向送料。主要适用于一般精度要求的冲模，不宜用于大型模具。1上模座；2下模座；3导柱；4导套图4.-27后侧导柱模架第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.7.3后侧导柱
20、窄形模架 后侧导柱窄形模架主要用于窄长零件和特殊冲压工艺的冲模。1上模座；2下模座；3导柱；4导套 图4-28后侧导柱窄形模架第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.7.4 中间导柱模架 中间导柱模架仅适用于横向送料，常用于弯曲模或复合模。其凹模形状有矩形和圆形两种。1上模座；2下模座；3 4导柱；5 6导套 图4-29 中间导柱模架第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.7.5 四导柱模架 此类模架适用于大型制件，精度很高的冲模，以及大批量生产的自动冲压生产线上的冲模。1上模座；2下模座；3导柱；4导套图4-30 四导柱模架第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.8 冲压零件的配合冲压零件的配合4.8.1零件间的配合 第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用 4.8.2 模架的零件配合(1)级精度的模架必须符合导套、导柱配合精度为H6/h5给定的配合间隙值。(2)级精度的模架必须符合导套、导柱配合精度为H7/h6给定的配合间隙值。(3)滑动导套与模座的配合为H7/r6，导柱与模座的配合为R7/h5或R8/h6。表4-4 导柱导套配合间隙（或过盈量）第四章第四章 冲裁模设计及主要零部件选用冲裁模设计及主要零部件选用
