工艺技术-冲裁工艺与冲裁模的设计教材(ppt 145页)

冲裁工艺与冲裁模的设计冲裁工艺与冲裁模的设计 2.1 典型案例 2.2 冲裁工艺与模具的设计程序 2.3 冲裁工艺性分析 2.4 冲裁工艺过程 2.5 排样 2.6 冲裁模刃口尺寸计算 2.7 定位与卸料出料 2.8 凸、凹模结构设计 2.9 冲裁模总体设计 2.1 典型案例 （ 1）垫圈 垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材 料一般为普通碳素钢（如 Q215），属于大批量生产 。 t=1mm （ 2）电机转子与电机定子 要求其具有较好的形状一致性，不存在（或存在 较小的）毛刺，材料一般为电工硅钢（如 D31），属 于大批量生产。 （ 3） 录音机机芯自停杆 材料一般为优质碳素结构钢（如 10F），属于成批 生产。 2.2冲裁工艺与模具的设计程序 冲裁模设计的总原则： 在满足制件尺寸精度和 形状精度的前提下力求使模 具结构简单、操作方便、材 料消耗少、制件成本低。 审图 冲裁工艺性分析 冲裁工艺方案制定 排样 刃口尺寸计算 冲压力及压力中心计算 凸、凹模结构设计 总体结构设计 冲压设备选择 冲裁模装配图绘制 非标零件图绘制 冲裁模设计程序示意图 （ 1）审图 审阅制件图的正确性和完整性，包括：投影关系、 尺寸标注、公差、技术要求、材料等标注。 材料： D31 （ 2）冲裁工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件结构、形状、尺寸和材 料等对冲裁工艺的适应性。 （ 3）冲裁工艺方案制定 依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批 量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺 方案。 单工序工艺方案 复合工艺方案连续工艺方案 （ 4）排样 依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下， 采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。 冲压件排样实物 （ 5）刃口尺寸计算 （ 6）冲压力及 冲压设备选择 （ 7） 压力中心计算 （ 8）凸、凹模结构设计 在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。 （ 9）总体结构设计 （ 10）冲裁模装配图绘制 （ 11）非标零件图绘制 2.3 冲裁工艺性分析 2.3.1 冲裁变形特征 c）断裂分离阶段 凸、凹模间隙正常且无弹压时，金属材料的冲裁变形过程 a）弹性变形阶段 b）塑性变形阶段 普通冲裁零件断面 冲裁件断面示意图 冲裁件断面质量 1 光亮带 2 毛刺 3 断裂带 4 塌角带 a)间隙过小 b)间隙适中 c)间隙过大 2.3.2 冲裁工艺性要求 冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程 度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、 模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便 等。 （ 1）冲裁件的形状与结构 冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。 1）应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。 冲裁件悬臂与窄槽尺寸 最小宽度： b2t 2）冲裁件的 孔与边缘间、孔与孔之间的距离 b1、 b2不 能太小 。 最小孔边距离 一般取 b1 1.5t， b2 2t 3）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的 清角，应采用圆弧过渡。 4）冲孔的尺寸不能太小。 （ 2）冲裁件的尺寸精度和粗糙度 普通冲裁件 1）尺寸精度一般在 IT10IT11级以下 2）粗糙度低于 Ra=6.3m 3）冲孔精度比落料精度高一级 （ 3）冲裁材料 选材原则： 1）取决于零件的要求 2） “廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色 ” 3）采用国家标准规格材料 （ 4）典型案例分析 1）垫圈： 无悬臂狭槽，孔边距较大，无尖锐转角，孔径较大； 制件尺寸精度较低，无粗糙度要求； 材料为普通碳素钢，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。 2）电机转子： 制件结构复杂，形状对称，无悬臂狭槽，孔边距较大； 转子轴孔 10的公差为 0.027mm（ IT8级）； 外圆 47.2的公差为 0.05mm（ IT9级）； 毛刺高度应小于 0.05mm； 材料为电工硅钢，材料具有一定的脆性。 90的转角处 3）电机定子： 分析同电机转子 电机定子外形 R3圆弧处锐 角 4）录音机机芯暂停杆展开件： 制件结构复杂，形状不对称； 制件 A部为一悬臂（ 1.48.65）； 孔边距较小； 制件转角未注半径为 0.3mm。 录音机机芯转录杆展开件 2.4 冲裁工艺过程 2.4.1 垫圈冲裁工艺方案制定 单一工序 复合工序 级进工序 2.4.2 电机转子冲裁工艺方案制定 a） b） c） 单一工序 a）落 47.2mm外圆 b）冲 10mm孔和定向槽口 R0.3mm c）冲 12个槽口 复合工序 级进工序 2.4.3 电机定子冲裁工艺方案制定 （ 1）冲裁工艺方案 a） b） c） 单一工序 a）落外形 b）冲两个腰形孔和 4个 4mm孔 c）冲 48.2mm孔和 2个 5mm孔 复合工序 落料式级进工序 切废式级进工序 2.4.4 录音机机芯暂停杆展开件冲裁工艺方案制定 切废式级进工序 2.5 排样 2.5. 1 冲裁排样 排样 ：指制件在板料或条料排上的布置方法。 冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、 少废料排样和无废料排样三种。 a)有废料排样 b)少废料排样 c)无废料排样 冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为 直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭 边法等多种形式。 1）直排：适用于方形、矩形零件。 2）斜排：适用于椭圆形、 T形、 形、 S形零件。 3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、 T形、 形 、 形零件。 4）斜对排：适用于椭圆形、 T形、 形、 S形零件。 6）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角 形、方形、矩形零件。 7）交叉排：适用于 C形、 形、 形 等零件。 5）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上 零件 。 8）裁搭边法 整裁法：适用于尺寸较小且形状较简 单的 细长零 件。 9） 裁搭边法 分次裁切法：适用于尺寸较小且形状 较复杂的细长零件。 典型案例冲裁排样分析 垫圈 电机转子 电机定子 电机转子与电机定子套排（级进工序） 录音机机芯暂停杆展开件 录音机机芯暂停杆展开件 2.5.2 搭边值的确定 搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边 缘之间的余料。 搭边的作用 1）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件； 2）保证条料具有一定的刚性，便于送料； 3）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。 （ 1）普通冲裁 搭边值的选取。（见表 2-10表 2-12） （ 2）多工序连续冲压 1）切断工序中其搭边值的选取：主要指制件与制件之间 被切除的废料的宽度。（表 2-13） 2）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加 工工艺废料标准值。 3）材料侧面切口值的确定： 一般取侧刃长度等于进距 L，然后根据料厚 t与侧刃切 进长度 L（或料宽 B）求出切边宽度 F。 侧刃切口值 （ 3）典型案例冲裁搭边值确定 1）垫圈冲裁搭边值确定 料厚为 1mm，由表 2-10可查得， 工件间搭边值 a1=0.8mm，沿边搭边值 a=1.0mm。 2）电机转子和电机定子冲裁搭边值确定 料厚为 0.35mm，由表 2-10可查得， 工件间搭边值 a1=1.2mm，沿边搭边值 a=1.5mm。 3）录音机机芯暂停杆展开件冲裁搭边值确定 料厚为 0.8mm，由表 2-10可查得， 工件间搭边值 a1=1.5mm，沿边搭边值 a=1.8mm。 案例排样图 垫圈（单排） 级进工序 复合工序 级进工序 复合工序 垫圈（多排） 电机转子（单排） 级进工序 复合工序 电机转子（多排） 级进工序 复合工序 电机定子（单排） 复合工序 电机定子（单排） 级进工序 电机定子（多排） 级进工序 复合工序 电机转子与电机定子套排（级进工序） 录音机机芯暂停杆展开件（直排） 录音机机芯暂停杆展开件（直对排） 录音机机芯暂停杆展开件（斜排） 2.5.3 材料利用率的计算 （ 1）条料宽度尺寸的确定 1）有侧压装置： B=(L+2b)- 2） 无侧压装置： B=(L+2b+C) 式中： L 制件垂直于送料方向的基本尺寸； 条料的宽度公差（见表 2 16）； b 侧面搭边值； C 送料保证间隙： B 100， C=0.51.0； B 100， C=1.01.5。 簧片压块式侧压 1 簧片 2 压块 3 基准导料板 3） 采用 侧刃 ： B=(L+1.5b+nF) 式中： L 制件垂直于送料方向的基本尺寸； n 侧刃数； F 侧刃裁切宽度； 条料的宽度公差； b 侧面搭边值。 （ 2）材料利用率的计算 一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与 所需板料面积之比的百分率，一般用 表示： 式中： A 在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（ mm）； B 条料宽度（ mm）； S 一个进距内之间的实际面积（ mm）； S0 一个进距内所需毛坯面积（ mm）。 （ 3）典型案例冲裁材料利用率计算（见表 2-17） 2.6 冲裁模刃口尺寸计算 2.6.1 冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙的距离。 Z=Dp-Dd 式中 Z 冲裁间隙（ mm）； Dd 凹模刃口尺寸（ mm）； Dp 凸模刃口尺寸（ mm）。 （ 1）间隙对冲裁件断面质量的影响 播放动画播放动画 间隙过小 间隙适合 间隙过大 （ 2）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸偏差主要是由两个方面造成的：一是 冲模的制造偏差，二是冲裁件实际尺寸与冲模刃口尺寸 之间的偏差。 Z（ t%） Z（ t%） 平行纤维方向 垂直纤维方向 a） b） 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 a）落料 b）冲孔 间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁 力就小。 间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大， 卸料力和推料力随之减小。 （ 3）冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响 （ 4）冲裁间隙对冲模寿命的影响 凸、凹模刃口磨损情况 较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对模 具的寿命极为不利。 （ 5）合理间隙值的确定 合理间隙是一个范围值，其上限为最大合理间隙， 其下限为最小合理间隙。 在具体设计冲裁时，根据零件在生产中的具体要求 可按下列原则进行选取： 当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要 求时，一般采用较大的间隙值。 当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要 求时，应选择较小的间隙值。 在设计冲裁模刃口尺寸时，应按最小间隙值来计算刃 口尺寸。 确定合理间隙的方法通常有理论分析法、经验确定 法及查表法。 （ 6）典型案例冲裁间隙的确定 1）垫圈冲裁间隙 垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一般为 类断 面，由表 2-18可查得 Zmax40% t，即 Zmax0.4mm。 2）电机转子和电机定子的冲裁间隙 电机转子和电机定子对冲裁断面质量要求较高，一 般为 类断面，由表 2-18可查得 Z=（ 14%18% ） t，即 Z=0.0490.063mm。 3）录音机机芯暂停杆展开件冲裁间隙 录音机机芯暂停杆对冲裁断面质量要求较高，一般 为 类断面，由表 2-18可查得 Z=（ 14%18% ） t，即 Z=0.1120.144mm。 2.6.2 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸 。 根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制 件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模 基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。 冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。 刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体 内部。 凸、凹模刃口尺寸计算关系 2.6.3 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也 不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法 两种。 （ 1） 凸、凹模 互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算 适用于圆形等简单形状的冲裁件，设计时需在图纸 分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲 裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式： 或取： d=0.6(Zmax-Zmin) p=0.4(Zmax-Zmin) 1)落料 3)孔心距 Ld=(Lmin+0.5)0.125 2)冲孔 （ 2）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算 配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸 模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个 相配件凹模（或凸模）。 设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细 注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹） 模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制。保证双面间 隙 Z即可。 刃口尺寸计算方法 1）落料模刃口尺寸计算 以凹模为基准件，配制凸模，由于工件比较复杂， 故凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况。 a） b） c） 工件和凸、凹模尺寸 a）工件尺寸 b）落料凹模尺寸 c）冲孔凸模尺寸 播放动画播放动画 模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸 A1、 A2、 A3 ，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为 ： 模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸 B1、 B2，计 算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为： 模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸 C1、 C2、 C3，计算时按凹模孔距公式进行。其基准件尺寸 为： 式中 Ad、 Bd、 Cd 凹模刃口尺寸； Amax、 Bmin、 C平均 工件的最大、最小和平均尺寸。 2）冲孔模刃口尺寸计算 以凸模为基准件， 先计算凸模的刃口尺寸，再配制 凹模 。凸模同样存在着磨损后变大、变小和不变的三种 磨损情况。 模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸 A1、 A2、 A3 ，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为 ： 模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸 B1、 B2，计 算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为： 模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸 C1、 C2、 C3，计算时与凹模孔距计算公式相同。 式中 Ap、 Bp 凸模刃口尺寸； Amin、 Bmax 工件的最大和最小尺寸。 （ 3）冲模尺寸属于半边磨损刃口尺寸的计算 其计算方法与其他尺寸计算方法相同，只是在刃口 尺寸计算时，把冲裁间隙值及冲模的制造公差减半选取 即可。 （ 4）采用电火花加工冲模时刃口尺寸的计算 采用电火花加工也属于配合加工，一般都在凸模上 标注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只标明与凸模刃口 配制加工，并保证最小间隙即可。 2.6.4 案例刃口尺寸计算 案例的刃口尺寸计算如表 2-21所列 毛坯的定位 a-固定挡料销 b、 c-导料销 2.7 定位与卸料出料 2.7.1 定位方式确定 在送料方向上的定位，用来控制送料的进距； 在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向。 （ 1）定位板与定位销 用于单个毛坯进行冲压加工时定位。 a） b） c） d） 定位板与定位销 a 、 b 定位板 c 、 d 定位销 （ 2）挡料销 保证条料送进时有准确的送进距。 a） 圆柱头挡料销 b） 钩形挡料销 c)活动挡料销 a） b） c) 固定挡料销 始用挡料销 始用挡料销 用于条料送进时的首次定位。 导正销 1 导正销 2 挡料销 （ 3）导正销 保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，消除送 料和导向中产生的误差。 挡料销的位置 e可 由下式计算 式中 c 条料布距； D 落料凸模直径； d挡料销头部直径； 0.1 导正销往前推的活动余量。 （ 4）导料板或导料销 导正条料或带料的送进方向。 导料板常用于单工序模和级进模 a)分离式导料板 b)整体式导料板 c）导料销形式 导料销多用于 有弹性卸料板的单工序模 簧片压块式侧压 1 簧片 2 压块 3 基准导料板 侧压装置装于导料板一侧，用于消除条料的宽度误差。 （ 5） 定距侧刃 以切去条料旁侧少量材料来限定送料步距。 侧刃一般用于级进模的送料定距，使用的材料厚度 为 0.11.5mm。 侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁 力、降低了材料利用率。 如能用挡料销满足定距要求的场合，一般不采用侧 刃。 a） b） c） 侧刃断面形状 a） 长方形侧刃 b） 成形侧刃 c）尖角形侧刃 （ 6）案例分析 垫圈 级进 复合 （ 6）案例分析 电机转子 级进 复合 （ 6）案例分析 电机定子 级进 复合 （ 6）案例分析 录音机机芯暂停杆展开件 级进 2.7.2 卸料及出料形式确定 （ 1） 卸料板 分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形 式。 封闭式适用于冲压厚度在 0.5mm以上的条料 ； 悬臂式适用于窄而长的毛坯 ； 钩形适用于简单的弯曲模和拉深模 。 a） b） c） 刚性卸料板 a） 封闭式刚性卸料板 b） 悬臂式刚性卸料板 c） 钩形刚性卸料板 工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对 毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而使 冲裁件较为平整。 但受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，且结 构复杂，可靠性与安全性不如刚性卸料板。 a） b） c） 弹性卸料板 a） 顺装式模具 b） 倒装式模具 c） 采用橡胶等弹性元件 （ 2）推件装置 刚性推件装置，推力大，推件可靠，但不具有压料 作用。 弹性推件装置，在冲压时能压住工件，冲出的工件 质量较高，但推力有限。 a） b） 推件装置 a） 刚性 推件装置 b）弹性 推件装置 （ 3）压边圈 （ 4）案例分析 1）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用正装复 合模时卸料、出料装置的选择 由于制件及废料均存于下模上表面，在冲裁时需及时 清理下模上表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。制件由 弹性顶件装置顶出落料凹模。 冲孔废料有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶 件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增 加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用 刚性打料装置。 （ 4）案例分析 2）垫圈、电机转子、电机定子（落料形式）采用倒装复 合模时卸料、出料装置的选择 由于制件存于下模上表面，在冲裁时需及时清理模具 表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。 制件有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的 使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加； 而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用刚性 打料装置。 废料可由凹模漏料孔直接下出料。 （ 4）案例分析 3）垫圈采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择 为简化模具结构，方便冲裁时的操作，一般设计成下 出料形式。因垫圈具有一定的料厚，所以选择采用刚性卸 料装置，如此可降低冲压力 。 4）电机转子、电机定子采用级进冲裁时模时卸料、出料 装置选择 一般均采用下出料形式，若采用叠片切口（或叠片泡 ），则在模具内可直接叠压成所需片数后下出料 。 由于材料厚度较小，不宜采用刚性卸料，因此选用弹 性卸料 。 5）录音机机芯暂停杆展开件冲裁模卸料、出料装置选择 因采用级进模切废形式进行冲裁，所以一般均选用弹 性压料装置的下出料形式 。 2.7.3 冲压力 冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。 （ 1）冲裁力 F=KLt 式中 F 冲裁力（ N）； L 冲裁件周边长度（ mm）； K 系数，取 K=1.3； t材料厚度（ mm） ; 材料抗剪强度（ MPa） K卸 卸料力系数； K推 推料力系数； K顶 顶料力系数。 卸料力、推料力、顶件力 F卸 =K卸 F F推 =nK推 F F顶 =K顶 F （ 2）卸料力、推料力、顶料力 （ 3）冲压力的计算 采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为 F=F+F卸 +F顶 采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为 F=F+F推 采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为 F=F+F卸 +F推 （ 4）案例分析 案例的冲压力计算见表 2-18。 2.7.4 模具压力中心的计算 冲裁模的压力中心是指冲裁合力的作用点。 在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通 过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心 重合。 （ 1）简单形状的工件，其压力中心的计算 1）对称形状的零件 对称工件的压力中心 垫圈复合模 2) 直线段的压力中心位于直线段的中心； 3) 等半径的圆弧段的压力中心 x0=rsin/ 式中 弧度 。 压力中心位于角平分线上 x0点 （ 2）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心 根据力矩平衡原理进行计算 计算步骤： 按比例画出工件的轮廓图。 复杂工件的压力中心 多凸模冲裁件的压力中心 在任意处选取坐标轴 X、 Y（选取坐标轴不同，则压力 中心位置也不同）。 将工件分解成若干直线段或圆弧段， l1、 l2、 ln。 计算各基本线段的中心到 Y轴的距离 x1、 x2、 xn和到 X轴的距离 y1、 y2、 yn，则根据力矩原理可得压力中 心的计算公式为 （ 3）案例分析 （复合） 压力中心位于制件形心（ 0， 0） （ 3）案例分析 垫圈 （级进） 取外形落料形心处为坐标原点（ 0， 0）。因制件形 状对称，得： （ 3）案例分析 电机转子 （级进） 取模具第 3工位的中心为坐标原点（ 0， 0），因制件 形状对称，在忽略侧刃冲压力时： （ 3）案例分析 电机定子 （级进） 取模具第 2第 3工位的中心为坐标原点（ 0， 0）， 因制件形状对称，在忽略侧刃冲压力时： （ 3）案例分析 录音机机芯暂停杆 （级进） 取侧刃头部为坐标原点（ 0， 0）。 圆弧： （ 3）案例分析 录音机机芯暂停杆 （级进） 2.8 凸、凹模结构设计 2.8.1 凸模结构设计 （ 1）凸模的结构形式 凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。 1）圆形凸模：工作断面为圆形 a） b） c） d） e） 圆形凸模 a) b) c) a) 非圆形凸模 b) 长方形凸模 c) 直通式凸模 2）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类 圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模 的转动。 如果用线切割加工 非圆形 凸模，则固定部分和工作 部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。 （ 2）凸模长度的确定 在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。 采用固定卸料板的冲裁模 凸模长度为： L=h1+h2+h3+(1520)mm 式中 h1 凸模固定板厚度； h2 卸料板厚度； h3 导尺厚度； L 凸模长度； 1520mm 包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状 态下卸料板到凸模固定板间的距离。 （ 3）凸模强度的校核 当凸模特别细长或板料厚度较大时，应对凸模进行 压应力和弯曲应力的校核。 （ 4）案例分析 设计凸模时，如无特殊要求，其长度（厚度）尺寸 一般按 冷冲模 国家标准（ GB2851285781 ）选 取，级进模凸模设计示例如表 2-20所示。 级进模凸模设计示例 垫圈 落料凸模 固定板厚度： 14mm； 卸料板厚度： 10mm； 导料板厚度： 8mm； L=14+10+8+15=47mm 冲孔凸模 （ 4）案例分析 电机转子 固定板厚度： 25mm； 卸料板厚度： 22mm； 弹性元件厚度： 30mm； L=25+22+30=77mm 注：此处弹压厚度为初选。 （ 4）案例分析 电机定子 固定板厚度： 25mm； 卸料板厚度： 22mm； 弹性元件厚度： 30mm； L=25+22+30=77mm 凸模的悬空长度为： 52mm 若不考虑导向，则 因此， 4的冲孔凸模应设计成阶梯形式 （ 4）案例分析 电机定子 （ 4）案例分析 录音机机芯暂停杆 固定板厚度： 25mm； 卸料板厚度： 22mm； 弹性元件厚度： 30mm； L=25+22+30=77mm 凸模的悬空长度为： 52mm 若不考虑导向，则 （ 4）案例分析 录音机机芯暂停杆 （ 4）案例分析 录音机机芯暂停杆 2.8.2 凹模结构设计 （ 1）凹模的刃口形式 凹模的结构形式 （ 2）凹模外形尺寸 凹模厚度： H=Kb 凹模壁厚：小凹模 C=(1.52)H 大凹模 C=(23)H 式中 b 凹模孔的最大宽度（ mm）； K 系数，见表 2-18； H 凹模厚度，其值为 1520mm； C 凹模壁厚，其值为 2640mm。 （ 3）凸凹模的最小壁厚 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，为保证凸凹模的强度，凸凹模应 具有一定的壁厚。 凸凹模的最小壁厚 C一般按经验数据确定 不积聚废料的凸凹模最小壁厚值为： 冲裁硬材料时 m=1.5t 冲裁软材料时 mt 积聚废料的凸凹模，由于胀力大，故最小壁厚只要 比上述数据适当加大。 （ 4）案例分析 垫圈 由表 2-21得 K复合 =0.35； K级进 =0.35 H复合 =0.3520=7mm； H级进 =0.3520=7mm C取 26mm D 72mm 复合 由 GB2873.4-81查得 D=80mm 凸凹模长度： 40mm 级进 由 GB2873.4-81查得 （ 4）案例分析 电机转子 由表 2-21得 K复合 =0.30； K级进 =0.30 H复合 =0.347.2=14.2mm H级进 =0.347.6=14.3mm C取 26mm 复合模 D 99.2mm 由 GB2873.4-81查得 D=100mm 凸凹模长度： 40mm 级进模 由 GB2873.4-81查得 L=315mm B=200mm （ 4）案例分析 电机定子 由表 2-21得 K复合 =0.20； K级进 =0.20 H复合 =0.284=16.8mm H级进 =0.288.6=17.7mm C取 26mm 复合模 D 136mm 由 GB2873.4-81查得 L=160mm B=125mm 凸凹模长度： 52mm 级进模 D 140.6mm 由 GB2873.4-81查得 （ 4）案例分析 电机定子 （ 4）案例分析 录音机机芯暂停杆 由表 2-21得 K=0.22 H=0.2242.58=9.38mm C取 26mm D 99mm 由 GB2873.4-81查得 2.9 冲裁模总体设计 2.9.1 导向及支承固定零件 （ 1）导柱和导套 保证上、下模的精确导向 1）滑动导柱、导套 加工方便，容易安装，是应用最广的导向装置。 2） 滚珠导柱、导套 适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具。 滑动导柱、导套结构形式 1 上模座 2 导套 3 导柱 4 下模座 5 特殊螺钉 6 螺钉 7 压板 滚珠导柱、导套结构形式 1 导套 2 上模座 3 滚珠 4 滚珠夹持圈 5 导柱 6 下模座 （ 2）上、下模座 模座分带导柱和不带导柱两种。 d） e） f） 带导柱模座的形式 a)后侧导柱模座 b)对角导柱模座 c)中间导柱模座 d)四导柱模座 e)后导柱窄形模座 f)三导柱模座 a） b） c） 后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容 易引起偏心距而使模具歪斜。适用于冲压中等精度的较 小尺寸冲压件的模具。 后侧导柱模座 对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止 由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度 冲压件的冲裁模或级进模。 对角导柱模座 对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止 由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度 冲压件的冲裁模或级进模。 对角导柱模座 中间导柱模座 中间导柱模座适用于 纵 向送料或以单个毛坯冲制较 精密的冲压件。 四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的 冲压件。 四导柱模座 后导柱窄形模座用于冲制中等尺寸冲压件的各种模 具。 后导柱窄形模座 （ 3）模柄 作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。 a） b） c） d） e） f） g） 常用的模柄形式 a)旋入式模柄 b)压入式模柄 c)铆接式模柄 d)凸缘式模柄 e)浮动式模柄 f)槽形模柄 g)通用模柄 1 模柄 2 凹球面垫块 3 凸球面连接杆 带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于 小型模具。 带台阶的压入式模柄，同轴度和垂直度较高，适用 于各种中小型模具。 旋入式模柄 压入式模柄 压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直 度，适用于各种小型模具。 有凸缘的模柄，适用于较大的模具。 压入铆接式模柄 有凸缘的模柄 浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差 对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套导向 的精密冲模。 浮动式模柄 1-模柄 2-凹球面垫块 3-凸球面连接杆 整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具 。 整体式模柄 （ 4）案例分析 导向及支承固定零件选择 1）垫圈冲裁模 该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较 小，应选用滑动导柱导套，螺纹旋入式模柄。 复合冲裁 单排，宜选用中间导柱模架 多排，宜选用后侧导柱模架 级进冲裁 中间导柱模架或对角导柱模架 2）电机转子、电机定子冲裁模 该两零件为较高精度零件，一般选用带台阶的压入 式模柄。 复合冲裁 一般选用滑动导柱导套导向，中