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冷冲模基础知识讲义模具是工业生产的基础工艺装配，广泛应用于机械、汽车、电子通讯、家电等行业，其中有80%以上的产品零件均通过模具生产而成。在国际上，模具又有“工业之母”之称。模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡校模具和玻璃模具等。其中冷冲压模具在各种模具中所占比重最多，占整个模具市场的60%以上，以下仅对冷冲压模具进行详细探讨。一、概述1、冷冲压模具的概念：冷冲压模具是在室温下，借助于设备提供的压力，利用模具使板料发生分离成塑性变形的一种加工方法。加工对象主要是金属或非金属的板料。2、冷冲压模具的加工特点：冷冲模的加工生产效率高，加工成本低，材料利用率高，产品的一致性好，且操作简单。3、冷冲模的结构分类：（1） 按其工序性质分为落料模，冲孔模，切边模，弯曲模，拉深模，成形模和翻边模等；（2） 按其工序组合方式分为单工序模，复合模和连续模；（3） 根据结构形式，按上、下模导向方式，分为无导向模和导柱模，导板模等；按卸料装置分为固定卸料冲模和弹性卸料冲模；按挡料形式，分为固定挡料钉冲模，活动挡料销冲模，导正销冲模和侧刃定距冲模等；（4） 按采用凸、凹模的材料，分为硬质合金模，钢质硬质合金模，钢皮冲模，橡皮冲模和聚酯冲模等。二、冲压模具主要零部件的结构构成冲模的零部件可分为工艺构件和辅助构件两部分。冲模零件的分类如下： 占模 工作零件 凹模 占凹模 定位板、定位销 挡料销 工艺构件 定位零件 导正销 导尺侧刃 卸料板 推件装置 压料、卸料及出件零部件 顶件装置 压边圈 弹簧、橡胶垫冲模零、部件 导柱 导套导向零件 导板 导筒 上、下模座 模柄 辅助构件 固定零件 占、凹模固定板 垫板 限位柱 螺钉 销钉 紧固及其它零件 键 其它三、冷冲模具的结构分类a） 单工序模具（单冲模）在压力机的一次冲程中，于模具的同一位置上只完成一个冲压工序，称之为单冲模具。（图一）单冲模结构简单加工精度相对较低，维修方便，加工成本低。b) 复合模具（复合模）在压力机的一次冲程中，于模具的同一位置上完成。两个或两个以上的冲压工序，冲出一个完整制件的模具称之为复合模。图18.1-25 冲模结构示意图图20.3-2 倒装式复合模图20.3-1 正装式复合模复合模由于不受送料误差的影响，因而具有许多优点：制件的尺寸一致性好，制件精度高，模具具紧凑，但给刃磨及维修带来不便。 复合模分正装与倒装两种。落料凹模装在下模板上的叫正装式复合模。正装式复合模由于模具工作区域内有制件和冲孔废料同时存在，要确认排除后才可进行第二次冲压，故生产效率低，但制件精度高，能达到平整要求。落料凹模布置在上模的，称为倒装式复合模。倒装式复合模占凹模内的废料通过工作台孔落下，工作效率高，但制件平整度不如正装式复合模。c) 级进模具（顺送模、跳步模具，连续模）（1）结构组成右图为一简单的冲孔、落料、连续模。共有3个工位，分别为：冲侧刃边距；冲两个1.8孔与长方孔；落料（图20.4-1）落料、冲孔连续模（2）结构特点：与单工序模和复合模相比，连续模的结构有以下特点：1） 构成连续模的零件数量多，结构复杂；2） 模具制造与装配难度大，精度要求较高，步距控制精确，且要求刃磨，维修方便。如有些电机定转子连续模，其主要零件制造精度达0.001mm，步距精度0.002mm0.003mm，总寿命达2亿次以上；3） 刚性大；4） 对有关模具零件及热处理要求高；5） 一般应采用导向机械，有时还采用辅助导向机构；6） 自动化程度高，有自动送料、安全检测的机构；7） 生产效率高，每分钟冲床的冲次可达300400次/分，可以在模具内实现自动叠铆，自动分台。实现高效率自动化生产。表1-1 分离工序工序名称简 图特 点 及 应 用 范 围落 料用冲模沿封闭轮廊曲线冲切，冲下部分是零件，用于制造各种形状的平板零件冲 孔用冲模按封闭轮廊曲线冲切，冲下部分是废料切 断用剪刀或冲模沿不封闭曲线切断，多用于加工形状简单的平板零件切 边将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状剖 切把冲压加工成的半成品切开成为两个或数个零件，多用于不对称零件的成双或成组冲压成形之后表1-2 成形工序工序名称简 图特 点 及 应 用 范 围弯 曲把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件卷 圆把板料端部卷成接近封闭的圆头，用以加工类似铰链的零件扭 曲把冲裁后的半成品扭转成一定角度拉 深把板料毛坯成形为各种空心的零件变薄拉深把拉深加工后的空心半成品进一步加工成为底部厚度大于侧壁厚度的零件翻 孔将预先冲孔的板料半成品或未经冲孔的板料冲制成竖立的边缘翻 边把板料半成品的边缘按曲线或圆弧成形为竖立的边缘拉 弯在拉力与弯矩共同作用下实现弯曲变形，可得精度较好的零件胀 形在双向拉应力作用下实现变形，成形各种空间曲面形状的零件起 伏在板料毛坯或零件的表面上用局部成形的方法制成各种形状的突起与凹陷扩 口在空心毛坯或管状毛坯的某个部位上使其径向尺寸扩大缩 口在空心毛坯或管状毛坯的某个部位上使其径向尺寸减小模具间隙：模具问题系指凸、凹模刃口间缝隙的距离，并用C表示，则是单面间隙。而双面间隙则用Z表示。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的问题。间隙对冲裁件质量的影响：冲裁件质量是指断面质量、尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺的缺陷。零件表面应尽可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超出图样规定的公差范围。影响冲裁件质量的因素有：凸凹模间隙大小及分布的均解剖学性、模具刃口状态、模具结构与制造精度、材料性质等，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。间隙对冲裁件切断面质量的影响：冲裁时，裂纹不一定从两刃口同时发生，上下裂纹是否重合与凸、凹模间隙值的大小有关。当把凸、凹模间隙控制在一定的合理值范围内时，由凸、凹模刃口沿最大刀应力方向产生的裂纹将互相重合。此时冲出的制件断面虽有一定的斜度，但比较平直、光洁、毛凸膜继续下压力时，在上、下裂纹中间将产生二次剪切，制件断面的中部留下撕裂面，而两端光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽有所增长，但易去除，且制件穹弯小，断面垂直，故只要中间刺很小。且间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹进入凸膜下面的压应力区后停止发展。当撕裂不是很深，仍可使用。间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，材料易被撕裂，且裂纹在离开刃口稍远的侧面上产生，致使制件光亮带减少，塌角与断裂斜度都增大，毛刺大而厚，难以去除。所以，随着间隙的增大，制件断裂面的倾斜库与塌角增大。毛刺增高。凸模 凸模 凸模间隙对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指仲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，一是模具本身的制造偏差。冲裁件相对于凸、凹模尺寸的偏差，主要是工件脱离模具时，材料在冲裁所受的挤压变形，纤维伸长，穹弯都要产生弹性恢复造成的。差值可能为正，也可能为负值。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完后因材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大小于凸模尺寸。在间隙较小时，由于材料离凸、凹模挤压力大，故仲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸增大，冲孔孔径变小。此外，尺寸变化量的大小还与材料性质、厚度、轧制方向等因素有关。软钢的弹性变形量小，冲裁的弹性恢复也很小，硬钢的弹性恢复量较大。表2-25 冲裁模刃口双面间隙表2-26 冲裁模间隙表2-23 冲裁模初始双面间隙表2-24 冲裁模初始双面间隙九、凸模设计（一）凸模型式1、圆形凸模圆形凸模的结构，有以下几种型式：（1） 冲小圆孔凸模：为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应做成逐渐增大的多级型式（图2-30）图2-30 标准圆凸模（之一） 图2-31 标准圆凸模（之二）图2-30 a)所示适用于d=18mm,图2-30b)所示适用于d=115mm。（2）冲中型圆孔的凸模：如图2-31所示，适用于d=830mm。以上三种凸模都有标准尺寸，设计时可供参考。（3）冲大圆孔或落料用的凸模，如图2-32所示，一般用窝座定位，然后用34个螺钉紧固，为减少磨削加工面积，凸模外圆直径要车小，端面要加工成凹坑型式。如采用图2-33所示的镶块式凸模，其工作部分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，为减少凸模的磨削面积，故将中部挖成空心。图2-32 圆凸模 图2-33 镶块式凸模（4）在厚板料上冲小孔时，常将凸模装在护套里，然后再将护套固定在凸模固定板上，如图2-34所示。图2-34 护套式凸模2、非圆形凸模 （1）剪裁模的凸模可设计成图2-35a）所示形状。对剪裁较硬材料的凸模可做成镶配式结构。如图2-35b）所示。（2）对于具有复杂外形的凸模，其固定部分应做成圆柱形（图2-36）或长方形（图2-37）。如采用成形磨削加工凸模时，工作部分和固定部分的尺寸应该一致。如图2-38所示。图2-35 剪裁用凸模 图2-36 复杂外形凸模（之一） 图2-37 复杂外形凸模（之二） 图2-38 复杂外形凸模（之三）82 凹模821 凹模形式1、凹模的刃口形式常见的凹模刃口形式如图8-7所示。图8-7 （a）为锥形刃口凹模，a一般取1530。其优点是冲裁件不会留在凹模内，凹模磨损后的修磨量较小，凹模加工容易；缺点是每次刃磨后凹模尺寸增大，刃口强度较低。这种刃口的凹模适用于形状简单、精度要求不高的冲裁件。图8-7（b）,(c)为直筒形刃口，其中h取5mm10mm,a取35。其优点是刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变；缺点是孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。这种刃口的凹模适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。（a） (b) (c)图8-7 凹模刃口形式2、凹模外形尺寸凹模的外形尺寸如图8-8所示，常用下列经验公式确定：凹模厚度 H=Kb (8-8)凹模壁厚 c=(1.52)H (8-9)式中：H凹模厚度，mm，其值不应于15mm； K系数，见表8-1 b凹模孔的最大宽度，mm； c凹模壁厚，mm；图8-8 凹模外形尺寸表8-1 系数K的数值b/mm料厚t/mm0.51233501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22按以上公式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不再进行强度校核。822 凸凹模复合模的结构特点是一定有一个凸凹模。凸凹模式的内、外缘均为刃口或圆角，内、外缘之间的壁厚取决于工件的尺寸。为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚值m可按板材厚度t确定，一般m1.5t。图8-9为硅钢片的落料冲孔复合模，其中1为凸凹模。823 凸模与凹模的镶拼结构凸模与凹模的镶拼结构常用于大型冲模和刃口形状复杂、局部容易损坏的整体凸模或凹模。采用镶拼结构可以使加工制造方便，更换易损件容易，还可以节省模具钢。但模具装配比较困难。凸模与凹模的镶拼结构常见的有拼接式、嵌入式和压入式三种方式。图8-10（a）为拼接式组合结构，凸模或凹模由多块镶块拼接组成，各镶块用螺钉和销钉固定在平面固定板上。该结构主要用于大型冲压模具加工。图8-10（b）为嵌入式结构，将凸模或凹模按一定形状分成若干块，然后将其嵌入固定板内。该结构适用于冲制长槽或压筋工作。图8-10（c）为压入式结构，将凸模或凹模难于加工的窄槽或悬臂等部位与其他部位分开制造，然后再压配在一起组成组合凸模或组合凹模。适用于冲制形状不规则的零件。图8-10 凸模与凹模的镶拼方式824 凸模与凹模的固定1、机械固定机械固定凸模和凹模，最常用的方法是采用固定板固定，如图8-12所示。凸模和凹模H7m6与固定板采用 配合，上面留有台阶。对于形状简单的大、中型凸模和凹模可以采用直接固定在模座上，如图8-13所示。图8-12 固定在固定板中的凸模与凹模图8-13 直接固定在模座上的凸模与凹模小凸模可以采用铆接的方法固定，如图8-14所示。对于经常更换的凸模可以采用快速更换凸模结构，如图8-4所示。2、物理固定法常用的物理固定方法有低熔点合金浇注固定法，利用低熔点合金冷却膨胀的原理，使凸模或凹模与固定板之间获得有一定强度的连接。图8-15（a）为凸模固定方式；图8-15（b）为凹模固定方式。采用热压装配也是一种物理固定方法。加热固定套使其受热膨胀，再压入凹模，冷却后使之固定。3、化学固定法常用的化学固定方法有无机黏结剂固定法和环氧树脂黏结剂固定法。黏结表面要求粗糙，并留有一定的间隙，使黏结剂容易进入。图8-15 低熔点合金浇注固定83 卸料板卸料板一般分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。831 刚性卸料板刚性卸料板如图8-16所示。其中图8-16（a）为固定式刚性卸料板，适用于冲压厚度在0.5mm以上的条料；图8-16（b）为悬臂式刚性卸料板，适用于窄而长的冲压件卸料；图8-16（c）为钩形刚性卸料板，适用于在底部冲孔时卸空心工件，还可用于简单的弯曲模和拉深模。图8-16 刚性卸料板刚性卸料板用螺钉和销钉固定在下模上，能承受的卸料力较大，常用于较厚板材冲压件的卸料。其卸料可靠、安全；但操作不便，生产效率不高。刚性卸料板和凸模的单边间隙一般取0.1mm0.5mm。刚性卸料板的厚度与卸料力的大小及卸料尺寸等有关，一般取5mm15mm。832 弹性卸料板弹性卸料板如图8-17所示。其中图8-17（a）为正装式模具的弹性卸料板；图8-17（b）为倒装式模具的弹性卸料板；图8-17（c）为采用橡胶等弹性元件的卸料板。图8-17 弹性卸料板采用弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高。弹性卸料板在冲压前对毛坯有预压作用，冲压后也可使冲压件平稳卸料。但由于受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，并且结构复杂，可靠性与安全笥不如刚性卸料板，常用于较薄板材的卸料。弹性卸料板与凸模的单边间隙一般取0.2mm0.5mm，对于中小件卸料，弹性卸料板的厚度取5mm15mm。833 卸料板常用零件1、 弹簧和橡胶弹簧和橡胶是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推件和压力等工作。（1）圆钢丝、螺旋压缩弹簧模具设计时，弹簧一般是按照国家标准选用的，表8-2为冲模中常用的圆柱螺旋压缩弹簧国家标准。弹簧的选用包括以下内容：表8-2 圆柱螺旋压缩弹簧国家标准GB/T2089-94 标记示例：d=1.6 D2=22 ho=72的圆柱螺旋压缩弹簧 记为 弹簧1.62272 GB/T2089-94D2弹簧中径，mm； h0自由高度，mm；d材料直径，mm； n有效圈数；t节距，mm； L展开长度，mm；Fj工作极限负荷，N；hj工作极限负荷下的变形量；dD2tFjh0nhjL1104.9435.2142.58.7914122414.11893.56.522.9267149.0226.1252.517.9198323.525.1242424.532.22862187.52135222.512.3254384.522.2368607.537.05372513.1101382.524.835358439.6471906.564.466833012.5255503.529.7518654.538.2613906.555.28013516.222355335.355070447.1660955.564.882543512.346145323.255058430.9660906.558.010544518.837165339.7707954.559.59191306.585.91202dD2tFjh0nhjL53812.4757523.523.3657805.536.68951208.556.512545521.555275344.18641104.566.211231707.5110164265016.597460328.2785854.542.310211407.570.414926524.577785349.410211204.574.113272007.51241940 选择弹簧压力，即F卸n F预 式中：F预弹簧的预压力，N； F预卸料力，N； n弹簧根数。 选择弹簧压缩量，即 hjh总=h预+h工作+h修磨式中：hj 弹簧允许的最大压缩量，mm；h总 弹簧需要的总压缩量，mm；h预 弹簧的预压缩量，mm；h工作 卸料板的工作行程，mm，对于冲裁模取（板料厚度+1）mm；h修磨 模具的修磨量或调整量，mm，一般取4mm6mm。压缩弹簧的选择要符合模具结构空间的要求。因为模具闭合高度的大小限定了弹簧在预压状态下的长度；上、下模座的尺寸限定了卸料板的面积，也就限定了允许弹簧占用的面积，所以选取弹簧的根数、直径和长度，必须符合模具结构空间的要求。（2）选择弹簧的步骤根据模具结构初步确定弹簧根数n，并计算出每根弹簧分别承担的卸料力F卸/n。根据预压力F预和模具结构尺寸，由弹簧标准中选出若干个弹簧，这些弹簧均需足最大工作负荷FjF预的条件。h1 模板厚度，mm；h2 凸模高度，mm；h3 刃口修磨量，mm；h4 卸料板厚度，mm；L 卸料螺钉长度，mm。图8-20 卸料螺钉结构形式 图8-21 卸料螺钉沉孔深度84 导板导板对凸模起导向作用，并能够完成卸料工作。所以导板是一种对凸模导向的卸料板。841 导板结构形式导板导向可以用于结构较简单的模具，如图8-22所示的落料模具。图8-22 导板导向的落料模具导板与凸模之间一般选用H7/h6的间隙配合，所以导板可以起到凸、凹模之间的导向作用。凸模回程时，导板又相当于固定卸料板起卸料作用。在多工位连续模具中，采用导板可以提高模具的导向精度，并且导板能确定各工位的相对位置。图8-23为用于边疆模具中的导板，该导板还起到弹性卸料的作用。图8-23 连续模具的导板842 凸模与导板的配合形式图8-24为常用的凸模与导板的配合形式。图8-24（a）为直接在导板上加工孔与凸模相配合；图8-24（b）为在导板孔上浇注环氧树脂与凸模相配合；图8-24（c）为在导板本体上另加淬硬拼块焉凸模相配合；图8-24（d）以淬硬镶套嵌入导板本体与圆凸模相配合；图-24（e）用于异形凸模；淬硬镶套嵌入导板后用防转销防止转动。图8-24 凸模与志板的配合形式843 导板配合零件的尺寸计算图8-25所示为冲压过程中，凸模工作端面与导板下平面齐平时，有关零件的相互位置。其中，s t1+m+1.5 （8-18）h L0-h1-h2- s （8-19）L4 L1- s-1 （8-20）式中：s 防止柱与固定板的距离，mm；t1 导料板（导板料在下模一侧）的厚度，mm；m凸模总刃磨留量，mm；h 限止柱大端高度，mm；L0 新凸模长度，mm；h1 固定板厚度，mm；h2 导板厚度，mm；L1 凸模小直径部分长度，mm；L2 导板小孔部分高度，mm；图8-25 导板配合零件尺寸关系85 压料装置压料装置可以用于拉深、胀形、起伏成形等工艺中，用于控制金属流动，防止起皱的发生。851 压料装置的结构形式1、 平面压料平面压料可用于首次拉深模的压料，如图8-26所示。还可用于起伏成形的压料。图8-26 首次拉深模的平面压料装置 图8-27 局部压料结构2、 局部压料局部压料可以减少材料与压边圈的接触面积，增大单位压力。适用于宽凸缘拉深件，如图8-27所示。3、 带限位压料采用带限位压料主要是控制压料力的大小，避免因压料力过大而使板料破裂，如图8-28所示。图8-28 带限位压料装置4、 带凸筋压料在压料装置上增加局部或整体的凸筋，可以调整压料力，适用于起伏成形、拉深成形等，如图8-29所示。图8-29 带凸筋压料852 压料装置的尺寸计算首次拉深时如图8-30所示：Dy=(0.020.20)+dT （8-21）式中：Dy压料圈内径，mm；dT 拉深凸模外径，mm。二次或以后各次拉深时如图8-31所示。压料圈内径Dy按（8-21）式计算，外径dy按（8-22）式计算：dy=D-(0.030.08) （8-22）式中：dy二次或以后各次拉深压料圈外径，mm；D上次拉出的工序件内径，mm；压料圈圆角半径ry应比上次拉深凸模相应的圆角半径大0.5mm1mm，以便于将工序件套上压料圈。图8-30 首次拉深压料装置图8-31 二次拉深压料装置86 导料装置采用条料或带料冲裁时，利用导料装置来导正材料的送进方向。导料装置由导料板、承料板和侧压装置等组成。861 导料板导料板的结构尺寸如图8-32所示。图8-32 导料板的结构尺寸导料板的长度L应等于凸模的长度，如果凹模带有承料板，则导料板的长度L应等于凹模长度与承料板长度L0之和，如图8-33所示。图8-33 导料板长度导料板的厚度可以根据冲件材料的厚度、导料板的长度以及送进方式查表8-4确定。表8-4 导料板厚度冲件材料厚度导料板长度送进时材料抬起送进时材料不抬起200200200200112233446468101268101214346810466810导料板的宽度决定于其内侧间的距离B0(如图8-33（a）所示)：B0=D+2（b+）+F （8-23）式中：D 垂直于送料的冲裁件尺寸，mm；b 最小侧面搭边，mm； 条料剪切误差，mm；F条料与导料板之间的空隙，mm，查表8-5。表8-5 条料与导料板之间的空隙 mm条料厚度无侧压装置有侧压装置条料宽度1001002002003001001001150.50.80.51115 588862 承料板和侧压装置1、承料板承料板的作用是扩大冲压板料受承托部分的长度，以便于送进。图8-34为带有承料板的连续模具。图8-34 带有承料板的连续模具一般手工送料的承料板长度L0要大于自动送料，如图8-33（b）所示。如果冲压材料宽度不超过50mm，自动送料多数不需要承料板。承料板的尺寸可以查GB2865.6-81。2、 侧压装置侧压装置的作用是将条料推向基准导料板一侧，以消除条料宽度误差。图8-35所示就是采用簧片压块式侧压装置，将条料压向基准导料板，以保证送料精度。图8-35 簧片压块侧压装置图8-36为利用螺旋弹簧压力的侧压装置。侧压块2在导料板4中滑动，起到侧压作用。此结构采用螺旋弹簧，其特点是侧压力大并可以调整。图8-36 螺旋弹簧侧压装置87 顶料装置在连续模具中，条料或带料送进时须先从凹模上抬起，然后再送进。这种抬起条料或带料的装置叫做顶料装置，又称浮料装置。871 顶料装置的结构形式1、 导向顶料销如图8-37所示，导向顶料端把带料的边缘顶起，并兼有对材料的导向作用。顶料销为圆形，顶料销凹槽中心至端面的距离a必须与卸料板沉孔高度相适应，a过大则材料受剪切；a过小则易使材料翘曲，如图8-38所示。图8-37 导向顶料销图8-38 顶料销中心距离 图8-39 中间顶起的顶料销2、 中间顶起的顶料销图8-39为作用于材料中间的顶料销。这种顶料销下面的弹簧不宜过硬，以免在材料表面上留下凹痕。872 顶料销尺寸设计导向顶料销的尺寸（如图8-40所示）：其中，h1=0.5d (8-24)H1=h1+0.5 (8-25)H2=t+1.5 (8-26)式中：h1顶料销头部高度，mm；d顶料销直径，mm；H1卸料板沉孔深度，mm；H2顶料销槽宽，mm；t 冲裁件材料厚度，mm。图8-40 顶料销尺寸88 挡料和导正装置881 挡料装置挡料装置的作用是保证条料送进时有准确的送进量。当送进材料与挡料装置的定位面接触时，即停止送进。挡料装置在单工序模具或复合模具中，主要是保证冲件轮廓的完整和适量的搭边；而在连续模具中，挡料装置往往决定了冲件的精度。常用的挡料装置有固定挡料销、活动挡料销、始用挡料销、回带式挡料装置以及可调式挡料装置；此外，还有侧刃定位方法。1、 固定挡料销图8-41为固定挡料销。送进时，需要人工抬起条料送进，并将挡料销套入下一个孔中，向前抵住搭边而定位。图8-41（a）为圆柱头式挡料销，其结构简单，使用方便，广泛用于各类冲裁模具；图8-41（b）为钩式挡料销，其固定部分的位置可离凹模刃口较远，有利于提高凹模强度。但由于此种挡料销形状不对称，为防止转动需另加定向装置，适用于加工较厚材料的冲裁件。图8-41固定挡料销2、 活动捎料销图8-42为活动捎料销。当模具闭合后不允许挡料销的顶端高出板料时，宜采用活动挡料销结构。图8-42（a）为利用压缩弹簧上下活动；图8-42（b）为利用扭转弹上下活动。活动挡料销经常用于复合模具。图8-42 活动挡料销3、 始用挡料销这种挡料销用于条料送进时的首次定位，如图8-43所示。使用时，用手压出挡料销，完成条料首次定位后，在弹簧的作用下挡料销自动退出。图8-43 始用挡料销4、 回带式挡料装置图8-44为回带式挡料装置。这种装置安装在固定卸料板上，条料送进时迫使挡料销上升，然后挡料销借弹簧片的压力插入废料孔内，条料必须回带使废料孔靠住挡料销定位。这种挡料装置特别适合于狭窄零件的冲裁，因为狭窄零件的废料孔磁入固定挡料销不方便。但是，在废料搭边强度差的情况下不宜采用这种挡料装置。5、 可调挡料装置这种装置一般用于通用性的模具上，通过调整挡料销的位置可获得不同尺寸要求的冲裁件，如图8-45所示。图8-44 回带式挡料装置 图8-45 可调挡料装置6、 侧刃定位图8-46为常用侧刃的形式。侧刃是以切去条料侧边上的少量材料来限定送料距离的，在冲模工作的同时，侧刃切去长度等于步距的料边后，条料即可以向前送进一个步距。图8-46（a）为长方形侧刃，该种侧刃制造简单，但易磨损，影响送料精度；图8-46（b）为成形侧刃，侧刃的形状复杂，材料消耗大，但送料精度高。882 导正装置 当冲裁板材需要在模具内精确定位时，多采用导正装置完成。常用的导正装置为导正销，如图8-47所示。为保证连续模具冲裁件内孔与外缘的相对位置精度，将导正销安装于落料凸模的工作端面上。落料前导正销先插入已冲好的孔内，确定内孔与外形的相对位置，从而消除了送料和导向中产生的误差，提高了冲裁件的精度。图8-47 导正销1、 导正销的结构形式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，孔径范围一般在3mm10mm间。常用导正销的结构形式如图8-48所示，根据孔的尺寸选用。导正销由导入和定位两部分组成。导入部分一般用圆弧或圆锥过度，定位部分为圆柱面。考虑到冲孔后孔径的缩小，为使导正销顺利地进入孔中，圆柱直径取间隙配合。图8-48 导正销形式（GB2864.4-81）（1）图（a）所示导正销用于导正直径为2mm12mm的孔，材料用T19A，热处理硬度为50HRC54HRC，圆柱面高度h一般可取（0.81.2）t。（2）图（b）所示导正销用于导正直径小于10mm的孔。采用弹簧压紧结构，对送料或坯件定位不正确时，可避免损坏导正销或模具。（3）图（c）所示导正销用于导正直径为12mm14mm的孔。采用带台肩螺母固定结构，拆装方便，模具刃磨后导正销长度可以相应调节。（4）图（d）所示导正销用于导正直径为12mm50mm的孔。2、 导正销尺寸设计（1）导正销直径如果导正销工作端直径和被导正孔的冲裁直径均采用公差配合为h的偏差，即上偏差为0，下偏差为负值，则导正销直径接下式计算：d=d-s- -g （8-27）式中：d 导正销直径，mm；d冲裁凸模直径，mm；s 孔最大回弹绝对值，mm；冲裁凸模公差，mm；g 孔与导正销最小空隙，查表8-6。表8-7 导正销和孔间的空隙工作高度g mm冲件材料厚度被导正的孔径661010303050一般精度1.51.53350.040.050.060.060.070.080.070.080.090.080.090.10较高精度0.0250.030.040.05由于导正销与被导正的孔存在空隙，冲裁件因此引导起的可能最大偏心e为 e=0.5 (+g+s) (8-28)式中：e可能最大偏心，mm；导正销公差，mm。（2） 导正销的工作高度导正销的工作高度h，根据冲件材料厚度及被导正孔径查表8-7得到。 表8-7 导正销工作高度h mm冲件材料厚度被导正的孔径10102525501.51.5335111.81.82.51.21.22.42.431.51.53348.9 定位装置定位装置的作用是保证工序件进行后续冲压时，使工序件在模具内保持正确的位置。891 定位装置的形式常用的定位装置有定位板和定位销。对于单个工序件的定位，定位板和定位销可以采用外廓定位，也可以采用内孔定位。图8-49为采用定位板确定外廓位置定位。图8-49（a）为利用工序的两端定位，是异形落料件常用的定位方式；图8-49（b）为端部定位，适用于较长工序件的定位。图8-49 定位板外廓定位图8-50为采用定位板确定内孔位置定位。图8-50（a）为圆形内孔定位；图8-59（b）为异形内孔定位。图8-50 定位板内孔定位 图8-51（a）为采用定位销外廓定位，四个定位销确定了工序件在模具中的位置；图8-51（b）为采用定位销内孔定位，工序件内孔位置被定位销确定，图中为拉深件切边时常用的结构。图8-51 定位销定位892 定位装置设计定位板或定位销的数量，应满足限制被定位件自由度的要求。为了定位可靠，经常采用过定位的方法。定位板或定位销的外形尺寸应满足装配要求。定位板的厚度和定位销工作部分的高度，按冲裁材料的厚度确定。当材料厚度在3mm以下时，一般应高出材料厚度1mm2mm。当材料厚度在3mm以上时，高度可与料厚一致。如果定位销对孔进行定位，销与孔之间应有空隙，其单边的空隙值为0.05mm0.12mm，冲裁件材料厚度较大时取大值。为了保证定位精度，各定位基准必须在同一工序中冲成。定位装置在制造时可以和工序件配做。810 出件装置将冲压制件从凸模或凹模上取出的装置称为出件装置。8101 出件装置的结构形式1、 上模出件装置图8-52为上模出件装置。一般上模出件装置为刚性机械，也称为推件或打件装置。冲压时，利用压力机滑块内的打料横杠，推打模柄中间的打料杆，完成刚性出件。这种方法的推件力大，出件可靠。图8-52 上模出件装置 图8-53 下模出件装置2、下模出件装置图8-53为下模出件装置，也称为下模顶件装置。顶板直接由弹簧驱动，将工序件从下模中顶出。一般下模出件为弹性顶件机构，由于下模空间限制，所以弹性元件的尺寸受到了限制，往往不能满足出件的需要。采用在模具下方增设弹顶器的方法，可以解决这个问题。图8-54为采用弹顶器的下模出件装置，弹顶器通过顶杆2推动顶板1将工序件顶出。图8-55为常用弹顶器的结构。图8-55（a）为弹簧驱动的弹顶器；图8-55（b）为橡胶驱动的弹顶器。安装模具时弹顶器可置于压力机工作台的落料孔内。图8-54 采用弹簧顶器的下模出件装置8102 弹性元件计算出件装置中常用的弹性元件为螺旋压缩弹簧、碟形弹簧和橡胶。螺旋压缩弹簧和橡胶的计算见8.3.3。碟形弹簧结构紧凑，可以承受大负荷，因此应用逐渐广泛。碟形弹簧的尺寸参数如图8-56所示。第四章 排样排样是指冲裁件在条料、带料或板料的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。 排样的方式多种多样。如图有搭进排样是属于有废料排样，模具沿工件全部外形进行冲裁，工作周边都留有搭边。这种排样能保证冲裁件的质量，冲模寿命长。但打料利用率低。无搭边排样对节省材料具有重要意义，并有利于一次冲裁多个工件，故可以提高生产率。同时因冲裁周边减少。可简化冲模结构和降低冲裁力，但这种排样由于料宽产生的误差，使工件的质量和精度较低。另外由于单边冲裁也影响模具的质量。硬质合金级进模硬质合金级进模的特点是：模具本身设计的精度是最高的，制造精度也是最高的，要求模度，固定极，导向及导向系统的强度更高。采用更质合金冲裁时，应避免凸模单边受边，而损坏刃口，使用硬质合金级冲模一般来说，冲压件的产量大，且为送料装置，送料精度高。由于硬质合金的导热系数小，难于散热，所以硬质合金冲裁模的间隙比普通工具钢冲裁模的间隙要大，一般取料厚的12%15%十九、硬质合金模具（一）硬质合金材料性能与选择模具用硬质合金，是在碳化钨中加入适量钴，用粉末冶金方法压制、烧结而成的。所以它与工具钢的成分、制法根本不同，因此有各种各样的性能差别。1）硬质合金中不存在方向性。硬质合金是由粉末加压烧结而成的，由于不采用铸造工艺，所以不存在表面层与内部成分在密度上的差异，从而消除了由于密度差可能引起的局部机械性能差异。2）硬质合金不存在热处理问题。除了加热和冷却过程中热应力的影响外，可以认为，其机械性能不因加热冷却而变化（例如即使加热到1000冷却后，机械性能不发生变化）。所以，对这类硬质合金的加工来说，不能在软化的条料下进行预加工，即硬质合金的预加工必须在烧结之前进行，烧结之后除用金刚石工具或电加工方法进行加工之外，是无法用其它简单方法加工的。硬质合金的机械性能主要是由含钴量和碳化钨的粒度决定的。3）硬质合金的杨氏弹性模量大，为工具钢的2.53倍,而泊松比小,硬质合金泊松比为0.210.24，工具钢的泊松比在0.30左右。因此在加工应力作用下，硬质合金模具内径尺寸变化比钢制模具要小很多，所以能获得与模具尺寸非常接近的制品。4）硬质合金抗压强度高。抗压强度与含钴量有关，低钴的硬质合金可达6000Mpa以上，即接近工具钢的二倍。所以这种材料用于承受单位压力大的冷挤压模工作部分是有利的。5）硬质合金热膨胀系数小。与工具钢热膨胀系数1110-6/K相比，硬质合金为5710-6/K，要小一些。这一点在模具设计和制造时