冲模结构设计

冲模结构设计 第 2章 冲 模 结 构 本章介绍冷冲压工艺和冷冲模具的结构与设计。重点讲述冲裁模的结构与设计方法。对弯曲模与拉深模，仅介绍其典型结构与特点。 本章要点： 冲裁工艺、冲裁模的结构与设计、弯曲模的结构、拉深模的结构。 本章难点： 冲裁工艺 第 2章 冲 模 结 构 冲 裁 工 艺 典型冲裁模结构 冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用 弯 曲 模 具 拉 深 模 具 冲 裁 工 艺 冲裁基本知识 冲裁过程分析 冲裁件的质量分析 冲裁间隙 凸模和凹模工作部分尺寸的计算 冲裁力 冲裁工件的排样 冲 裁 工 艺 使板料分离的冲压工艺称为冲裁。冲裁工艺的种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等。 冲裁基本知识 冲裁过程分析 冲裁过程如图 模 1与凹模 2具有与工件轮廓一样的刃口。凸、凹模之间存在一定的间隙。当压力机滑块把凸模推下时，便将放在凸、凹模中间的板料冲裁成所需的工件。 冲裁过程是在瞬间完成的。为了控制冲裁件的质量，研究冲裁的变形机理，就需要分析冲裁时板料分离的实际过程。如图 模具间隙正常时这个过程大致可分为 3个变形阶段。 (1) 弹性变形阶段 当凸模开始接触板料并下压时，凸模与凹模刃口周围的板料产生应力集中现象，使材料产生弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂的变形。板料略有挤入凹模洞口的现象。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘。间隙愈大，弯曲和上翘愈严重。随着凸模继续压入，直到材料内的应力达到弹性极限。如图 2.3(a)所示。 (2) 塑性变形阶段 当凸模继续压入，板料内的应力达到屈服点，板料与凸模和凹模的接触处产生塑性剪切变形，如图 2.3(b)所示。凸模切入板料，板料挤入凹模洞口。在板料剪切面的边缘由于弯曲、拉伸等作用形成塌角，同时由于塑性剪切变形，在切断面上形成一小段光亮且与板面垂直的断面。纤维组织产生更大的弯曲和拉伸变形。随着凸模的下压，应力不断加大，直到分离变形区的应力达到抗剪强度，塑性变形阶段结束。 (3) 剪裂阶段 当板料的应力达到抗剪强度后，凸模再向下压，则在板料与凸模和凹模的刃口接触处分别产生裂纹，如图 着凸模下压，裂纹逐渐扩大并向材料内延伸。当上、下裂纹重合时，板料便被分离。凸模再下压，将已分离的材料克服摩擦阻力从板料中推出，完成冲裁过程。 由上述冲裁变形过程的分析可知，冲裁过程的变形是很复杂的。冲裁变形区为凸、凹模刃口连线的周围材料部分，其变形性质是以塑性剪切变形为主，还伴随有拉伸、弯曲与横向挤压等变形。所以冲裁件及废料的平面常有翘曲现象。 在正常的冲裁工作条件下，由凸模刃口开始的剪裂缝与由凹模刃口开始的剪裂缝是重合的 (图 这时可以得到如图 具有明显的 4个特征区。 冲裁过程分析 圆角带 1又称塌角，产生在板料不与凸模或凹模相接触的一面，是由于板料受弯曲、拉伸作用而形成的。材料塑性愈好，凸、凹模之间间隙愈大，形成的塌角也就愈大。 光亮带 2紧挨着塌角，是由于凸模切入板料，板料被挤入凹模而产生塑性剪切变形所形成的。光亮带高度约占整个断面的 1 3 1 2左右。光亮带垂直于底面。材料塑性愈好，凸模和凹模之间的间隙 (图中 Z 2为单边间隙 )愈小，光亮带的高度愈高。 断裂带 3紧挨着光亮带，是由冲裁时所产生的裂纹扩张而形成。断裂带表面粗糙，并带有 4 6 (图中的 角 )的斜度。凸模和凹模的间隙愈大，则断裂带高度愈大且斜度也增大。 毛刺 4紧挨着剪裂带的边缘，是由于裂纹的产生不是正对着凸模和凹模的刃口而是在靠近刃口的侧面。 由此可见，冲裁件的断面不很整齐，仅短短的一段光亮带是柱体。若不计弹性变形的影响，则板料孔的光亮柱体部分尺寸，近似等于凸模尺寸；落料的光亮柱体部分，近似等于凹模尺寸。对于板料孔，决定与轴类零件配合性质的是它的最小尺寸，即其光亮柱体部分尺寸；对于落料件，决定与孔类零件配合性质的是它的最大尺寸，也是它的光亮柱体部分尺寸。于是，可以得出如下重要的关系式： 落料尺寸 =凹模尺寸 (2 冲孔尺寸凸模尺寸 (2 这是计算凸模和凹模尺寸的主要依据。 冲裁过程分析 冲裁过程分析 冲裁过程分析 图 冲裁件剪切断面特征 1 圆角带 2 光亮带 3 断裂带 4 毛刺 冲裁件的质量分析 冲裁件的质量分析 (2) 材料性质 由于冲裁过程中材料产生一定的弹性变形，冲裁件产生“回弹”现象，使冲裁件的尺寸与凸模和凹模尺寸不符，从而影响其精度。 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。对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值也少，因而零件精度较高。而硬的材料，情况正好与此相反。 (3) 冲裁间隙 冲裁间隙对于冲裁件精度也有很大的影响。当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，冲裁后的回弹较小，冲裁件相对凸模和凹模尺寸的偏差也较小。 如间隙过大，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形。冲裁后由于回弹的作用，将使冲裁件的尺寸向实体方向收缩。对于落料件，其尺寸将会小于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。 如间隙过小，则板料的冲裁过程中除剪切外会受到较大的挤压作用。在冲裁后同样由于回弹作用，将使冲裁件的尺寸向实体的反方向胀大。对于落料件，其尺寸将会大于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。 (4) 冲裁件的形状 冲裁件的形状越简单其精度越高。 冲裁件的质量分析 2. 断面质量 对于断面质量，起决定作用的是冲裁间隙。 由冲裁过程的分析可知，在具有合理间隙的冲裁条件下裂纹重合。所得冲裁件断面有一个微小的塌角，并有正常的既光亮又与板平面垂直的光亮带，其断裂带虽然粗糙但比较平坦，虽有斜度但并不大，所产生的毛刺也是不明显的。虽然，这样的断面质量也不尽如意，但从冲裁的变形机理分析，这样的断面质量已是正常的了。 当间隙过大或过小时，就会使上、下裂纹不能重合。 如间隙过大，如图 2.5(a)所示，使凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹向里移动一个距离。板料受拉伸、弯曲的作用加大，使剪切断面塌角加大，光亮带的高度缩短，断裂带的高度增加，锥度也加大，有明显的拉断毛刺，冲裁件平面可能产生穹弯现象。 如间隙过小，如图 2.5(b)所示，会使凸模产生的裂纹向外移动一个距离。上、下裂纹不重合，产生第二次剪切，由凸模和凹模刃口所产生的裂纹在剪切面上形成了略带倒锥的第二个光亮带。在第二个光亮带下面存在着潜伏的裂纹。由于间隙过小，板料与模具的挤压作用加大，在最后被分离时，冲裁件上有较尖锐的挤出毛刺。 由上可知，观察与分析断面质量是判断冲裁过程是否合理、冲模的工作情况是否正常的主要手段。 冲裁件的质量分析 冲裁件的质量分析 冲裁间隙 冲裁间隙 在冲裁过程中，由于材料的弯曲变形，使凸模和凹模端面与板料的接触宽度仅限制在刃口附近，所以垂直的压力 隙小时，冲裁过程的挤压作用加剧，冲裁力 增大，使刃口所受压应力增大，造成刃口变形与端面磨损加剧，严重时甚至崩刃。而侧向压力 以及在冲裁后由卸料与推件所产生的滑动摩擦都随间隙的减小而增大，使凸模和凹模的侧面磨损加大，加之过小间隙的二次剪切所产生的金属碎屑因摩擦发热粘附在凸模和凹模上又加剧了刃口的磨损。所以，过小间隙会使模具寿命降低。此外，小间隙还使模具制造的难度增加。综上所述，冲裁间隙是保证合理冲裁过程的最主要的工艺参数。 由冲裁变形过程的分析可知，决定合理间隙值的理论依据是应保证在塑性剪切变形结束后，由凸模和凹模刃口处所产生的上、下剪切裂纹重合。如图 冲裁间隙 图 合理间隙的理论值 冲裁间隙 冲裁间隙 在实际生产中，合理间隙的数值是由实验方法所制定的表格来确定的。由于冲裁间隙对断面质量、工件的尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规律并非一致，所以，并不存在一个绝对的合理间隙数值，能同时满足断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以，国内、外各厂所用的间隙值不太一致，有的出入很大。在确定间隙值大小的具体数值时，应结合冲裁件的具体要求和实际的生产条件来考虑。其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。表 从这两个表格中可以看出，合理间隙值有一个相当大的变动范围，约为 (5% 25%)较小的间隙有利于提高冲件的质量，取较大的间隙则有利于提高模具的寿命。因此，在保证冲件质量的前提下，应采用较大间隙。 表中所列 非磨损极限。 对于薄料，间隙很小。如板料厚度 3 取 H 层凸模的布置要尽量对称，使模具受力平衡。 阶梯冲裁的优点是不但可降低冲裁力，而且还能适当减少振动，工件精度不受影响，可避免与大凸模相距甚近的小凸模的倾斜或折断 (当所有凸模等高时，与大凸模接近的小凸模在冲孔时受大凸模冲裁所引起的材料流动的影响，很易使小凸模倾斜或折断 )。缺点是修磨刃口比较麻烦。主要用于有多个凸模而其位置又较对称的模具。 3. 卸料力、推件力和顶件力 冲裁时材料在分离前存在着弹性变形，在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复，使落件或冲孔废料堵塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的板料卸下，将堵塞在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力 凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力 凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力 图 冲裁力 冲裁力 冲裁力 冲裁力 冲裁工件的排样 冲裁件在条料上的布置方法称为排样。 1. 排样原则 如图 可以有许多排样方法。图中列出了 5种排样方案。 方案一：直排。从 1420 710 裁 42次，剪成宽为 33 3条，每条冲 64件，共可冲 2752件。 方案二：斜对排。剪裁 46次 (说明：剪裁后有料头，所以裁剪次数与条数相同 )，剪成宽为 30.5 6条，每条冲 62件，共可冲 2852件。冲裁时要翻转条料或要用双落料凸模的冲模。 方案三：直对排。剪裁 72次 (说明：剪裁后有料头，所以裁剪次数与条数相同 )，剪成宽为 19.5 2条，每条冲 44件，共可冲 3168件，也要翻转条料或用双凸模冲模。 方案四：另一种直对排。剪裁 91次 (说明：剪裁后有料头，所以裁剪次数与条数相同 )，剪成宽为 15.5 1条，每条冲 35件，由于废料部分被挤得更少了，共可冲 3185件。 方案五：在保证冲件使用性能的前提下，适当改变其形状后，仍采用直排。剪裁 42次，剪成宽为 33 3条，每条冲 85件，共可冲 3655件。 从这个例子中可以看出，排样工作虽然比较简单，但很有讲究，而且非常重要。 排样原则如下： (1) 提高材料利用率 。 对冲裁件来说，由于产量大、冲压的生产率高，所以材料费用常会占冲件总成本的 60%以上。材料利用率是一项很重要的经济指标。要提高材料利用率，就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分为结构废料与工艺废料两种。结构废料是由工件的形状决定的，而工艺废料则是由冲压方式与排样方式所决定的。如图 孔所产生的废料即为结构废料，而条料上的料头、料尾及边缘部分均为工艺废料。因此，要提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手，设计出合理的排样方案。有时，在不影响冲件使用性能的前提下，也可适当改变冲裁件的形状。 (2) 使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。 条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相同或相近时，应尽可能选条料宽、进距小的排样方法。它还可减少板料裁切次数，节省剪裁备料时间。 (3) 使模具结构简单、模具寿命较高。 (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。 排样设计的工作内容包括选择排样方法；确定搭边的数值；计算条料宽度及送料步距；画出排样图。有必要时还应核算材料的利用率。 冲裁工件的排样 图 冲件的多种排样法 冲裁工件的排样 2. 排样方法 根据材料经济利用的程度，排样方法可以分为： (1) 有废料排样法 (图 a) 有废料排样是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间，都有工艺余料 (称搭边 )存在，冲裁是沿着冲裁件的封闭轮廓进行，所以冲裁件质量较好，模具寿命较长，但材料利用率较低。 (2) 少废料排样法 (图 b) 少废料排样法是只有在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，而在冲裁件与条料侧边或在冲裁件与冲裁件之间无搭边存在，这种排样方法的冲裁只沿着冲裁件的部分外轮廓进行，材料利用率可达 70% 90%。 (3) 无废料排样法 (图 c) 无废料排样法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在。这种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断条料获得，所以材料利用率可达 85% 95%。图 c)是步距为两倍工件宽度的一模两件的无废料排样。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一模获得多个冲裁件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力。但是少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状、结构的限制，且由于条料本身的宽度公差以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响冲裁件尺寸而使冲裁件的精度降低。同时，往往因模具单面受力而加快磨损，降低模具寿命，也会直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须全面权衡利弊。 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法又有直排、斜排、对排 (直对排、斜对排 )、混合排、多排和裁搭边等多种形式的排列方式，如表 以根据不同的冲裁件形状加以选用。对于形状较复杂的冲裁件，要用计算方法选择一个合理的排样方式是比较困难的。通常是用厚纸片剪 3 5个样件，在摆出各种可能的排样方案后，再从中选择一个比较合理的方案作为排样图。 3. 搭边 排样时冲裁件与冲裁件之间 (a)以及冲裁件与条料侧边之间 (下的工艺余料称为搭边 (如图 。 (1) 搭边的作用 起补偿条料的剪裁误差、送料步距误差及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。若没有搭边则可能发生工件缺角、缺边或尺寸超差等废品。 使凸、凹模刃口双边受力。由于搭边的存在，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与工作断面质量都能提高。 对于利用搭边拉条料的，自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。 冲裁工件的排样 (2) 搭边的数值 搭边过大，浪费材料。搭边太小，起不到上述应有的作用。过小的搭边还可能被拉入凸模和凹模的间隙，使模具容易磨损，甚至损坏模具刃口。 搭边的合理数值就是保证冲裁件质量、保证模具较长寿命、保证自动送料时不被拉弯拉断条件下允许的最小值。 搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般说来，板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值 a与 搭边值通常是由经验确定的。表 对低碳钢 )即为经验数据之一。 对于其他材料，应将表中数值乘以下列系数： 中碳钢 高碳钢 硬黄铜 1 硬铝 1 软黄铜、紫铜 铝 非金属 (皮革、纸、纤维板等 ) 2 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 冲裁工件的排样 典型冲裁模结构 冲裁模的组成 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 级进模 复合模 典型冲裁模结构 冷冲模是冲压加工中的主要工艺装备，研究与提高模具技术对发展冷冲压生产具有十分重要的意义。 冲裁模的组成 尽管有的冲裁模很复杂，但总是分为上模和下模，上模一般固定在压力机的滑块上，并随滑块一起运动，下模固定在压力机的工作台上。冲裁模的组成零件分类及作用如下： (1) 工作零件 它是直接进行冲裁工作的零件，是冲模中最重要的零件。 (2) 定位零件 它是确定材料或工序件在冲模中正确位置的零件。 (3) 压料、卸料和出件零件 这类零件起压料作用，并保证把卡在凸模上和凹模孔内的废料或冲件卸掉或推 (顶 )出，以保证冲压工作能够继续进行。 (4) 导向零件 它能保证在冲裁过程中凸模与凹模之间间隙均匀；保证模具各部分保持良好的运动状态。 (5) 支承零件 它将上述各类零件固定于一定的部位上或将冲模与压力机连接，它是冲模的基础零件。 (6) 紧固零件 (7) 其他零件 弹性件和自动模传动零件等。 上述各类零件在冲裁过程中相互配合，保证冲裁工作的正常进行，从而冲出合格的冲裁件。 应该指出，不是所有的冲裁模都具备上述 7类零件，尤其是简单的冲裁模。但是工作零件和必要的支承件总是不可缺少的。 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 1. 无导向单工序冲裁模 图 模的组成零件如下：工作零件为凸模 2和凹模 5，定位零件为两个导料板 4和定位板 7，导料板对条料送进起导向作用，定位板是限制条料的送进距离；卸料零件为两个固定卸料板 3；支承零件为上模座 (带模柄 )1和下模座 6；此外还有紧固螺钉等。上、下模之间没有直接导向关系。 该模具的冲裁过程如下：条料沿导料板送至定位板后进行冲裁，分离后的冲件靠凸模直接从凹模洞口依次推出。箍在凸模上的废料由固定卸料板卸下来。照此循环，完成冲裁工作。 该模具具有一定的通用性，通过更换凸模和凹模，调整导料板、定位板、卸料板位置，可以冲裁不同冲件。另外，改变定位零件和卸料零件的结构，还可用于冲孔，即成为冲孔模。 无导向冲裁模的特点是结构简单、质量轻、尺寸小，制造简单、成本低，但使用时安装调整凸、凹之间间隙较麻烦，冲裁件质量差，模具寿命低，操作不够安全。因而，无导向简单冲裁模适用于冲裁精度要求不高、形状简单、批量小的冲裁件。 2. 导板式单工序冲裁模 图 上、下模的导向是依靠导板 9与凸模 5的间隙配合 (一般为 行的，故称导板模。 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 图 无导向简单落料模 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 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 图 导板式简单落料模 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 始用挡料销 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 冲模的工作零件为凸模 5和凹模 13；定位零件为导料板 10和固定挡料销 16、始用挡料销 20；导向零件是导板 9(兼起固定卸料板作用 )；支承零件是凸模固定板 7、垫板 6、上模座 3、模柄 1、下模座 15；此外还有紧固件螺钉、销钉等。 根据排样的需要，这副冲模的固定挡料销所设置的位置对首次冲裁起不到定位作用，为此采用了始用挡料销 20。在首件冲裁之前，用手将始用挡料销压入以限定条料的位置，在以后各次冲裁中，松开始用挡料销，始用挡料销被弹簧弹出，不再起挡料作用，而靠固定挡料销继续对料边或搭边进行挡料定位。 这副冲模的冲裁过程如下：当条料沿导料板 10送到始用挡料销 20时，凸模 5由导板 9导向而进入凹模，完成了首次冲裁，冲下一个零件。条料继续送至固定挡料销 16时，进行第二次冲裁，第二次冲裁时落下两个零件。此后，条料继续送进，其送进距离就由固定挡料销 16来控制了，而且每一次都是同时落下两个零件，分离后的零件靠凸模从凹模洞口中依次推出。 这种冲模的主要特征是凸、凹模的正确配合要依靠导板导向。为了保证导向精度和导板的使用寿命，工作过程不允许凸模离开导板，为此，要求压力机行程较小。根据这个要求，选用行程较小且可调节的偏心式冲床较合适。在结构上，为了拆装和调整间隙的方便，固定导板的两排螺钉和销钉内缘之间距离 (见俯视图 )应大于上模相应的轮廓宽度。另外，为使送料平稳，导料板 10伸出一定长度，下面装一块承料板 11。该模具所用的固定挡料销是钩形的，钩形挡料销的安装孔离凹模刃口较远，因而凹模强度较高。 导板模比无导向简单模的精度高，寿命也较长，使用时安装较容易，卸料可靠，操作较安全，轮廓尺寸也不大。导板模一般用于冲裁形状比较简单、尺寸不大、厚度大于 0.3 图 具的最大特征是凹模 6嵌在悬壁式的凹模体 7上，凸模 5靠导板 11导向，以保证与凹模的正确配合。悬臂固定在支架 8上，并以销钉 12固定防止转动。支架与底座 9以 以螺钉 10紧固。凸模与上模座 3用螺钉 4固定，更换较方便。 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 工件的定位方法是：径向和轴向以悬臂凹模体和支架定位；孔距定位由定位销 2、摇臂 1和压缩弹簧 13组成的定位器来完成，保证冲出的 6个孔沿圆周均匀分布。 冲压开始前，拨开定位器摇臂，将工序件套在凹模体上，然后放开摇臂，凸模下冲，即冲出第一个孔。随后转动工件，使定位销落入已冲好的第一个孔内，接着冲第二个孔。用同样的方法冲出其他孔。 这种模具结构紧凑，重量轻，但在压力机一次行程内只冲一个孔，生产率低，如果孔较多，孔距积累误差较大。因此，这种冲孔模主要用于生产批量不大、孔距要求不高的小型空心件的侧面冲孔或冲槽。 图 模具的最大特征是依靠斜楔 的水平运动，从而带动凸模 5在水平方向上进行冲孔。凸模 5与凹模 6的对准依靠滑块在导滑槽内滑动来保证。斜楔的工作角度 以40 50 为宜，一般取 40 ；需要较大冲裁力时， 角也可以用 30 ，以增大水平推力。如果为了获得较大的工作行程， 角可加大到 60 。为了排除冲孔废料，应该注意开设漏料孔并与下模座漏料孔相通。滑块的复位依靠橡胶来完成，也可以靠弹簧或斜楔本身的另一工作角度来完成。 工件以内形定位，为了保证冲孔位置的准确，弹压板 3在冲孔之前就把工序件压紧。 该模具在压力机一次行程中冲一个孔。类似这种模，如果安装多个斜楔滑块机构，可以同时冲多个孔，孔的相对位置由模具精度来保证。其生产率高，但模具结构较复杂，轮廓尺寸较大。这种冲模主要用于冲空心件或弯曲件等成形零件的侧孔、侧槽、侧切口等。 3. 导柱式单工序冲裁模 图 种冲模的上、下模正确位置利用导柱 14和导套 13的导向来保证。凸、凹模在进行冲裁之前，导柱已经进入导套，从而保证了在冲裁过程中凸模 12和凹模 16之间间隙的均匀。 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 图 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 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 图 斜楔式水平冲孔模 1 斜楔 2 座板 3 弹压板 4 滑块 5 凸模 6 凹模 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 图 导柱式落料模 1 螺母 2 导料螺栓 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 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 上、下模座和导套、导柱装配组成的部件称为模架。凹模 16用内六角螺钉和销钉与下模座 18紧固并定位。凸模 12用凸模固定板 5、螺钉、销钉与上模座紧固并定位，凸模背面垫上垫板 8。压入式模柄7装入上模座并以止动销 9防止其转动。 条料的送进定位靠两个导料螺栓 2和挡料销 3，当条料沿导料螺栓送至挡料销后进行落料。箍在凸模上的边料靠弹压卸料装置进行卸料，弹压卸料装置由卸料板 15、卸料螺钉 10和弹簧 4组成。在凸、凹模进行冲裁工作之前，由于弹簧力的作用，卸料板先压住板料，上模继续下压时进行冲裁分离，此时弹簧被压缩 (如图左半边所示 )。上模回程时，由于弹簧恢复，推动卸料板把箍在凸模上的边料卸下来。 导柱式冲裁模的导向比导板模可靠，精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重，制造工艺复杂，成本较高。它广泛用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 图 件上的所有孔一次全部冲出，是多凸模的单工序冲裁模。 由于工件是经过拉深的空心件，而且孔边与侧壁距离较近，因此采用工件开口部朝上，用定位圈 5实行外形定位，以保证凹模有足够强度。由于凸模长度较长，设计时必须注意凸模的强度和稳定性问题。如果孔边与侧壁距离大，则可采用工件开口部朝下，利用凹模实行内形定位。该模具采用弹性卸料装置。冲孔模常采用弹压卸料装置是为了保证冲孔零件的平整，提高零件的质量。如果卸料力较大或为了便于自动出件，也可以采用刚性卸料结构。 单工序冲裁模 (简单冲裁模 ) 图 导柱式冲孔模 1 下模座 2、 18 圆柱销 3 导柱 4 凹模 5 定位圏 6、 7、 8、 15 凸模 9 导套 10 弹簧 11 上模座 12 卸料螺钉 13 凸模固定板 14 垫板 16 模柄 17 止动销 19、 20 内六角螺钉 21 卸料板 级进模 级进模是一种工位多、效率高的冲模。在一副级进模上，根据冲压件的实际需要，按一定顺序安排了多个冲压工序 (在级进模中称为工位 )进行连续冲压。它不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序，甚至装配工序，许多需要多工序冲压的复杂冲压件可以在一副模具上完全成形，为高速自动冲压提供了有利条件。 由于级进模工位数较多，因而用级进模冲制零件，必须解决条料或带料的准确定位问题，才有可能保证冲压件的质量。根据级进模定位零件的特征，级进模有以下几种典型结构： 1. 固定挡料销和导正销定位的级进模 图 料级进模。冲模的工作零件包括冲孔凸模 3、落料凸模 4、凹模 7，定位零件包括导料板 5(与导板为一整体 )、始用挡料销 10、固定挡料销 8、导正销 6，工作时，以始用挡料销限定条料的初始位置，进行冲孔。始用挡料销在弹簧作用下复位后，条料再送进一个步距，以固定挡料销粗定位，落料时以装在落料凸模端面上的导正销进行精定位，保证零件上的孔与外圆的相对位置精度。在落料的同时，在冲孔工位上又冲出孔，这样连续进行冲裁直至条料或带料冲完为止。采用这种级进模，当冲压件的形状不适合用导正销定位时 (如孔径太小或孔距太小等 )可在条料上的废料部分冲出工艺孔，利用装在凸模固定板上的导正销进行导正。 级进模一般都有导向装置，该模具是以导板 5与凸模间隙配合导向，并以导板进行卸料。 为了便于操作，进一步提高生产率，可采用自动挡料定位或自动送料装置加定位零件定位。图 动挡料装置由挡料杆 3、冲搭边的凸模 1和凹模 2组成。冲孔和落料的两次送进，由两个始用挡料销分别定位，第三次及其以后送进，由自动挡料装置定位。由于挡料杆始终不离开凹模的上平面，所以送料时，挡料杆挡住搭边，在冲孔、落料的同时，凸模 把搭边冲出一个缺口，使条料可以继续送进一个步距，从而起到自动挡料的作用。在实际生产中，还有其他结构形式的自动挡料装置。另外，该模具设有侧压装置，通过侧压簧片 5和侧压板 4的作用，把条料压向对边，使条料送进方向更为准确。 级进模 级进模 级进模 2. 侧刃定距的级进模 图 以侧刃 16代替了始用挡料销、挡料销和导正销控制条料送进距离 (进距或俗称步距 )。侧刃是特殊功能的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后，两导料板间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，所以条料上只有切去料边的部分方能通过，通过的距离即等于步距。为了减少料尾损耗，尤其工位较多的级进模，可采用两个侧刃前后对角排列，该模具就是这样。此外，由于该模具冲裁的板料较薄 (又是侧刃定距，所以需要采用弹压卸料代替刚性卸料。 图 模具除了具有上述侧刃定距级进模的特点外，还具有如下特点： (1) 凸模以装在弹压卸料板 2中的导板镶块 4导向，弹压卸料板以导柱 1、 10导向，导向准确，保证凸模与凹模的正确配合，并且加强了凸模纵向稳定性，避免小凸模产生纵弯曲。 (2) 凸模与固定板为间隙配合，凸模装配调整和更换较方便。 (3) 弹压导板用卸料螺钉与上模连接，加上凸模与固定板是间隙配合，因此能消除压力机导向误差对模具的影响，对延长模具寿命有利。 (4) 冲裁排样采用直对排，一次冲裁获得两个零件，但两件的落料工位离开一定距离，以增强凹模强度，也便于加工和装配。 这种模具用于冲压零件尺寸小而复杂、需要保护凸模的场合。比较上述两种定位方法的级进模不难看出，如果板料厚度较小，用导正销定位时孔的边缘可能被导正销摩擦压弯，因而不起正确导正和定位作用；窄长形的冲件，步距小的不宜安装始用挡料销和挡料销；落料凸模尺寸不大的，如在凸模上安装导正销将影响凸模强度。因此，采用档料销的级进模如需在落料凸模上安装导正销定位时，一般仅适用于冲制板料厚度大于 0.3 料较硬的冲压件和步距与落料凸模稍大的场合；否则，宜用侧刃定位。侧刃定距的级进模不存在上述问题，生产率比较高，定位准确，但材料消耗较多，冲裁力增大，模具比较复杂。 在实际生产中，对于精度要求高的冲压件和多工位的级进冲裁，采用了既有侧刃又有导正销定位的级进模。 总之，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。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。 级进模 级进模 复合模 复合模是一种多工序的冲模。它在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种。 1. 正装式复合模 (又称顺装式复合模 ) 图 凹模 6在上模，落料凹模 8和冲孔凸模 1作时，板料以导料销 13和挡料销 12定位。上模下压，凸凹模外形和凹模 8进行落料，落下料卡在凹模中，同时冲孔凸模与凸凹模内孔进行冲孔，冲孔废料卡在凸凹模孔内。卡在凹模中的冲件由顶件装置顶出。顶件装置由带肩顶杆 10和顶件块 9及装在下模座底下的弹顶器组成，当上模上行时，原来在冲裁时被压缩的弹性元件恢复，把卡在凹模中的冲件顶出凹模面。该模具采用装在下模座底下的弹顶器推动顶杆和顶件块，弹性元件高度不受模具有关空间的限制，顶件力大小容易调节，可获得较大的顶件力。卡在凸凹模内的冲孔废料由推件装置推出。推件装置由打杆 1、推板 3和推杆 4组成。当上模上行至上止点时，把废料推出。每冲裁一次，冲孔废料被推下一次，凸凹模孔内不积存废料，胀力小，不易破裂。但冲孔废料落在下模工作面上，清除废料麻烦，尤其孔较多时。边料由弹压卸料装置卸下。由于采用固定挡料销和导料销，在卸料板上需钻出让位孔，或采用活动导料销或挡料销。 从上述工作过程可以看出，正装式复合模工作时，板料是在压紧的状态下分离，冲出的冲件平直度较高。但由于弹顶器和弹压卸料装置的作用，分离后的冲件容易被嵌入边料中影响操作，从而影响了生产率。 复合模 2. 倒装式复合模 如图 凹模 18装在下模，落料凹模 17和冲孔凸模 14和 16装在上模。 倒装式复合模通常采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下，刚性推件装置由打杆 12、推板 11、连接推杆 10和推件块 9组成。冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便，但如果采用直刃壁凹模洞口，凸凹模内有积存废料，胀力较大，当凸凹模壁厚较小时，可能导致凸凹模破裂。 板料的定位靠导料销 22和弹簧弹顶的活动挡料销 5来完成。非工作行程时，活动挡料销 5由弹簧 3顶起，可供定位；工作时，挡料销被压下，上端面与板料平。由于采用弹簧弹顶挡料装置，所以在凹模上不必钻相应的让位孔。但实践证明，这种挡料装置的工作可靠性较差。 采用刚性推件的倒装式复合模，板料不是处在被压紧的状态下冲裁，因而平直度不高。这种结构适用于冲裁较硬的或厚度大于 果在上模内设置弹性元件，即采用弹性推件装置，就可以用于冲制材质较软的或板料厚度小于 0.3 平直度要求较高的冲裁件。 从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出，两者各有优缺点。正装式较适用于冲制材质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。 总之，复合模生产率较高，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。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 复合模 复合模 冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用 工作零件 定位零件 卸料与推件零件 模架 冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用 冲裁模的主要零部件均已标准化，通过对主要零部件的结构分析可从标准中直接选用。 工作零件 1. 凸模组件及其结构设计 (1) 凸模 一般的凸模组件结构如图 中包括凸模 3和 4、凸模固定板 2、垫板 1和防转销 5等，并用螺钉销钉固定在上模座 6上。 凸模形式 凸模有两种基本类型。一种是直通式凸模，其工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样，如图 。 这类凸模可以采用成型磨削、线切割等方法进行加工，加工容易，但固定板型孔的加工较复杂。这种凸模的工作端应进行淬火，淬火长度约为全长的 1/3。另一端处于软状态，便于与固定板铆接。为了铆接，其总长度应增加 l 通式凸模常用于非圆形断面的凸模。另一种是台阶式凸模，如图 。工作部分和固定部分的形状与尺寸不同。固定部分多做成圆形或矩形 (图 这时凸模固定板的型孔为标准尺寸孔，加工容易。工作部分可采用车削、磨削 (对于圆形 )或采用仿形刨加工，最后用钳工进行精修 (对于非圆形 )，加工较难。对于圆形凸模，广泛采用这种台阶式结构，冷冲模标准中制订了这类凸模的标准结构形式与尺寸规格。对于非圆形凸模，若其固定部分采用了圆形结构 (见图 a)，则其与固定板配合时必须采用防转的结构，使其在圆周方向有可靠定位。 凸模长度 凸模长度一般是根据结构上的需要确定的。如图 用固定卸料板时的凸模长度，可用下式计算： L Y (3 式中： 凸模固定板的厚度； 卸料板的厚度； 导料板的厚度； Y 附加的长度，包括凸模刃口的修磨量，凸模进入凹模的深度 (0.5 1 凸模固定板与卸料板的安全距离 中 5 20 工作零件 工作零件 图 凸模长度的确定 工作零件 凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单的凸模常选用 状复杂、淬火变形大，特别是用线切割方法加工时，应选用合金工具钢，如 9热处理硬度取 (58 62) 其他要求 凸模工作部分的表面粗糙度 ( m，固定部分为 ( m。 (2) 凸模固定板 凸模固定板 (简称固定板 )，用于固定凸模。固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，可由标准中查得。固定凸模用的型孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。 凸模固定板内凸模的固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合用 H7/通式凸模用 于大尺寸的凸模，也可直接用螺钉、销钉固定到模座上而不用固定板，如图 于小凸模还可以采用粘结固定，如图 粘结固定时，固定板上的型孔要留出间隙，以减少配合加工面，简化孔的加工。粘结固定的方法常采用有机粘结剂 (环氧树脂 )(图 a)、无机粘结剂 (氧化铜粉末 + 磷酸溶液 )(图 c)。也可采用由 图 b)。这种合金不但熔点低(120 左右 )，而且具有冷胀热缩的特性。 对于大型冲模中冲小孔的易损凸模还可采用快换凸模的固定方法，以便于修理与更换。如图 (3) 垫板 垫板装在固定板与上模座或下模座之间，如图 l。它的作用是防止冲裁时凸模压坏上模座。垫板的尺寸可在标准中查得。垫板材料一般可选用 45钢，热处理硬度取 (43 48)单位压力特大的则选用 处理硬度取 (52 55)于大型凸模则可省略垫板。 2. 凹模设计 (1)