各种冲压模具结构形式与设计

各种冲压模具结构形式与设计普通冲模的结构形式与设计凹模结构尺寸1.凹模厚度H和壁厚C 凹模厚度H可按下式计算：式中F——最大冲裁力（N）。H10mm，51mm1.1～1.4。凹模壁厚按下式确定：2.凹模刃口间最小壁厚表1C=（1.5～2）H （mm）一般可参照表1。凹模刃口间最小壁厚 （mm）冲件材料材 料 厚 度 t≤0.5 0.6～0.8≥1铝、紫铜0.6～0.8 0.8～1.0(1.0～1.2)t黄铜、低碳钢0.8～1.0 1.0～1.2(1.2～1.5)t硅钢、磷铜、中碳钢1.2～1.5 1.5～2.0(2.0～2.5)t常用凸模形式简简图特点适用范围典型圆凸模结构。下端为工作部分，中间的圆柱部分用以与固定板配合 冲圆孔凸模，用以冲裁（安装（包括落料、冲孔的卸料力直通式凸模，便于线切割加工，如各种非圆形凸模用以冲（包括落料、冲孔）断面细弱的凸模，为了增加强度和 凸模受力大，而凸模相断面细弱的凸模，为了增加强度和 凸模受力大，而凸模相刚度，上部放大 对来说强度、刚度薄弱凸模一端放长，在冲裁前，先伸入凹模支承，能承受侧向力单面冲压的凸模整体的凸模结构上部断面大，可直接与模座固定单面冲压的凸模凸模工作部分组合式节省贵重的工具钢或硬质合金组合式凸模，工作部分轮廓完整， 圆凸模。节省工作部分与基体套接定位 的贵重材料冲裁凹模的刃壁形式简 图 特 点留在刃孔内，因而减轻对刃壁的磨磨变化凹模工作部分强度好α一般取5′～30′刃壁带有斜度，漏料畅通，但由于刃壁与漏料孔用台肩过渡，因此凹模工作部分强度较差

适用范围适用于冲件为任何形状、各种板厚的冲裁模（但料太薄不宜采用）适用于材料厚度小于3mm的冲裁模凹模厚度即有效刃壁高度。刃壁带适用于凹模较薄的小型薄料内，因而刃壁磨损小，一次刃磨量少。内，因而刃壁磨损小，一次刃磨量少。α一般取5′～15′适用于精密冲裁模和把冲件刃壁无斜度，刃磨后尺寸不变。凹或废料逆冲压方向推出的复模工作部分强度较好合模适用于把冲件或废料逆冲压刃壁无斜度，刃磨后刃口尺寸不方向推出的形状简单、材料较变。但由于刃壁后端扩大，因此凹模工作部分强度较差裁模凹模厚度即有效刃壁高度，刃壁无适用于冲件或废料逆冲压力斜度。刃磨后刃口尺寸不变 向推出的冲裁模凹模硬度较低，一般为40HRC左适用于软而薄的金属冲裁模右，可借敲击调整模具间隙 和非金属冲裁模凹模和凸模的镶拼结构1。表1镶块的分块要点简简图说明减小镶块的接合面布置螺孔、销孔时，使镙钉接近刃口和接合面。销钉离刃口远些凹模角部应分块33～5mm的直线部分，只有在角部有四块同样90°的镶块拼起来同时磨削加工时才分在切点上凸模镶块和凹模镶块的分块线不应重合镶块分块要便于调整间隙框套热压法。对于大中型镶块的分段固定法如表2。表2 大、中型镶块的分段固定法结构简图结构简图特点适用于冲裁料厚＜1.5mm适用于冲裁料厚为1.5～2mm适用于冲裁料厚＞2.5mm常见的凸模固定形式结 构 简 图结 构 简 图特点凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下。圆凸模大多用此种形式固定直通式凸模，上端开孔，插入圆销以承受卸料力用于断面不变的直通式凸模，端部回火后铆开凸模与固定板配合部分断面较大，可用螺钉紧固用环氧树脂浇注固定上模座横向开槽，与凸模紧配合，用于允许纵向稍有移动的凸模凸模以内孔螺纹直接紧固于压力机，用于中小型双动压力机用螺钉和圆销固定的凸模拼块，也可用于中型或大型的整体凸模负荷较轻的快换凸模，冲件厚度不超过3mm负荷较轻的快换凸模，冲件厚度不超过3mm冲裁模的结构形式与设计落料模落料模是沿封闭的轮廓将制件或工序件与板料分离的冲模。1H6/h5。凸模断面细弱，为了增加强度和刚度，凸模上部放大。凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下。凹模刃壁带有斜度，冲件不易滞留在刃孔内，同时减轻对刃壁的凸模和凹模间有刃口间隙。图1落料模1-模柄2-垫板3-凸模固定板4-凸模5-卸料板6-定位销7-凹模8-导柱9-导套硬橡胶板，卸料效果好，操作方便。冲孔模冲模。置来决定的。常用的定位装置有定位销、定位板等。11.5mm。为得到较大的压料力，防止孔壁分CrWMn，50～54HRC，3通。图1印制板冲孔模1-矩形弹簧2-导板3-凸模4-凸模固定板5-凹模料厚/孔径）≥1，2图2凸模导向元件在工作行程中的始末情况冲孔开始b)冲孔结束压力中心磨损。冲裁模压力中心计算的步骤和公式见表1。表1 冲裁模压力中心计算的步骤和公式简图 计算步骤 公式按比例画出工件（即凸模剖面）的轮廓形状，如简图所示在其轮廓外（或内）任意处，作坐标X-X将工件轮廓线分成若干基本线段l基本线段l，1l，……l。因26冲裁力与冲裁线段l成正比例，因此可简化计算公式4.计算各基本线段的重心Y-Y的距离x，1x，……x 和26到X-X轴的距离 y1，y，……y265.计算压力Y-Y的距离X和到cX-X轴的距离Yc冲裁级进模行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。来完成，如果采用级进模冲裁则可用一副模具来完成。构。定距侧刃（1）距，条料送进步距就以缺口定距。图1侧刃定距1-落料凸模2-冲孔凸模3-侧刃导正销定距（2）保证孔与外形的相对位置，消除送料误差。图2导正销定距1-落料凸模2-导正销3-冲孔凸模2以后各次动作均与第二次同。冲裁复合模1。图1复合模1-打棒2-打板3-冲孔凸模4-落料凹模5-卸料板6-凸凹模7-推块8-推杆凸凹模既是落料凸模又是冲孔凹模，因此能保证冲件内外形之间的形状位置。压料装置在单动压力机上常用的拉深模压料装置见表1。表1 拉深模的压料装置结构简图结构简图特点用于单动压力机的首次拉深模。由弹顶器或气垫等提供压料力，故压料力较大用于单动压力机的首次拉深模。由弹顶器或气垫等提供压料力，故压料力较大用于单动压力机的后道拉深工序的压料装置，定位装置及导料装置表1 定位装置结构简图结构简图特点用定位板沿冲件外形定位用固定式或弹顶活动定位销沿冲件外形定位表2 导料装置结构简图结构简图特点应用最广的导料板导料，主要用于落料模应用最广的导料板导料，主要用于落料模带侧压装置的导料装置，使条料紧靠导料板带侧刃的导料装置表3 切边后条料与导料板间空隙 （mm）条料厚度条料厚度空隙≤1.20.05＞1.2～20.075＞2～30.10表4 条料与导料板间空隙 (mm)条料厚度

无侧压装置条 料 宽

有侧压装置≤1＞1～5

0.50.8

＞100～2000.51

＞200～30011

≤10055

＞10088导正销123。表1 导正销的结构形式结构简图 特 点一般适用于＜φ5mm送料不正常的情况下可避免损坏导正销和模具一般适用于φ5～φ8mm孔的导正。导正销与刃口的相对位置，可借调整垫圈进行调整φ8～φ18mm的孔用于＞φ14mm孔的导正压入式导正销，仅用于简单结构和少量生产的模具上适用于安装在下模上对条料上工艺孔或工件孔的导正表2 导正销和孔间的空隙（双向） (mm)精 度精 度冲件料厚被导正的孔径≤6＞6～10＞10～30＞30～50≤1.50.040.060.070.08一般精度＞1.5～30.050.070.080.09＞3～50.060.080.090.10较高精度0.0250.030.040.05特 高 精 度0.003～0.0050.006特 高 精 度0.003～0.0050.006被 导 正 的 孔 径冲件料厚≤10＞10～25＞25～50≤1.511.21.5＞1.5～31～1.81.2～2.41.5～3＞3～51.8～2.52.4～33～4常见的卸料板结构形式结构简图结构简图特点无导向弹压卸料板，广泛应用于薄材料和冲件要求平平板式固定卸料板，结构比弹压卸料板更简单，一般也可冲制≥0.5～0.8mm的各种板材半固定式卸料板，一般适用于较厚材料的冲件冲孔半固定式卸料板，一般适用于较厚材料的冲件冲孔弹压式导板。导板由独立的小导柱导向，用于薄料冲当冲件材料厚度＞0.8～3mm时，导板孔与凸模配合为H7/h6冲裁模与压力机的关系1.3。冲模与压力机的闭合高度也有一定的配合关系，即(H-h)-5≥h≥(H-h)+10 (mm)max 1 min 1式中H——压力机的最大闭合高度(mm)；maxH——压力机的最小闭合高度(mm)；minh——压力机垫板厚度(mm)；1h——模具的闭合高度(mm)。冲裁模结构设计注意事项因因素注意事项排 样冲裁件的排样（参见第4篇第4章）为何采用单工序冲裁模而不用复合模或级进模模具结构模具结构是否与冲件批量相适应模架尺寸模架的平面尺寸，不仅与模块平面尺寸相适应，还应与压力机台面具时，注意压力机台面（垫板）开孔的改变送料方向送料方向（横送、直送）要与选用的压力机相适应冲裁力44章操作安全冲孔模应考虑放入和取出工件方便安全防止失误冲孔模的定位，宜防止落料平坯正反面都能放入防止失误冲孔模的定位，宜防止落料平坯正反面都能放入凸模强度多凸模的冲孔模，邻近大凸模的细小凸模，应比大凸模在长度上短一冲件料厚，若做成相同长度则容易折断防止侧向力单面冲裁的模具，应在结构上采取措施，使凸模和凹模的侧向力相互平衡，不宜让模架的导柱导套受侧向力限位块为便于校模和存放，模具安装闭合高度限位块，模具工作时限位块不应受压弯曲模的结构形式与设计弯曲件的工序安排对弯曲件安排弯曲工序时，应仔细分析弯曲件的具体形状、精度和材料性能。1）。表1 弯曲件的工序安排分分类简图二道弯曲工序三道弯曲工序对称弯曲弯曲模结构形式弯曲模结构有简易弯曲模，斜楔弯曲模，滚轮弯曲模，精弯模等。简易弯曲模（1）表1简易弯曲模分 类 简 图 特 点V形弯曲模 供弯制各种单角或双角弯曲件用LU弯曲模

L形弯曲模一般倾斜角取5°～8°U形模的凸、凹模和顶板的工作面水平放置，左右对称90°，290°，然后斜楔推动活动凹模（滑块）弯曲零件。图2斜楔弯曲模1-凸模2-斜楔3件，从而得到形状正确的零件。图3滚轮式弯曲模1-滚轮弯曲模结构设计注意事项因因素注意事项模具结构的复杂程度模具结构是否与冲件批量相适应模架对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等对称弯曲件小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开毛坯位置落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧弯曲件卸下U形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置校正弯曲校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的U形弯曲模，其凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应弯曲模，其凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应安全操作放入和取出工件，必须方便、安全便于修模弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改提高弯曲件的精度提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移弯曲凸、凹模圆角半径与凹模深度R，对于工件圆角半径较大（R/t＞10），而且精度较高时，则应进行回弹计算。可按材料厚度，决定凹模圆角半径（1）。表1凹模进口圆角半径RA （mm）≤2＞2～4＞4RA（3～6）t（2～3）t2t2。凹模深度过小，毛坯两边自由部分太多，弯曲工作行程。表2凹模深度l （mm）材材料厚边 长L～0.560.5～2.010度 2.0～4.0104.0～7.010208121520351215202550152025307520253035100303540150354050200455565拉深模的结构形式与设计拉深模的结构形式与设计变化的空心体的冲模。拉深模结构形式第一次拉深工序的模具（1）后续拉深工序的模具（2）表1第一次拉深工序的模具分类分类简单拉深模落料拉深复合模双动压力机用拉深模简图1-234-5-凸模固定座6-凸模7-出气管8-压料圈9-凹模10-凹模座12-凸凹模1-23-推件板34-落料凹模4-凹模特点凸模装于下模，坯料由压料圈首先落料出拉深坯料，再由拉根据拉深工艺使用定位，推料板推下拉深件深凸模和凸凹模将坯料拉深定位，推料板推下拉深件深凸模和凸凹模将坯料拉深固定座安装在双动压圈安装在双动压力机在双动压力机的下台间有导板导向表2后续拉深工序的模具分分类简图特点模定位圈使工序件定位。而该定位圈又是压料圈1-定位圈模压料圈将坯料压紧，凸模下降进行拉深1-23-凸模121图2反拉深模1-凹模图2反拉深模1-凹模34。3（两件），深，凸模上升时，卸料圈拼块把拉深件从凸模上卸下。3变薄拉深凹模的形式简简图参凹模的锥角数工作带高度α=7°～10°α=2α1D=10～20mmh=1mmD=20～30mmh=1.5～2mm4变薄拉深凸模的形式简简图参数β=＞工件长度（加上修边留量）图3变薄拉深模1-凸模2-定位圈3、4-凹模5-卸料圈拼块拉深模间隙、圆角半径与压料筋纹。按下列原则确定：尺寸正确时，间隙应由扩大凹模取得。0.1t(t——拉深件材料厚度)。拉深时，凸模与凹模间每侧的间隙Z/2可按下式计算：式中t——材料的最大厚度（mm）；maxK——系数，见表1；t——材料的公称厚度（mm）。表1拉深模间隙系数K一 般 精 度一 般 精 度t(mm)较精密拉深精密拉深一次拉深 多次拉深＜0.40.07～0.090.08～0.100.04～0.05≥0.4～1.20.08～0.100.10～0.140.05～0.06≥1.2～30.10～0.120.14～0.160.07～0.09≥30.12～0.140.16～0.200.08～0.100～0～0.04m=0.9～0.95深。件要求的圆角半径小时，需增加整形模，整小圆角。拉深凹模的圆角半径式中d（mm）；0d——本次拉深件直径（mm）；t——材料厚度（mm）。或减少压料面上各部位的进料阻力，需要在模具上设置压料筋。拉深模结构设计注意事项因 素拉深件高气 孔

注 意 事 项拉深中间工序的高度不能算得很准，故模具结构要考虑安全“留量”，以便工件稍高时仍能适应拉深模应有气孔，以便卸下工件限位装置

弹性压边圈要有限位装置，防止被压材料过分变薄方法控制材料流动以达到拉深件质量要求成形模的结构形式与设计成形模的结构形式成形模的结构形式成形模的种类很多，主要有翻孔模、翻边模、胀形模、起伏成型模、压印模、缩口模等。12产效率提高。图3为胀形模。图1翻孔模1-凹模2-凸模图3胀形模a)工序件b)成品c)模具1-凸模2、3-凹模图3胀形模a)工序件b)成品c)模具1-凸模2、3-凹模图2面板翻边模a)冲件b)模具1-限位套2-凸凹模3-弹簧4-活动挡料装置5-卸料板6-凹模7-空心垫板8-凸模固定板9-推杆10、13-推板11-垫块12-凸模14-凸凹模凸模材料为聚氨酯橡胶，有一定的弹性、强度和寿命，适宜制造各种成形模零件。由于工件的形状要求，凹模分成上下两半，以便取出，凸模则制成相似工件的形状，略小于工序件内径。4动的下模夹紧，上模下降进行缩口。图4灯罩缩口模1-模芯2-斜楔3、4-下模5-上模图4灯罩缩口模1-模芯2-斜楔3、4-下模5-上模5成形部分将材料作拉伸变形。5成形模结构设计要点成形模结构设计要点11翻孔凸模和凹模结构要点1翻孔凸模和凹模结构要点类别要点无预孔的穿刺翻孔模为增加翻孔高度，采用无预孔的穿刺翻孔模。凸模端部取60°锥形，凸模孔带台肩，以控制凸缘高度，避免直孔引起的边缘不齐有预孔的翻孔模抛物线形的翻孔凸模，有光滑圆弧过渡，翻孔质量良好翻孔凸模端部直径先进入预孔，导正工序件位置，然后翻孔带整形台肩的翻孔凸模，适宜于凸缘高度不高的翻孔，其特点是在行程终了时，工件圆弧部分受到整形2压印模、压花纹模结构要点类别要点压印模压印模大多数采用封闭式型腔，以免金属被挤到模具型腔的外面，对于比较大的工件或形状特殊需事后切边的工件，则采用敞开的型腔压花纹模压花纹深度h≤(030.4)t＞0.4t时，需在凹模上按凸模作相应的凹槽，其宽度比凸模的凸出部大，深度则比较小些多工序级进冲模的零部件设计模模架为吸收在高速冲压时产生的强烈振动，模架的上、下模座采用较厚45式导向装置（按模座面积相应选择）。滚珠与导柱、导套间的过盈量为0.02mm1图1新型滚柱导柱导套1-滚柱保持架2-外接触部分3-内接触部分4-导套5-导柱顶料装置顶料装置顶料装置保证条料的顺利送进，不会卡入凹模。1a，bc，d图1顶料装置a)顶料销直接顶料b)顶料销不直接接触料c)顶料销直接顶料导料d)顶料销间接顶料导料安全装置安全装置在高速冲床上使用的多工位级进冲模都需设有安全装置。其常用结1横向移动至触动微动开关，压力机自动停车，避免机床与模具的损坏。图12安全装置1-探测销2-横杆3-微动开关1-探测销2-横杆3-微动开关卸料装置卸料装置由卸料板本体，导板、卸料弹性元件，卸料螺钉组成。图1在卸料板上设置导向装置以保证卸料板的位置精度。裁间隙的大小）2用套管和内六角螺钉的组合以代替卸料螺钉，更有利于制造和使用。用浇注耐磨的专用环氧塑料于导板内孔，从而简便的达到导板内孔与凸模的精确配合导向，已在多工序级进冲模上成熟的应用（图3）。图2卸料弹簧的安装1-弹簧2-卸料销图1在卸料板上设置小导柱或小导套小导套b)小导柱1-小导柱2-小导套3-卸料板图3用环氧浇注的导向卸料板凸模、凹模凸模、凹模a.凸模 多工序级进冲模的前段工位是采用凸模分解冲裁。用压板紧固凸模，装卸方便。为保护细小凸模采用如图1的结构。对于变形力较小的成形凸模直接装在弹压卸料板上，便于修磨其他冲裁凸模。b.凹模 一般多工序级进冲模的凹模如表b.凹模 一般多工序级进冲模的凹模如表1所示的三大类型。图1小凸模结构表1凹模类型分 类特点排列式以每一工位作为一个整体单工序模排列为级进模整体式在整体凹模内，将加工部分以工位为单元分开磨削拼合式适用于精密冲件，对于强度薄弱的凹模拼块，在凹模底面增加淬硬垫块倒冲机构倒冲机构倒冲机构是利用压力机（机床）的向下行程使工作凸模向