清华模具构造与制造课件第2章 冲模结构

第2章冲模结构

（时间：4次课，8学时）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2.1冲裁工艺2.2典型冲裁模结构2.3冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用2.4弯曲模具2.5拉深模具

2.1冲裁工艺2.1.1冲裁基本知识2.1.2冲裁过程分析2.1.3冲裁件的质量分析2.1.4冲裁间隙2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算2.1.6冲裁力2.1.7冲裁工件的排样

2.1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。2.1.1冲裁基本知识2.1.2冲裁过程分析

冲裁过程如图2.2所示。凸模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2.3所示是金属板料的冲裁变形过程。当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2.3c所示。随着凸模下压，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2.3c)。这时可以得到如图2.4所示的冲裁件断面，它具有明显的4个特征区。2.1.2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β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 (2-1)冲孔尺寸＝凸模尺寸 (2-2)这是计算凸模和凹模尺寸的主要依据。2.1.2冲裁过程分析

2.1.2冲裁过程分析

2.1.2冲裁过程分析

图2.4冲裁件剪切断面特征1—圆角带2—光亮带3—断裂带4—毛刺2.1.3冲裁件的质量分析

2.1.3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。2.1.3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。2.1.3冲裁件的质量分析

2.1.3冲裁件的质量分析

2.1.4冲裁间隙

2.1.4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F主要集中在刃口部分。间隙小时，冲裁过程的挤压作用加剧，冲裁力F与摩擦力F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N与摩擦力F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2.8所示。

2.1.4冲裁间隙

图2.8合理间隙的理论值2.1.4冲裁间隙

2.1.4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2.3列出了汽车拖拉机行业常用的较大初始间隙表，表2.4列出了电器仪表行业所用的较小初始间隙表。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%)t左右。取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Zmax与Zmin只是指新制造模具时初始间隙的变动范围，并非磨损极限。对于薄料，间隙很小。如板料厚度<0.2mm~0.3mm，则可以认为是无间隙模具。因此，冲薄料的工艺性是很差的，对模具的精度要求很高。在模具结构上也应采取一些特殊的措施来满足冲裁时无间隙的要求。冲裁间隙的合理数值应在设计凸模和凹模工作部分尺寸时给予保证，同时在模具装配时必须保证间隙沿封闭轮廓线的分布均匀，这样才能保证取得满意的效果。2.1.4冲裁间隙

2.1.4冲裁间隙

2.1.4冲裁间隙

2.1.4冲裁间隙

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

凸模和凹模工作部分尺寸直接决定了冲裁件的尺寸和间隙大小，是模具上最重要的尺寸。1. 尺寸计算的原则(1) 落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。(2) 凸模和凹模应考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减小冲孔件的尺寸。为了提高模具寿命，在制造新模具时应把凹模尺寸做得趋向于落料件的最小极限尺寸，把凸模尺寸做得趋向于冲孔件的最大极限尺寸。(3) 凸模和凹模之间应保证有合理间隙。对于落料件，凹模是设计基准，间隙应由减小凸模尺寸来取得；对于冲孔件，凸模是设计基准，间隙应由增大凹模尺寸来取得。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计凸模和凹模时取初始间隙的最小值Zmin。(4) 凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。而偏差值应按入体方向标注。(5) 尺寸计算要考虑模具制造的特点制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙：一种是分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。用凸模和凹模的尺寸及制造公差来保证间隙要求。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁件的形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。用分别加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。另一种是单配加工法，用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。加工后，凸模和凹模必须对号入座，不能互换。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。在作为基准模的零件图上标注尺寸和公差，相配的非基准模的零件图上标注与基准模相同的基本尺寸。但不注公差，然后在技术条件上注明按基准模的实际尺寸配作，保证间隙值在Zmin~Zmax之内。这种方法多用于冲裁件的形状复杂、间隙较小的模具。2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算图2.12复杂形状冲裁件的尺寸分类

2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算2.1.5凸模和凹模工作部分尺寸的计算2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

当H＝t时，K斜＝0.4~0.6当H＝2t时，K斜＝0.2~0.4斜刃冲裁的优点是压力机能在柔和条件下工作，当冲裁件很大时，降低冲裁力很显著。缺点是模具制造难度提高，刃口修磨也困难，有些情况下模具刃口形状还要修正。冲裁时，废料的弯曲在一定程度上会影响冲裁件的平整，这在冲裁厚料时更严重。因此它适用于形状简单、精度要求不高、料不太厚的大件冲裁。在汽车、拖拉机等大型覆盖件的落料中应用较多。(3) 阶梯冲裁在多凸模的冲模中，将凸模做成不同高度，采用阶梯布置，可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低了冲裁力，如图2.16所示。各凸模间的高度相差量与板料厚度有关。对于薄料，取H＝t，对于厚料(t>3mm)，取H＝0.5t。各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F卸；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力F推；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力F顶，如图2.17所示。2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.6冲裁力

2.1.7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2.18所示的冲裁件，它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1420mm×710mm整块板料上，剪裁42次，剪成宽为33mm的条料43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30.5mm的条料46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19.5mm的条料72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15.5mm的条料91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33mm的条料43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η。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2.1所示的垫圈冲裁，冲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。2.1.7冲裁工件的排样

图2.18冲件的多种排样法2.1.7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2.19(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2.19(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2.19(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2.19(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。2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7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2.9所示。可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(a1)留下的工艺余料称为搭边(如图2.19中所示)。(1) 搭边的作用① 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。② 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。③ 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。2.1.7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a1也应愈大。搭边值通常是由经验确定的。表2.10所列搭边值(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 0.9高碳钢 0.8硬黄铜 1~1.1硬铝 1~1.2软黄铜、紫铜 1.2铝 1.3~1.4非金属(皮革、纸、纤维板等) 1.5~22.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.1.7冲裁工件的排样

2.2典型冲裁模结构2.2.1冲裁模的组成2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)2.2.3级进模2.2.4复合模2.2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。2.2.1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。2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

1. 无导向单工序冲裁模图2.24是无导向简单落料模。冲模的组成零件如下：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2.25为导板式简单落料模。其上、下模的导向是依靠导板9与凸模5的间隙配合(一般为H7／h6)进行的，故称导板模。2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

图2.24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2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

图2.25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2.2.2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0.3mm的冲裁件。图2.26为导板式侧面冲孔模。模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H7／h6配合，并以螺钉10紧固。凸模与上模座3用螺钉4固定，更换较方便。2.2.2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2.27是斜楔式水平冲孔模。该模具的最大特征是依靠斜楔l把压力机滑块的垂直运动变为滑块4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α以40°~50°为宜，一般取40°；需要较大冲裁力时，α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，α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2.28是导柱式落料模。这种冲模的上、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。2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

图2.26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2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

图2.27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2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

图2.28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2.2.2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2.29是导柱式冲孔模。冲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。2.2.2单工序冲裁模(简单冲裁模)

图2.29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2.2.3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2.30是冲制垫圈的冲孔、落料级进模。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2.31是一种具有自动挡料的级进模。自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l和凹模2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。2.2.3级进模

2.2.3级进模

2.2.3级进模

2. 侧刃定距的级进模图2.32是双侧刃定距的冲孔落料级进模。它以侧刃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(0.3mm)，又是侧刃定距，所以需要采用弹压卸料代替刚性卸料。图2.33为侧刃定距的弹压导板级进模。该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0.3mm、材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。2.2.3级进模

2.2.3级进模

2.2.4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2.34为正装式落料冲孔复合模，凸凹模6在上模，落料凹模8和冲孔凸模1l在下模。工作时，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。2.2.4复合模

2. 倒装式复合模如图2.35为倒装式复合模。凸凹模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0.3mm的板料。如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0.3mm，且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。2.2.4复合模

2.2.4复合模

2.3冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用2.3.1工作零件2.3.2定位零件2.3.3卸料与推件零件2.3.4模架2.3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。2.3.1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2.36所示。其中包括凸模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。① 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2.36中的凸模3。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lmm。直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2.36中凸模4。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2.37)。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2.37(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。② 凸模长度凸模长度一般是根据结构上的需要确定的。如图2.38所示的结构，使用固定卸料板时的凸模长度，可用下式计算：L＝H1+H2+H3+Y (3-25)式中：H1——凸模固定板的厚度；H2——卸料板的厚度；H3——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(0.5mm~1mm),凸模固定板与卸料板的安全距离A等。其中A取15mm~20mm。2.3.1工作零件2.3.1工作零件图2.38凸模长度的确定2.3.1工作零件③ 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T8A、T10A等制造。形状复杂、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Crl2、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV等制造。其热处理硬度取(58~62)HRC。④ 其他要求凸模工作部分的表面粗糙度Ra＝(0.8~0.4)m，固定部分为Ra＝(1.6~0.8)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/m6，直通式凸模用N7／h6、P7／h6。对于大尺寸的凸模，也可直接用螺钉、销钉固定到模座上而不用固定板，如图2.39所示。对于小凸模还可以采用粘结固定，如图2.40所示。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2.40(a))、无机粘结剂(氧化铜粉末+磷酸溶液)(图2.40(c))。也可采用由Bi、Pb、Sn、Sb按一定比例组成的低熔点合金固定(图2.40(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2.41所示。(3) 垫板垫板装在固定板与上模座或下模座之间，如图2.36中的件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)HRC。对单位压力特大的则选用T8A，热处理硬度取(52~55)HRC。对于大型凸模则可省略垫板。2. 凹模设计(1) 凹模洞口形状的选择凹模洞口形状是指凹模型孔的轴剖面形状。如图2.42所示。其基本形式有以下几种：2.3.1工作零件2.3.1工作零件2.3.1工作零件2.3.1工作零件2.3.1工作零件2.3.1工作零件2.3.1工作零件根据凹模壁厚即可算出其相应凹模外形尺寸的长与宽，然后可在冷冲模标准中选取标准值。(3) 凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。螺钉与销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可在标准中查得。也可根据结构需要作适当调整。(4) 凹模的主要技术要求凹模的型孔轴线与顶面应保持垂直，凹模的底面与顶面应保持平行。为了提高模具寿命与冲裁件精度，凹模的底面和型孔的孔壁应光滑，表面粗糙度为Ra＝(0.8~0.4)m。底面与销孔的Ra＝(1.6~0.8)m。凹模的材料与凸模一样，其热(处理硬度)应略高于凸模，达到(60~64)HRC。3. 凸凹模在复合模中，必定有一个凸凹模。凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚与冲模结构有关，对于正装复合模，由于凸凹模装于上模，孔内不会积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；对于倒装复合模，因为孔内会积存废料，所以最小壁厚要大些。不积聚废料的凸凹模的最小壁厚：对于黑色金属和硬材料约为工件料厚的1.5倍，但不小于0.7mm；对于有色金属和软材料约等于工件料厚，但不小于0.5mm。积聚废料的凸凹模的最小壁厚可参考表2.15选用。2.3.1工作零件2.3.2定位零件

2.3.2定位零件

为保证条料紧靠基准导料板一侧正确送进，可采用侧压装置。其结构形式如图2.45所示。簧片式(图(a)与簧片压块式图(b))的侧压力较小，常用于料厚小于lmm的薄料冲裁，一般设置2~3个。弹簧压块式(图(c)的侧压力较大，可用于冲裁厚料。弹簧压板式图(d))的侧压力大而且均匀，使用可靠。一般装于进料口，常用于用侧刃定距的连续模中。2. 送料步距的控制(1) 挡料销① 固定挡料销分圆形与钩形两种，一般装在凹模上。圆形挡料销结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口较近会削弱凹模强度。钩形挡料销则可离凹模刃口远一些。固定挡料销的标准结构如图2.46所示。② 活动挡料销其标准结构如图2.47所示。常用于倒装复合模中，装于卸料板上可以伸缩。其中图2.47(d)为回带式挡料销，送料、定位要两个动作，先送后拉，常用于刚性卸料板的冲裁模中。③ 始用挡料销在连续模首次冲压条料时使用。其标准结构如图2.48所示。用时往里压，挡住条料而定位，第一次冲裁后不再使用。(2) 侧刃侧刃常用于连续模中控制送料步距。其标准结构如图2.49(a)所示，按侧刃的断面形状分为矩形侧刃与成形侧刃两类。图中A型为矩形侧刃，其结构与制造较简单，但当刃口尖角磨损后，在条料被冲去的一边会产生毛刺，如图2.49(b)所示，影响正常送进。B、C型为成形侧刃，产生的毛刺位于条料侧边凹进处，如图2.49(c)所示，所以不会影响送料。但制造难度增加，冲裁废料也增多。B型为单角成形侧刃，C型为双角成形侧刃。采用C型的侧刃时，冲裁受力均匀，且在两侧使用时，可减少侧刃种类。按侧刃的工作端面的形状分为平的(І型)和台阶的(Ⅱ型)两种。Ⅱ型多用于冲裁1mm以上较厚的料，冲裁前凸出部分先进入凹模导向，以改善侧刃在单边受力时的工作条件。侧刃的数量可以是一个，也可以是两个。两个侧刃可以有两侧对称或两侧对角两种布置，前者用于提高冲裁件的精度或直接形成冲裁件的外形，后者可以保证料尾的充分利用。(3) 导正销导正销用于连续模起精定位作用。导正销的结构形式如图2.50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渡，定位部分为圆柱面。为保证导正销能顺利地插入孔中，应保持导正销直径与孔之间有一定间隙。导正销的直径按基孔间隙配合h9，但考虑到冲孔后弹性变形收缩，因此导正销直径的基本尺寸应比冲孔凸模直径小，其值可在有关设计手册中查取。2.3.2定位零件

图中A型用于导正(φ3~φ12)mm的孔。B型用于导正≤φ10mm的孔。既可用于工件孔的导正，也可用于工艺孔导正(B型的右图)。采用弹簧压紧结构可避免误送料时损坏模具。C型用于导正(φ4~φ12)mm的孔，D型用于导正(φ12~φ50)mm的孔。这两种结构装拆方便，模具刃磨后导正销长度仍能适应导正需要。连续模采用挡料销初定位，用导正销精定位时，挡料销的安装位置应保证导正销在导正条料的过程中有移动的余地。其相互位置关系如下：(图2.51)。按图(a)方式定位：e

＝A-D/2+d/2+0.1按图(b)方式定位：e

＝A+D/2-d/2-0.1式中：A——送料步距；D——落料凸模直径；d——挡料销柱形部分直径；e——挡料销的位置；0.1mm为条料导正的余地。2.3.2定位零件

2.3.2定位零件

图2.46固定挡料销2.3.2定位零件

2.3.2定位零件

图2.48始用挡料销2.3.2定位零件

2.3.2定位零件

图2.50导正销结构2.3.2定位零件

2.3.2定位零件

2.3.3卸料与推件零件

2.3.3卸料与推件零件

2.3.3卸料与推件零件

2.3.3卸料与推件零件

2.3.3卸料与推件零件

3. 弹簧与橡皮的选用弹性卸料与顶件装置中的弹性元件常使用弹簧与橡皮。在选用时都必须同时满足冲裁工艺(包括力和行程)和冲模结构的要求。(1) 弹簧的选用① 圆柱螺旋压缩弹簧的选用这种弹簧都已标准化了。每个型号弹簧的主要技术参数是能承受的工作极限负荷Fj与其相对应的工作极限负荷下的变形量Lj。设计模具时，根据所需的卸料力或推件力FQ以及所需的最大压缩行程L0来计算Fj与Lj，然后在标准中选用相应规格的弹簧。② 弹簧的安装方法如图2.60所示。当卸料螺钉数目与弹簧数目相同时，常采用图(b)或图(c)的形式。若弹簧数多于卸料螺钉数时，则多的弹簧可采用图(d)的形式。采用图(a)的形式有利于缩短凸模或凹模的高度。图(c)的卸料螺钉结构是由一般的内六角螺钉、垫片1与套管2组成。当凸模刃磨后，只要修磨垫片1即可调节卸料板的相应位置，使用比较方便。③ 碟形弹簧的应用对于所需卸料力、推件力较大时，可采用碟形弹簧(图2.61)，其结构紧凑。但碟形弹簧的压缩量小，对于行程大的模具不宜采用，否则碟形弹簧所需占据的空间高度较大。(2) 橡皮的选用冷冲模中所用橡皮一般为聚氨脂橡胶(PUR)。橡胶允许承受的载荷较弹簧大，并且安装调整方便，所以在冲裁模中应用很广。橡胶在压缩后所产生的压力随橡胶牌号、应变量和形状系数(指橡胶承压面积与自由膨胀面积的比值)而变化。模具上安装橡胶的块数、大小大多凭经验，必要时可参考有关橡胶资料进行核算。在模具装配、调整、试冲时，增减橡皮都很方便，直至试冲证明适用为止。聚氨脂橡胶的总压缩量一般≤35%，对于冲裁模，其预压量一般取10%~15%。橡胶的高度H与直径D应有适当比例。一般应保持如下关系：H＝(0.5~1.5)D如H过小(<0.5D时)，可适当放大预压量重新计算：如H过大(>1.5D时)，则应将橡胶分成若干段后在其间加钢垫圈，以免失稳弯曲。2.3.3卸料与推件零件

2.3.3卸料与推件零件

2.3.4模架

模架是由上、下模座、模柄及导向装置(最常用的是导柱、导套)组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。一般模架均已列入标准，设计模具时，应加以正确选用。1. 对模架的基本要求(1) 要有足够的强度与刚度；(2) 要有足够的精度(如上、下模座要平行，导柱、导套中心要与上、下模座垂直，模柄要与上模座垂直等)；(3) 上、下模之间的导向要精确(导向件之间的间隙要很小，上、下模之间的移动应平稳和无滞住现象)。2. 模架形式标准模架中，应用最广的是用导柱、导套作为导向装置的模架。根据导柱、导套配置的不同有以下四种基本型式(图2.62)：(1) 后侧导柱模架后侧导柱模架送料方便，可以纵向、横向送料。但是冲压时如果有偏心载荷，则导柱、导套会单边磨损。它不能用于模柄与上模座浮动连接的模具。(2) 中间导柱模架两个导柱左、右对称分布，受力均衡，所以导柱、导套磨损均匀。但是只能一个方向送料。(3) 对角导柱模架导柱的布置也是对称的(对称于中心)，而且纵、横都能送料。从安全角度考虑，在操作者右手一边的那个导柱应设置在后面。对角导柱模架的两个导柱间距离较远，在导柱、导套间同样间隙的条件下，这种模架的导向精度较高。2.3.4模架

2.3.4模架

(4) 四导柱模架其导向的精度与刚度都较好。用于大型冲模。模架大小的规格可直接由凹模的周界尺寸从标准中选取。3. 导柱与导套导柱与导套的结构与尺寸都可直接由标准中选取。在选用时应注意导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于(10~15)mm(考虑到模具修磨后其闭合高度将减小，如图2.63所示)，而下模座底面与导柱底面的距离应为(0.5~l)mm。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚在0.8mm以下的模具时，选用H6/h5配合的I级精度模架。当冲裁板厚为(0.8~4)mm时，选用H7/h6配合的Ⅱ级精度模架。4. 模柄中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的。对于大型模具则可用螺钉、压板直接将上模座固定在滑块上。模柄有刚性与浮动两大类。所谓刚性模柄是指模柄与上模座是刚性连接，不能发生相对运动。所谓浮动模柄是指模柄相对上模座能作微小的摆动。采用浮动模柄后，压力机滑块的运动误差不会影响上、下模的导向。用了浮动模柄后，导柱与导套不能脱离。图2.64为各种形式的模柄。常用的刚性模柄有四种型式(图2.64(a)、(b)、(c)、(d))：图(a)是与上模座做成整体的形式，用于小型模具；图(b)为压入式上模柄，应用较广；图(c)为旋入式模柄，模具刃口要修磨时装拆方便，但要加止转螺钉；图(d)为带凸缘的模柄，用于较大的模具。常用的浮动模柄有两种形式(图2.64(e)、(f))：图(e)用于大型模具；(f)用于小型模具。2.3.4模架

图2.63导柱长度与上、下模座的关系2.3.4模架

2.4弯曲模具2.4.1弯曲的概念2.4.2弯曲变形过程2.4.3弯曲变形的特点2.4.4典型弯曲模结构2.4弯曲模具弯曲是冲压的基本工序之一，在冲压生产中占有很大的比重。2.4.1弯曲的概念将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法称为弯曲。根据弯曲成形所用的模具及设备的不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯等。但最常见的是在压力机上进行压弯。2.4.2弯曲变形过程V形件的弯曲，是板料弯曲中最基本的一种，其弯曲过程如图2.65所示。在开始弯曲时，板料的弯曲内侧半径大于凸模的圆角半径。随着凸模的下压，板料的直边与凹模V形表面逐渐靠紧，弯曲内侧半径逐渐减小，即ro

>r1

>r2

>r同时弯曲力臂也逐渐减小，即l0>l1>l2>l当凸模、板料与凹模三者完全压合，板料的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。由于板料在弯曲变形过程中弯曲内侧半径逐渐减小，因此弯曲变形部分的变形程度逐渐增加；又由于弯曲力臂逐渐减小，弯曲变形过程中板料与凹模之间有相对滑移现象。凸模、板料与凹模三者完全压合后，如果再增加一定的压力，对弯曲件施压，则称为校正弯曲。没有这一过程的弯曲称为自由弯曲。2.4.2弯曲变形过程图2.65弯曲的过程2.4.3弯曲变形的特点

图2.65弯曲的过程研究材料的冲压变形，常采用网格法，如图2.66所示。在弯曲前的板料侧面用机械刻线或照相腐蚀的方法画出网格，观察弯曲变形后位于工件侧壁的坐标网格的变化情况，就可分析出变形时板料的受力情况。从板料弯曲变形后的情况可以发现：(1) 弯曲变形主要发生在弯曲带中心角φ范围内，中心角以外基本上不变形。若弯曲后工件如图2.67所示，则反映弯曲变形区的弯曲带中心角为φ，而弯曲后工件的角度为α，两者的关系为φ＝180°-α(2) 在变形区内，从网格变形情况看，板料在长、宽、厚3个方向都产生了变形。① 长度方向网格由正方形变成了扇形，靠近凹模的外侧长度伸长，靠近凸模的内侧长度缩短。由内外表面至板料中心，其缩短与伸长的程度逐渐变小。在缩短和伸长的两个变形区之间，必然有一层金属，它的长度在变形前后没有变化。这层金属称为中性层。② 厚度方向由于内层长度方向缩短，因此厚度应增加，但由于凸模紧压板料，厚度方向增加不易。外层长度伸长，厚度要变薄。在整个厚度上，因为增厚量小于变薄量，因此材料厚度在弯曲变形区内有变薄现象，使在弹性变形时位于板料厚度中间的中性层发生内移。③ 宽度方向内层材料受压缩，宽度应增加。外层材料受拉伸，宽度要减小。这种变形情况根据板料的宽度不同分为两种情况：在宽板(板料宽度与厚度之比b/t>3)弯曲时，材料在宽度方向的变形会受到相邻金属的限制，横断面几乎不变，基本保持为矩形；而在窄板(b/t≤3)弯曲时，宽度方向变形不受约束，断面变成了内宽外窄的扇形。图2.68所示为两种情况下的断面变化情况。由于窄板弯曲时变形区断面发生畸变，因此当弯曲件的侧面尺寸有一定要求或要和其他零件配合时，需要增加后续辅助工序。对于一般的板料弯曲来说，大部分属宽板弯曲。2.4.3弯曲变形的特点

2.4.3弯曲变形的特点

图2.68板料弯曲后的断面变化2.4.4典型弯曲模结构

常见的弯曲模结构类型有：单工序弯曲模、级进弯曲模、复合弯曲模和通用弯曲模。1. 单工序弯曲模(1) V形件弯曲模图2.69(a)为简单的V形件弯曲模，其特点是结构简单、通用性好。但弯曲时坯料容易偏移，影响工件精度。图2.69(b)~(d)所示分别为带有定位尖、顶杆、V形顶板的模具结构，可以防止坯料滑动，提高工件精度。图2.69(e)所示的V形弯曲模，由于有顶板及定料销，可以有效防止弯曲时坯料的偏移，得到边长偏差为±0.1mm的工件。反侧压块的作用是克服上、下模之间水平方向的错移力，同时也为顶板导向，防止其窜动。图2.70为V形精弯模，两块活动凹模4通过转轴5铰接，定位板3(或定位销)固定在活动凹模上。弯曲前顶杆7将转轴顶到最高位置，使两块活动凹模成一平面。在弯曲过程中坯料始终与活动凹模和定位板接触，以防止弯曲过程中坯料的偏移。这种结构特别适用于有精确孔位的小零件、坯料不易放平稳的带窄条的零件以及没有足够压料面的零件。(2) U形件弯曲模根据弯曲件的要求，常用的U形弯曲模有图2.71所示的几种结构形式。图2.71(a)所示为开底凹模，用于底部不要求平整的弯曲件。图2.71(b)用于底部要求平整的弯曲件。图2.71(c)用于料厚公差较大而外侧尺寸要求较高的弯曲件，其凸模为活动结构，可随料厚自动调整凸模横向尺寸。图2.71(d)用于料厚公差较大而内侧尺寸要求较高的弯曲件，凹模两侧为活动结构，可随料厚自动调整凹模横向尺寸。图2.71(e)为U形精弯模，两侧的凹模活动镶块用转轴分别与顶板铰接。弯曲前顶杆将顶板顶出凹模面，同时顶板与凹模活动镶块成一平面，镶块上有定位销供工序件定位之用。弯曲时工序件与凹模活动镶块一起运动，这样就保证了两侧孔的同轴。图2.71(f)为弯曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。图2.72是弯曲角小于90o的U形弯曲模。压弯时凸模首先将坯料弯曲成U形，当凸模继续下压时，两侧的转动凹模使坯料最后压弯成弯曲角小于90o的U形件。凸模上升，弹簧使转动凹模复位，工件则由垂直于图面方向从凸模上卸下。2.4.4典型弯曲模结构

(3) 四角形件弯曲模四角形弯曲件可以一次弯曲成形，也可以二次弯曲成形。图2.73为一次成形弯曲模。从图2.73(a)可以看出，在弯曲过程中由于凸模肩部妨碍了坯料的转动，加大了坯料通过凹模圆角的摩擦力，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄(图2.73(b))，同时弯曲件两肩部与底面不易平行(图2.73(c))。特别是材料厚、弯曲件直壁高、圆角半径小时，这一现象更为严重。图2.74为两次成形弯曲模，由于采用两套模具弯曲，从而避免了上述现象，提高了弯曲件质量。但从图2.74(b)可以看出，只有弯曲件高度H＝(12~15)t时，才能使凹模保持足够的强度。图2.75所示为两次弯曲复合的四角形件弯曲模。凸凹模下行，先使坯料通过凹模压弯成U形。凸凹模继续下行与活动凸模作用，最后压弯成四角形件。这种结构需要凹模下腔空间较大，以方便工件侧边的转动。图2.76所示为两次弯曲复合的另一种结构形式。凹模下行，利用活动凸模的弹性力先将坯料弯成U形。凹