模具第2章.ppt

1、1,第二讲 冲裁工艺与冲裁模设计,东北大学 现代设计与分析研究所,2,2.1、概述,冲裁：,利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。包括落料、冲孔、切边、剖切等多种工序。,基本工序：落料和冲孔。 从板料上冲下所需形状的零件（或毛料）叫落料；在工件上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）叫冲孔。,分类:,冲裁模：,冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。,普通冲裁、精密冲裁,3,2.1、概述,典型冲裁过程： 凸模通过压力机滑块的带动能上下往复运动，凹模固定不动，板料置于凹模面上。当凸模向下运动时，由于凸模和凹模锋利刃口的作用和间隙的存在，使

2、板料受剪分离，冲下的部分从凹模孔漏下；当凸模回程向上运动时，由于卸料板的作用，将箍在凸模上的材料卸下。,4,2.2、冲裁变形过程分析,一、冲裁变形时板材变形区受力情况分析,四对力,冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模,了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。,凸、凹模间隙存在，F1、F2之间产生弯矩，使料板翘起，故变形区域较小。,刃口处的应力状态,5,2.2、冲裁变形过程分析,二、冲裁变形过程 间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段： 1弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力 。 凸模接触板料后，开始压缩材料，变形区内产生弹性压缩

3、、拉伸与弯曲等变形 。 2塑性变形阶段 变形区内部材料应力大于屈服应力。凸模挤入条料上部，条料下部挤入凹模，形成光亮的塑性剪切带，直到产生微裂纹，通常先在凹模刃口下部产生。,6,2.2、冲裁变形过程分析,裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面,凸模刃口附近的侧面,上、下裂纹扩展相遇,材料分离,3断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。,7,2.2、冲裁变形过程分析,三、 断面分析 圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形时，有凸凹模侧面挤压而形成的光亮竖直的平面，质量最好的区域。 断裂带c：裂纹形成及扩展。,冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落

4、料件,毛刺区d：间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。,8,2.3冲裁模间隙,冲裁间隙Z：,指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。,一、间隙的重要性,1.间隙对冲裁件质量的影响,当间隙合理时，凸、凹模刃口处产生的裂纹将相互重合，冲裁件断面成一定的斜度，但比较平直、光洁、毛刺小 。,9,2.3冲裁模间隙,1.间隙对冲裁件质量的影响,间隙小，弯矩小，压应力大。凸凹模分别产生的裂纹会出现二次剪裂，裂纹被拉入凹模内，产生第二光亮带，并在端面出现挤长的毛刺。 间隙大，弯矩大，拉应力大，拉伸断裂发生早，断裂带宽，出现二次拉裂，产生二个斜

5、度，毛刺大而且厚，难以去除。 故模具设计时，必须保证间隙合理均匀,10,2.3冲裁模间隙,间隙对剪切裂纹与断面质量的影响 ）间隙过小 ）间隙合理 ）间隙过大,11,2.3冲裁模间隙,2.间隙对尺寸精度的影响 间隙合理：落料件的尺寸等于凹模的尺寸，冲孔件的尺寸等于凸模的尺寸 。 间隙小：由于材料受凸、凹模挤压作用，冲裁完后，材料的弹性回复使落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔尺寸小于凸模尺寸。 间隙大：材料所受拉伸作用增大，冲裁完后因材料的弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸。,3.间隙对冲裁力的影响,随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。间隙对卸料力、推件力的影响比较显

6、著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。,12,2.3冲裁模间隙,4.间隙对模具寿命的影响,当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；,当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；,当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。,凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况 a) 凹模磨钝 b) 凸模磨钝 c) 凸、凹模均磨钝,模具磨损时对冲裁件产生的影响：,13,2.3冲裁模间隙,4.间隙对模具寿命的影响 模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。 小间隙将使接触压力、摩擦力均增加，导致模具磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相

7、互啃刃等异常损坏。 所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。,14,2.3冲裁模间隙,在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Zmin。,二、冲裁模间隙值的确定,1.理论法确定法,2.经验确定法 根据材质不同查（表2-1）确定,15,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,1光亮带是测量和使用部位，落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则,凸模和凹模的刃口尺寸

8、和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。,生产实践发现的规律：,2凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。,16,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,计算原则： 1.设计落料模先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸间隙取在凹模上。 2.冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。 3.根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸； 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。,（1）落料,（2）冲孔,17

9、,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,4.选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，通常对于形状简单零件按IT6IT7选取；对于复杂零件按工件公差的1/4计算，对于磨损后无变化的中心尺寸，按工件公差的1/8计算。 5.工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。,（1）落料,（2）冲孔,18,入体原则 所谓“入体原则”是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。就是轴的基本尺寸为其最大实体尺寸，即其上偏差为0；孔的基本尺寸为其最大实体尺寸，既其下偏差为0；长度尺

10、寸的公差带为对称分布。 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。 简言之： 对于轴，其尺寸越加工越小这样对于轴，其尺寸上偏差取0，下偏差为负是为“入体”（即入材料体），即其尺寸越来越小； 对于孔，其尺寸越加工越大这样对于孔，其尺寸下偏差为0，上偏差为正是为“入体”（即入材料体），即尺寸越来越大。,19,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,加工方法： 1.分开加工 具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度，常用于加工形状简单的零件。 2.配合加工 Zmin易保证，无互换性、制造周期长，常用于加工形状复杂的零件。,二、凸、凹模刃口尺寸

11、的计算方法,20,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,1按凸模与凹模图样分别加工法,（1）落料,（2）冲孔,（3）孔心距,尺寸形式统一,21,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即,+ZminZmax，选取必须满足以下条件：,若不满足提高公差等级,22,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,冲制图示零件，材料为10钢，料厚t=0.8mm。按分开加工方法计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。,例1,解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。,外形,和180.09由冲孔同时获得。查表22得：,由落料获得，,，则,23,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,由公差表查得：,为I

12、T12级，取x = 0.75；,设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则 冲孔：,校核：,0.009 + 0.015 0.07 - 0.04 0.024 0.03（满足间隙公差条件）,为IT14级，取x = 0.5；,孔距尺寸：,=L1/8=180.1250.18 = (180.023)mm,24,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.03（不能满足间隙公差条件） 因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：,=0.40.03=0.012mm,=0.60.03=0.018mm,落料：,故：,25,2.4凸模与凹模刃口尺寸的

13、确定,2凸模与凹模配作法,配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。,特点：,的条件，并且还可放大基准件的制造,公差，使制造容易。,模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核,26,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,（1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准。 （2）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。 （3）根据尺寸类型，采用不同计算公式。 磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。 磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模

14、尺寸计算公式。 磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。,27,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,（4）刃口制造偏差可按工件相应部位公差带值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。,28,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,如图所示的落料件，其中,例2,d = 220.14mm,板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。,由表查得间隙为：,解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。,29,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确

15、定,落料凹模的基本尺寸计算如下： 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸,由公差表查得： 尺寸80mm，IT11-IT13，选x = 0.75；尺寸15 mm，IT10以上选x = 1；其余尺寸均选x = 0.75。,30,2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定,第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸,第二类尺寸：磨损后减小的尺寸，将d的尺寸转化为上偏差,落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.69mm，39.75mm，34.75mm，22.07mm，14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值。,d = 220.14mm,31,2.4凸模与凹模刃口尺寸

16、的确定,落料凸、凹模尺寸 a) 落料凹模尺寸 b) 落料凸模尺寸,32,2.5冲裁力和压力中心的计算,冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。,一、冲裁力的计算,用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：,注： F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度；,材料抗剪强度； K系数。一般取K1.3,33,2.5冲裁力和压力中心的计算,二、卸料力、推件力及顶件力的计算,从凸模上卸下箍着的料所需要的力为卸料力。,将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力为推件力。,逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力为顶件力。,34,2.5冲裁力和压力中心的计算,卸料力,推件力,顶件力,卸料力、推件力、顶件力系

17、数，见表25； n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。,式中 h凹模洞口的直刃壁高度； t板料厚度。,35,2.5冲裁力和压力中心的计算,三、压力机公称压力的确定,压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz,采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：,采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：,采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：,36,2.5冲裁力和压力中心的计算,模具的压力中心：,四、冲模压力中心的确定,为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。,冲压力合力的作用点。,1简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几

18、何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：,37,2.5冲裁力和压力中心的计算,2确定多凸模模具的压力中心,确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，根据“合力对某轴之力矩等于个分力对轴力矩之和”的力学原理再计算模具的压力中心。,38,2.5冲裁力和压力中心的计算,复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。,3复杂形状零件模具压力中心的确定,除上述的解析法外，还可以用作图法和悬挂法。,39,2.6冲裁排样设计,排样:,合理的排样：,冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。,排样方案决定零件

19、的加工顺序和模具的具体结构，是模具设计的重要内容之一。,提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。,一、材料的合理利用,一个步距内的材料利用率,1材料利用率,冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。,40,2.6冲裁排样设计,冲裁所产生的废料：一类是结构废料；另一类是工艺废料。,2提高材料利用率的方法,41,2.6冲裁排样设计,减少工艺废料的有力措施是：,2提高材料利用率的方法(续）,设计合理的排样方案； 选择合适的板料规格和合理的裁板法； 利用废料作小零件等。,利用结构废料的措施有：,在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用

20、率。,42,2.6冲裁排样设计,零件形状不同材料利用情况的对比,43,2.6冲裁排样设计,搭边： 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。 搭边的作用： 一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件； 二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率； 搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。,二、搭边,44,2.6冲裁排样设计,1影响搭边值的因素,（1）材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。 （2）材料厚度 材料越厚，搭边值也越大。 （3）冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。 （4）送料及

21、挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。 （5）卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。,2搭边值的确定：最小搭边值的经验数表,45,2.6冲裁排样设计,三、排样方法,1.有废料排样：沿工件全部外形冲裁，四周都留有搭边。由搭边来补偿误差，保证冲裁件精度和质量，冲模寿命也提高，但材料利用率低。,2.少废料排样：沿工件部分外形冲裁，局部有搭边和余料。冲裁件质量稍差，但材料利用率高。,3.无废料排样：工件由条料顺次切下，直接获得零件，无任何搭边。冲裁件质量稍差，但材料利用率最高，模具寿命较差。,常见的排样方法,46,2.6冲裁排样设计,1有侧压装置

22、时条料的宽度与导料板间距离,四、条料宽度与导料板间距离的计算,条料宽度：,导料板间距离：,47,2.6冲裁排样设计,2无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离,条料宽度：,导料板间距离：,48,2.6冲裁排样设计,五、排样图,、条料长度L、板料厚度t 、端距l、步距S、工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置。,一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸,49,2.7冲裁的工艺设计,冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。 冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。,1冲裁件的结构工艺性 （1） 冲裁件的形状：简单、对称。 （2）避免尖角，

23、圆弧过渡。冲裁件内形及外形的最小转角查表确定。,50,2.7冲裁的工艺设计,（3） 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 （4） 冲裁件的孔边距与孔间距,（5） 在弯曲件或拉深件上冲孔时,51,2.7冲裁的工艺设计,（6） 冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。 用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小尺寸，查冲压手册。,52,2.7冲裁的工艺设计,2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度,冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。,（1） 冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。,（2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材

24、料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。,53,2.7冲裁的工艺设计,3冲裁件尺寸标注,冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本上下不变动的面或线上。,中心孔精度要求高时不合理,中心孔精度要求高时合理,54,2.8冲裁模的典型结构,冲模是冲压生产中必不可缺的工艺装备，是实现冲压变形的专用工具。用来完成冲裁工序的模具称为冲裁模。,1. 按工序性质 (1)落料模：沿封闭的轮廓将工件与板料分离，冲下来的部分为工件 (2)冲孔模：沿封闭的轮廓将废料与板料分离，冲下来的部分为废料 (3)切

25、断模：沿敞开的轮廓将材料分离。 (4)切口模：沿敞开的轮廓将零件局部切开但不完全分离。 (5)切边模：将工件多余的边缘切掉。 (6)剖切模：将一个工件切成两个或多个工件。,55,2.8冲裁模的典型结构,2. 按工序的组合分 (1)简单模：压力机一次冲程中只完成一种冲裁工序的模具。 (2)级进模：压力机一次冲程中，在模具的不同位置上同时完成两道或多道工序的模具。 (3)复合模：压力机一次冲程中，在模具的同一位置上完成几个不同工序的模具，复合模中有能完成两种工序的凸凹模。,56,2.8冲裁模的典型结构,工作零件：有凸模和凹模，在复合模中有凸凹模。 定位零件：有导尺、导料销、侧压板、挡料销、导正销（

26、定位板） 、侧刃等。 卸料与推件零部件：有卸料板、压料板、顶件器、推件器等。 导向零件：有导板、导柱、导套。 联结固定零件：有上模座、下模座、模柄、凸模固定板、凹模固定板、垫板、限制器、螺钉、销钉、键、斜楔等。,57,2.8冲裁模的典型结构,一、单工序冲裁模,在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。,无导向单工序落料模,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,凸凹模间无导向机构，模具寿命低，冲裁件精度差，操作不安全。,58,2.8冲裁模的典型结构,导板式单工序落料模,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

27、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,59,2.8冲裁模的典型结构,1-螺帽2-导料螺钉 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,导柱式单工序落料模,弹簧应预紧,60,2.8冲裁模的典型结构,斜楔式水平冲孔模,1-斜楔 2-座板 3-弹簧板 4-滑块 5-凸模 6-凹模,61,2.8冲裁模的典型结构

28、,二、级进模,级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。级进模着重要解决的是条料准确定位的问题，根据定位零件的特征，常见的典型级进模结构有如下几种形式：,1用导正销定位的级进模,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。,优点：,缺点：,级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。,适用：大批量生产小型冲压件。,2侧刃定距的级进模,62,2.8冲裁模的典型结构,用导正销定距的冲孔落料级进模,1-模柄 2-螺钉 3-冲孔凸模 4-落料凸模 5-导正销 6-固定导料销 7-始用导料销,1用导正销定位的级进模,63,2.8

29、冲裁模的典型结构,在凸模固定板上，除了装有工作的冲孔、落料凸模，装有控制条料送进距离的特殊凸模侧刃。 侧刃一般安装在冲模相应与条料侧边的位置上，侧刃横截面的长度等于条料送进的步距。 侧刃的工作原理 采用单侧刃定距时，末件是废品，故通常采用双侧刃定距。 侧刃定位的级进模定位准确，送料方便，生产效率高， 但材料的消耗增加，冲裁力增大。,2侧刃定距的级进模,64,2.8冲裁模的典型结构,双侧刃定距的冲孔落料级进模,1-内六角螺钉 2-销钉 3-模柄 4-卸料螺钉 5-垫板 6-上模座 7-凸模固定板 8、9、10-凸模 11-导料板 12-承料板 13-卸料板 14-凹模 15-下模座 16-侧刃

30、17-侧刃挡块,65,2.8冲裁模的典型结构,4级进模的排样,（1）零件精度对排样的要求,（2）模具结构对排样的要求,零件精度要求高的尽量减少工位数，以减少累积误差；,孔距公差较小在同一工步中冲出。,零件较大或零件虽小但工位较多采用连续复合排样法（a）。,冲孔与落料复合,66,2.8冲裁模的典型结构,（3）模具强度对排样的要求,孔间距小其孔要分步冲（b）；,工位间凹模壁厚小增设空步（c）；,外形复杂分步冲出（d） ；,67,2.8冲裁模的典型结构,（4）零件成形规律对排样的要求,位于成形件变形部位上的孔安排在成形工步之后冲出。,落料或切断工步安排在最后工位上。,全部为冲裁工步的级进模先冲孔后落

31、料或切断。,套料级进冲裁按由里向外的顺序进行冲裁（e） 。,68,2.8冲裁模的典型结构,复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。,优点：,三、复合模,设计难点：,结构上的主要特征：,缺点：,适用：,如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模。,有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模,生产率高，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。,结构复杂，制造精度要求高，成本高,生产批量大、精度要求高的冲裁件,69,2.8冲裁模的典型结构,正装式复合模原理,1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模

32、 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销,1正装式复合模（又称顺装式复合模）,结构特点：,凸凹模装在上模，落料凹模装在下模,70,2.8冲裁模的典型结构,优点：,缺点：,适用：,冲出的冲件平直度较高,结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作，废料不易清理。,冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，可以冲制孔边距离较小的冲裁件。,71,2.8冲裁模的典型结构,倒装式复合模,1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-

33、模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销,零件在上模中,2倒装式复合模,结构特点：,凸凹模装在下模，落料凹模装在上模,72,2.8冲裁模的典型结构,优点：,缺点：,结构简单，废料易于清理,不宜冲制孔边距离较小的冲裁件,73,2.8冲裁模的典型结构,74,2.9冲裁模零部件设计,模具标准化，就是将模具的许多零件的形状和尺寸以及各 种典型组合和典型结构按统一结构形式及尺寸，实行标准化和 系列化并组织专业化生产，以充分满足用户选用，象普通工具 一样在市场上销售和选购。,75,2.9冲裁模零部件设计,1凸模,（1）凸模的结构形式及

34、其固定方法,一、工作零件,1）圆形凸模：,台肩固定、螺钉压紧,阶梯式、快换式,过渡配合,76,2.9冲裁模零部件设计,2）非圆形凸模：,阶梯式、直通式,台肩固定、铆接、 粘结剂浇注法固定,必须加入防转措施,77,2.9冲裁模零部件设计,4）冲小孔凸模：,整体式、镶拼式,螺钉和销钉固定,带护套式（见下页）,3）大、中型凸模：,78,2.9冲裁模零部件设计,小孔：,dt或d1mm的圆孔和面积A1mm2的异形孔。,局部保护,全长保护,79,2.9冲裁模零部件设计,（2）凸模长度计算,当采用固定卸料板和导料板时，其凸模长度按下式计算：,当采用弹压卸料板时，其凸模长度按下式计算：,80,2.9冲裁模零部

35、件设计,（3）凸模的强度校核,在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以没有必要进行强度校验。但对于特别细长的凸模或小凸模冲裁厚且硬的材料时，必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲失稳能力的校验。 1)承载能力校验 冲裁时凸模承受的压力 ，应该小于凸模材料的许用抗压强度p ： 2)纵向弯曲失稳能力校验 凸模冲裁时稳定性效验的依据是杆件受轴向压力时的欧拉公式。,81,2.9冲裁模零部件设计,对于导板导向的冲裁模，凸模的受力相当于一端固定另一端铰支的压杆，依据欧拉公式，失稳时的临界作用力为：,对于无导板导向的的冲裁模，凸模的受力情况相当于一端固定另一端自由的压杆，依据欧拉公式，失稳时的临界作用力为：,其中：

36、模具钢的弹性模量为：,圆凸模的惯性矩为：,82,2.9冲裁模零部件设计,2凹模,（1）凹模外形结构及其固定方法,外形：,圆形、板形,结构：,整体式、镶拼式,83,2.9冲裁模零部件设计,（2）凹模刃口形式,刃口形式：,直筒形、锥形,前3种凹模强度高，修磨后刃口尺寸不变，用于冲裁精度要求高的零件。,后3种凹模强度较低，修磨后刃口尺寸增大，用于冲裁形状简单，精度要求不高的零件。,84,2.9冲裁模零部件设计,（3）整体式凹模轮廓尺寸的确定,凹模厚（高）度,凹模壁厚,H=kb （15mm）,C=（1.52）H （3040mm）,计算值：,靠用标准，选择模架的依据。,k见表29,b为凹模刃口最大尺寸,

37、85,2.9冲裁模零部件设计,3凸凹模,复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。,正装复合模，,倒装复合模的凸凹模最小壁厚见表210。,正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小些。,凸凹模的最小壁厚:,倒装复合模，,内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；,若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚应大些。,86,2.9冲裁模零部件设计,定位零件：,条料的限位： 在与条料垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向； 在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。 块料或工序件的定位： 基本也是在两个方向上的限位，只是

38、定位零件的结构形式与条料的有所不同而已。,二、定位零件,用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。,87,2.9冲裁模零部件设计,属于送进导向的定位零件：,属于送料定距的定位零件：,属于块料或工序件的定位零件：,1导料销、导料板,导料销：,从右向左送料时，导料销装在后侧；,从前向后送料时，导料销装在左侧。,结构形式：,导料销、导料板、侧压板等；,用挡料销、导正销、侧刃等；,定位销、定位板等。,两个，位于条料的同侧，,固定式、活动式,88,2.9冲裁模零部件设计,导料板：,结构形式：,导料板的厚度：,见冲压手册,一种是与卸料板制成整体的结构。,一种是标准结构，它与卸料板（或导板）分开制造；,设

39、在条料两侧,89,2.9冲裁模零部件设计,2侧压装置,设置目的：,若条料公差较大，为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证。,簧片式侧压装置,簧片压块式侧压装置,弹簧式侧压装置,板式侧压装置,不宜设置侧压装置的场合：,板料厚度在0.3mm以下的薄板；,辊轴自动送料装置的模具。,90,2.9冲裁模零部件设计,3挡料销,（1）固定挡料销,钩形挡料销,扭簧弹顶挡料装置,橡胶弹顶挡料装置,弹簧弹顶挡料装置,（2）活动挡料销,回带式挡料装置,（3）始用挡料装置,91,2.9冲裁模零部件设计,活动挡料销,弹簧弹顶挡料装置,扭簧弹顶挡料装置,橡胶弹顶挡料装置,回带式挡料装置,92,2.9冲裁模零部件设计

40、,始用挡料销,93,2.9冲裁模零部件设计,4侧刃,侧刃：,适用：,薄料、定距精度和生产效率要求高的情况,定距精度高、可靠,特点：,侧刃结构,按侧刃工作端面形状分,按侧刃截面形状分,在级进模中，为了限定条料送进距离，在条料侧边冲切出一定尺寸缺口的凸模。,型,型：,长方形侧刃：,成形侧刃：,用于厚度为1mm以上,结构简单、定位欠准确,制造困难、定位准确,94,2.9冲裁模零部件设计,侧刃结构,95,2.9冲裁模零部件设计,特殊侧刃：,既可定距，又可冲裁零件的部分轮廓。,侧刃凹模：按侧刃实际尺寸配制，留单边间隙。,侧刃断面尺寸,长度b,侧刃数量：,一个或两个,其他尺寸按标准规定,侧刃布置：,并列布

41、置、对角布置,与导正销共同定位,96,2.9冲裁模零部件设计,5导正销,主要用于:,消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。,特点及适用范围:,导入部分：圆锥形的头部,使用目的:,配合使用：,与挡料销或与侧刃配合使用 后者粗定位，前者精定位,导正部分：圆柱形的,结构组成,级进模,97,2.9冲裁模零部件设计,导正部分高度h取h=(0.81.2)t,导正部分直径d与导正孔采取H7/h6或H7/h7配合,与挡料销的位置关系：,基本尺寸：,a图,b图,98,2.9冲裁模零部件设计,1卸料装置：将冲裁件或废料从凸模上卸下。,形式：,三、卸料装置与推件装置,固定卸料装置、弹压卸料装置、废料切刀,（

42、1）固定卸料板,特点：,卸料力大，卸料可靠,适用：,板料较厚（大于0.5mm）、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件,与凸模的双边间隙,当卸料板仅起卸料作用，取0.20.5mm,当卸料板兼起导板作用，按H7/h6配合，且应小于冲裁间隙。,99,2.9冲裁模零部件设计,固定卸料装置,100,2.9冲裁模零部件设计,（2）弹压卸料装置,特点：,兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度较高。,适用：,质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。,与凸模的单边间隙,通常为0.05mm0.15mm。,当卸料板兼起导板作用，按H7/h6配合，且应小于冲裁间隙。,装配要求：,在模具开启状态，卸料板应高出模具工作零件刃口0

43、.30.5mm，以便顺利卸料。,101,2.9冲裁模零部件设计,弹性卸料装置,1-卸料板 2-弹性元件 3-卸料螺钉 4-小导柱,若弹压式卸料板起导向作用，必须为卸料板本身导向。,倒装弹压式卸料板,102,2.9冲裁模零部件设计,（1）推件装置,a）刚性推件装置,工作原理：,特点：,2推件（顶件）装置：将冲裁件或废料从凹模上卸下。,组成：,打杆、（推板、连接推杆）、推件块,推件力大，工作可靠。,1-打杆 2-推板 3-连接推杆 4-推件块,103,2.9冲裁模零部件设计,b）弹性推件装置,压料、卸料,出件力不大，但出件平稳无撞击，冲件质量较高。,作用：,特点：,弹性推件装置,1-橡胶 2-推板

44、 3-连接推杆 4-推件块,104,2.9冲裁模零部件设计,（2）顶件装置,模具处于开启状态时，工作面高出凹模平面；与凹模为间隙配合，外形按h8制造；,特点：,组成：,制造、装配要求：,顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器,顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高,1-顶件块 2-顶杆 3-托板 4-橡胶,105,2.9冲裁模零部件设计,1）弹簧选择原则,所选弹簧必须满足最大许可压缩量H2的要求,3弹簧的选用, 所选弹簧必须满足预压力F0的要求,106,2.9冲裁模零部件设计,2）弹簧选择步骤,根据预压力F0和模具结构预选弹簧规格，选择时应使弹簧的最大工作负荷F2大于F0,根据卸料力和模具安装弹

45、簧的空间大小，初定弹簧数量n，计算出每个弹簧应有的预压力F0并满公式, 计算预选的弹簧在预压力F0作用下的预压缩量H0, 校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即,否则重选。,选择同一簧径不同长度的弹簧反复计算。 可以改变簧径反复计算。,107,2.9冲裁模零部件设计,1模架,类型,四、模架及组成零件,导柱模模架：,导板模模架：,上模座、下模座、导柱、导套,弹压导板、下模座、导柱、导套,（1）导柱模模架,导向结构形式,滑动导向模架,滚动导向模架,I级,级,0I级,0级,108,2.9冲裁模零部件设计,a) 对角导柱模架 b) 后侧导柱模架 c) 后侧导柱窄形模架 d) 中间导柱模架

46、e) 中间导柱圆形模架 f) 四角导柱模架,滑动导向模架,109,2.9冲裁模零部件设计,滚动导向模模架,110,2.9冲裁模零部件设计,（2）导板模模架,特点：,作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。,凸模与固定板是间隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。,a) 对角导柱弹压模架 b)中间导柱弹压模架,111,2.9冲裁模零部件设计,2模座,必须十分重视上、下模座的强度和刚度,在选用和设计时应注意如下几点：,（1）尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格。,圆形模座的直径：比凹模板直径大3070mm；,矩形模座的长度应比凹模板长度大4070mm；,宽度可以略大或等于凹模板的宽度；,厚度为凹模板厚度的1.01.5倍。,112,2.9冲裁模零部件设计,（2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。,（3）模座材料：HT200、HT250、Q235、Q255、ZG35、Z