新冲裁模的结构与设计.docx

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新冲裁模的结构与设计

冲裁模的结构与设计

第一节冲裁模的分类

按工序性质分：

落料模、冲孔模、切边模、剖切模等；

按工序组合分：

单工序模、连续模、复合模；

按导向方式分：

开式模、导板模、导柱模、滚珠导柱模；

按控制送料步距方法分：

固定挡料销式、活动挡料销式、自动挡料销式、导正销式和侧刃式。

第二节单工序模的典型结构

单工序模——压力机在一次行程中完成一道工序。

一、无导向的开式简单冲裁模

工作过程：

送料—冲裁—卸料、出件—送料

模具特点：

1、上下模之间无导向；

2、导料板、挡料块、卸料板在一定范围内可调节；

3、凸凹模装拆方便。

开式简单模的优缺点：

优点：

结构简单，重量轻，尺寸较小，制造简单，成本低。

缺点：

安装调整麻烦，模具寿命低，冲件精度差，不安全。

应用：

适用于精度低，形状简单，批量小的冲件。

二、导板式落料模

1、导板式落料模（带固定挡料销）

导板作用：

对上模导向（凸凹模间隙均匀）；

与凸模间隙配合（薄H6/h5，厚H8/h7）；

凸模不能脱离导板（压力机行程<20mm）；

卸料作用；

注意：

导料板高度＞固定挡料销高度+板料厚度

缺点：

送料不方便，须把条料往上台一下

2、导板式落料模（带活动挡料销）

活动挡料销：

安装——板簧、螺钉

结构——两条直槽，底部有斜面

活动挡料销特点：

送料方便，先推后拉。

导板模特点：

比无导向模具的精度高，寿命长，使用安装容易，操作安全。

但其可靠性，精度，寿命等方面不如导柱式落料模。

三、导柱式落料模

导柱与导套：

作用——对上下模进行导向；

安装——导套压入上模座，导柱压

入下模座，其配合H7/h6。

模具特点：

弹性卸料装置；

弹性顶件装置；

冲件平整、质量高；

适合于冲裁薄而软的冲件。

应用：

精度高，寿命长，大批量生产

四、拼块式落料模

拼块模具的特点及应用

1、节约钢材

2、便于加工

3、可以提高模具的制造精度与寿命

4、便于修理

拼块方法——拼接法与嵌入法

五、冲孔模

问题——半成品的定位放、取件方便安全

1、落料件上冲五个孔的冲孔模

2、弯曲件上冲孔的模具

3、筒形件壁部冲孔的模具

六、厚料冲小孔模具

问题：

凸模折断（受不平衡的横向力作用）

提高凸模的强度与刚度——凸模局部导向

1、全长导向结构的小孔冲模

特点：

导向精度高，

凸模全长导向，

在所冲孔周围先对材料加压。

2、超短凸模结构的小孔冲模

该冲模采用滚珠导柱、导套结构

采用滚珠导柱、导套结构，须同时采用浮动模柄，冲压时导柱、导套不能脱离。

用于导向精度高的冲压模具，如无间隙冲裁模、高速冲裁模、精密冲裁模、硬质合金模等。

对于特别精密、高寿命的模具，可采用滚柱导柱、导套结构。

第三节连续冲裁模的典型结构

连续模是指压力机在一次行程中，依次在几个不同的位置上同时完成多道工序的冲模。

冲件在连续模中是逐步成形的。

问题：

控制冲件孔与外形的相对位置精度（控制送料步距）

控制送料步距——导正销定距和侧刃定距

一、用导正销定距的连续模

问题：

1、上下模如何导向？

2、送料步距的控制？

3、导正销的结构与安装？

4、模柄的放松？

导正销定距的特点：

优点：

结构简单，定位较精确

限制：

薄料、软料，孔与外形间距小，孔很小，无孔或条料上无法

设置工艺孔。

二、用侧刃定距的连续模

1、侧刃定距的工作原理

侧刃——安装在凸模固定板上

断面长度=送料步距

定位——单侧刃—n-1个废品

双侧刃—对角布置和并排布置

特点——优点：

不受冲件结构限制

缺点：

模具较复杂，材料浪费，定距精度较低。

侧刃与导正销联合使用时，侧刃粗定位，导正销精定位，侧刃断面长度略大于送料步距。

2、用侧刃定距的连续模的典型结构

带双侧刃的冲孔落料连续模

排样方式：

斜对排

上模有：

6个冲孔凸模、2个落料凸模、2个侧刃

冲压过程：

冲去料边冲三个孔→落料冲三个孔→落料冲去料边

无废料连续冲裁模

排样方式：

直对排

步距控制：

始用挡料销、挡料板（初定位）、导正销（精定位）

凸模特点：

左下边、刃口前方带突耳、下部有一空槽

硅钢片无废料拼块连续冲裁模

上模部分：

侧刃、落料凸模（4、5、6、7拼块）、切断凸模

下模部分：

侧刃凹模（10、11拼块）、落料凹模（1、2、3拼块）

第四节复合冲裁模的典型结构

复合模是在压力机的一次行程中，在同一位置上，同时完成几道工序的冲模。

问题：

合理布置几套凸凹模

复合模分为：

倒装复合模（落料凹模在上模）

正装复合模（落料凹模在下模）

一、倒装复合模

模具结构特点：

1、导柱导套导向

2、刚性推件系统

3、弹性卸料系统

条料定位：

两个导料销、一个挡料销

二、正装复合模

模具结构特点：

1、导柱导套导向

2、上模推件系统

3、上模卸料系统

4、下模座下的弹顶装置

三、倒、正装复合模比较

倒装复合模

操作方便安全，生产效率高，应用广泛。

（废料从冲床台面落下，冲件从上模推下）

正装复合模

冲件平整，精度高（顶料板、卸料板均为弹性）

有利于减小凸凹模的最小壁厚（凸凹模内孔不积废料）

四、同时冲三个垫圈的复合模

问题：

1、冲件特征？

2、凸、凹模布置？

3、冲裁过程？

4、垫圈甲落料凸模的固定特点？

第五节其它冲裁模

一、硬质合金冲裁模

以硬质合金为凸模和凹模材料的冲裁模。

硬质合金特点:

硬度高、耐磨性好、抗压强度高；

抗弯强度低、韧性差。

模具特点：

1、避免模具单边受力；

2、搭边和间隙值可适当增大；

3、采用滚珠导向的模架（导柱对称分布），并采用浮动模柄；

4、凸模和凹模的固定要牢固；

5、应防止卸料板对对硬质合金的冲击。

硬质合金连续冲裁模,E形硅钢片硬质合金连续冲裁模

二、非金属材料的冲裁

第六节精冲

精冲一般是指带齿圈压板的精密冲裁法。

一、精冲方法和原理

精冲特点：

1、压边力F2和顶料力F3;

2、凸、凹模间隙很小（1%t）;

3、模具刃口处采用小圆角。

材料分离方式：

全部塑性剪切变形→全光亮带断面的冲件

精冲后：

Ra=0.4~3.2,IT7~8。

（断面垂直，表面平整）

二、精冲过程

三、精冲材料与精冲工艺特点

1、精冲材料必须具有良好的塑性；

2、零件的结构形状合理；

3、冲裁力较大；

4、模具刃口的圆角半径适当；

5、搭边值较大；

6、齿圈的形式与分布合理。

四、精冲模具

1、凸模固定式精冲模

2、凹模固定式精冲模

五、其它提高冲裁件质量的方法

（一）小间隙圆角刃口冲裁

Ra=0.4~1.6、IT8~11

负间隙冲裁，凸模不能进入凹模。

（二）整修

用切削加工方法去除塌角、毛刺与剪裂带。

挤光整修是用挤光凸、凹模使冲裁件剪切面产生塑性变形，对不平处压光。

第七节冲模主要零部件结构分析

一、模具的标准化

GB2851~2875－81冷冲模国家标准规定了14种典型组合。

每种典型组合形式中，又规定了多种凹模周界尺寸以及相配合的凹模厚度、凸模高度、模架类型和尺寸及固定板、卸料板、垫板、导料板的具体尺寸。

还规定了选用标准件的种类、规格、数量、位置及有关的尺寸。

模具设计时，仅设计直接与冲压件有关的部分，其余都可从标准中选取，简化模具设计工作。

二、模具零件的分类

三、工作零件

（一）凸模组件及其结构设计

1、凸模组件

凸模形式：

直通式——加工容易，端部淬火，铆接。

（用于非圆形断面凸模）

台阶式——用于圆形凸模（非圆形凸模加工较难）。

非圆形凸模，若固定部分为圆形结构——防转结构

凸模长度：

L=H1+H2+H3+Y

Y——附加长度（15～20）

凸模材料：

形状简单：

T8A,T10A

形状复杂：

Cr12,9Mn2V,CrWMn

58~62HRc

其它要求：

表面粗糙度：

工作部分Ra=0.32~1.25;

固定部分Ra=0.63~2.5;

只有凸模细而长时，才进行抗弯、抗压核算。

2、凸模固定板

固定板：

外形——与凹模大小一样；

型孔——与凸模固定部分相适应；

型孔位置——与凹模型孔位置协调一致

凸模固定方法：

固定板固定

用螺钉、销钉固定

粘接固定

快换凸模

3、垫板

防止凸模压坏上模座

尺寸可在标准中查得（大凸模可省垫板）

材料：

45、T8，硬度为52~55HRc

（二）凹模设计

1、凹模洞口形状得选择

直壁式——精度高、强度好、磨损大、工件积聚。

斜壁式——与直壁式相反

凸台式——硬度低，用锤打斜面来调整冲模间隙。

2、凹模的外形尺寸

厚度：

H=kb（≥15mm）

壁厚：

c=（1.5~2）H（≥30~40mm）

（选取标准值）

3、凹模的固定方法

用螺钉和销钉固定在下模座上

4、凹模的主要技术要求

凹模的型孔轴线⊥顶面，底面∥顶面；

凹模顶面、型孔壁：

Ra=0.4~0.8,底面、销孔：

Ra=0.8~1.6;

材料：

与凸模相同，硬度为60~64HRc

（三）凸凹模

凸凹模的壁厚受最小值限制。

其最小壁厚见下表

最小壁厚：

正装复合模——不积废料，最小壁厚较小；

倒装复合模——内孔积聚废料，最小壁厚较大。

四、定位零件

条料定位：

送料方向——导料板、导料销、侧压装置

送料步距——挡料销、侧刃、导正销

（一）送料方向的控制

标准导料板、侧压装置

（二）送料步距的控制

1、挡料销——固定挡料销、活动挡料销、始用挡料销

2、侧刃——Ⅰ型（ⅠA、ⅠB、ⅠC）、Ⅱ型（ⅡA、ⅡB、ⅡC）

3、导正销

挡料销与导正销的位置关系：

a方式固定

b方式固定

（三）定位板和定位钉

定位板与定位钉用作单个毛坯的定位：

以毛坯外缘定位

以毛坯内孔定位

五、卸料与推件零件

（一）卸料装置

刚性卸料装置、弹性卸料装置、废料切刀卸料

（二）推件装置

刚性推件装置、弹性顶件装置、常用推板形式

六、模架

模架的组成：

上模座、下模座、导套、导柱。

（一）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；

3、上、下模之间的导向要精确。

（二）模架形式

1、后侧导柱模架——送料方便，受偏心力。

2、对角导柱模架——送料方便，受力均衡。

3、中间导柱模架——受力均衡，一个方向送料。

4、四导柱模架——精度刚度较好用于大型冲模

模架大小的规格可直接由凹模的周界尺寸从标准中选取

（三）导柱与导套

导柱与导套的尺寸由标准查出后选用

导柱长度：

导柱导套配合：

H6/h5（t<0.8）,H7/h6（t=0.8~4）

（四）模柄

刚性模柄、浮动模柄。

第八节冲裁模设计要点

一、设计要点：

1、冲裁模设计的一般步骤

2、冲裁件的工艺分析

3、冲裁工艺方案的确定

4、选择模具的结构形式

5、模具压力中心的计算

6、模具的闭合高度、冲模与压力机的关系

二、模具的闭合高度、冲模与压力机的关系

Hmin+10mm≤H模具≤Hmax–5mm