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）。 ? 但H必须大于10mm，如果冲裁轮廓长度大于51mm，则上式计算值再乘以系数1.1～1.4。 ? 凹模壁厚按下式确定： ????????????????????? C=（1.5～2）H??? （mm）
2.凹模刃口间最小壁厚? 一般可参照表1。
表1 凹模刃口间最小壁厚??? （mm）
常用凸模形式
? 冲裁凹模的刃壁形式
凹模和凸模的镶拼结构
? 主要用于大型冲模和刃口形状复杂以及个别部分容易损坏的小型冲模。镶块的分块要点如表1。
表1? 镶块的分块要点
? 对于中、小型镶拼模，镶块的固定可采用框套螺钉固定法，圆形镶拼模可采用框套热压法。 ? 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
常见的凸模固定形式
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。 ? 图1所示为冲制锁垫的落料模。该模具有导柱、导套导向，因而凸、凹模的定位精度及工作时的导向性都较好。导套内孔与导柱的配合要求为H6/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，同时减轻对刃壁的磨损，一次刃磨量较小。刃口尺寸随刃磨变化。凹模刃口的尺寸决定了落料尺寸。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
? 在条料进给方向及其侧面，装有定位销，在条料进给时确定冲裁位置。工件从凹模的落料孔中排出，条料由卸料板卸下，这种无导向弹压卸料板广泛用于薄材料和零件要求平整的落料、冲孔、复合模等模具上的卸料，弹压元件可用弹簧或硬橡胶板，卸料效果好，操作方便。
冲孔模
? 冲孔模是在落料板材或成形冲件上，沿封闭的轮廓分离出废料得到带孔制件的冲模。 ? 1.冲单孔的冲孔模? 其结构大致与落料模相同。冲孔模的凸模、凹模类似于落料模。但冲孔模所冲孔与工件外缘或工件原有孔的位置精度是由模具上的定位装置来决定的。常用的定位装置有定位销、定位板等。 ? 2.冲多孔的冲孔模? 图1是印制板冲孔模，用于冲裁印制板小孔，孔径为φ1.3mm，材料为复铜箔环氧板，厚1.5mm。为得到较大的压料力，防止孔壁分层，上模采用六个矩形弹簧。导板材料为CrWMn，并淬硬至50～54HRC，凸模3采用弹簧钢丝，拉好外径后切断、打头，即可装入模具中使用。凸模与固定板动配合。下模为防止废料胀死，漏料孔扩大，工件孔距较近时，漏料孔可以相互开通。
? 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
? 3.深孔冲模? 当孔深化t/D（料厚/孔径）≥1，即孔径等于或小于料厚时，采用深孔冲模结构。图2是凸模导向元件在工作过程中的始末情况，该结构给凸模以可靠的导向。主要的特点是导向精度高，凸模全长导向以及在冲孔周围先对材料加压。
图2 凸模导向元件在工作行程中的始末情况 ??? a)冲孔开始? b)冲孔结束
压力中心
? 一副冲模的压力中心就是指这副冲模各个冲压部分的冲压力的合力作用点。冲模的压力中心，应尽可能通过模具中心并与压力机滑块中心重合，以避免偏心载荷使模具歪斜，间隙不均，从而加速压力机和模具的导向部分及凸、凹模刃口的磨损。 ? 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
冲裁级进模
? 冲裁级进冲模是在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。 ? 对孔边距较小的工件，采用复合模有困难，往往采取落料后冲孔，由两副模具来完成，如果采用级进模冲裁则可用一副模具来完成。 ? 为了保证冲裁零件形状间的相对位置精度，常采用定距侧刃和导正销定距的结构。 ? 1.定距侧刃（图1） 在条料的侧边冲切一定形状缺口，该缺口的长度等于步距，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
? 2.导正销定距（图2） 导正销在冲裁中，先进入预冲的孔中，导正材料位置，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
? 在图2中，冲裁时第一步送料用手按压始用挡料销抵住条料端头，定位后进行第一次冲制，冲孔凸模在条料上冲孔。第一次冲裁后缩回始用挡料销，以后冲压不再使用。第二步把条料向前送至模具上落料的位置，条料的端头抵住固定挡料钉初步定位，此时在第一步所冲的孔已位于落料的位置上，当第二次冲裁时，落料凸模下降，装于落料凸模工作端的导正销首先播进原先冲好的孔内，将条料导正到准确的位置，然后冲下一个带孔的工作，同时冲孔凸模又在条料上预冲好孔，以后各次动作均与第二次同。
? 冲裁复合模
? 冲裁复合模是只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成落料与冲孔两道冲压工序，见图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
定位装置及导料装置
表1? 定位装置
? 表2? 导料装置
表3? 切边后条料与导料板间空隙??? （mm）
表4? 条料与导料板间空隙??? (mm)
导正销
??? 导正销导正材料位置的方式有两种，即利用冲件孔直接导正及利用条料上另外设置的工艺孔间接导正。导正销的结构形式见表1。导正销和孔间的空隙见表2。导正销工作高度见表3。
表1? 导正销的结构形式
表2? 导正销和孔间的空隙（双向）??? (mm)
表3? 导正销工作高度? (mm)
常见的卸料板结构形式
冲裁模与压力机的关系
? 为了合理设计模具和正确选用压力机，就必需进行冲裁力计算。选择压力机吨位时，应将冲裁力乘以安全系数，其值一般取1.3。 ? 冲模与压力机的闭合高度也有一定的配合关系，即 ?????? (Hmax-h1)-5≥h≥(Hmin-h1)+10?? (mm) 式中? Hmax——压力机的最大闭合高度 (mm)； ????? Hmin——压力机的最小闭合高度 (mm)； ??????? h1——压力机垫板厚度(mm)； ???????? h——模具的闭合高度(mm)。
冲裁模结构设计注意事项
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。特点小的工件，尽可能采用一次弯曲成形的复杂弯曲模，这样有利于定位和操作。当弯曲件本身带有单面几何形状，在模具结构上采用成对弯曲，这样既改善模具的受力状态，又可防止弯曲毛料的滑移（表1）。
表1? 弯曲件的工序安排
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。 ? 1.简易弯曲模（表1）
表1 简易弯曲模
? 2.斜楔弯曲模? 适用于弯曲零件的弯角小于90°，图2是示例。先由凸模下降，坯料弯曲成90°，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.滚轮弯曲模? 图3示滚轮式弯曲模，使零件在弯曲过程中具有良好的变形条件，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
弯曲凸、凹模圆角半径与凹模深度
? 1.凸模圆角半径? 一般情况下，凸模圆角半径取等于或略小于工件内侧的圆角半径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。 ? 2.凹模进口圆角半径? 当凹模进口圆角半径过小时，弯矩的力臂减小，坯料沿凹模圆角滑进时的阻力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。在生产中，可按材料厚度，决定凹模圆角半径（表1）。
表1 凹模进口圆角半径RA??? （mm）
? 3.凹模深度? 凹模深度查表2。凹模深度过小，毛坯两边自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直。但凹模深度增大，消耗模具钢材多，且需要压力机有较大的工作行程。
表2 凹模深度l??? （mm）
拉深模的结构形式与设计
拉深模的结构形式与设计
? 拉深模是把坯料拉压成空心体，或者把空心体拉压成外形更小而板厚没有明显变化的空心体的冲模。
拉深模结构形式
? 1.第一次拉深工序的模具（表1） ? 2.后续拉深工序的模具（表2）
表1第一次拉深工序的模具
表2 后续拉深工序的模具
? 3.反拉深模? 将工序件按前工序相反方向进行拉深，称为反拉深。反拉深把工序件内壁外翻，工序件与凹模接触面大，材料流动阻力也大，因而可不用压料圈。图1是反拉深示例。图2示反拉深模，凹模的外径小于工序件的内径，因此反拉深的拉深系数不能太大，太大则凹模壁厚过薄，强度不足。
? 4.变薄拉深模? 变薄拉深与一般拉深不同，变薄拉深时工件直径变化很小，工件底部厚度基本上没有变化，但是工件侧面壁厚在拉深中加以变薄，工件高度相应增加。变薄拉深凹模的形式见表3。变薄拉深凸模的形式见表4。 ? 图3示变薄拉深模，凸模下冲时，经过凹模（两件），对坯件进行二次变薄拉深，凸模上升时，卸料圈拼块把拉深件从凸模上卸下。
表3 变薄拉深凹模的形式
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