第二讲 冲裁工艺与冲裁模的设计1典型案例典型案例2冲裁工艺与模具的设计程序冲裁工艺与模具的设计程序3冲裁工艺性分析冲裁工艺性分析4冲裁工艺过程冲裁工艺过程5排样排样6冲裁模刃口尺寸计算冲裁模刃口尺寸计算7定位与卸料出料定位与卸料出料8凸、凹模结构设计凸、凹模结构设计9冲裁模总体设计冲裁模总体设计1 1 典型案例典型案例 垫圈垫圈 垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材料一般为普通碳素钢（如料一般为普通碳素钢（如Q215Q215），属于大批量生产），属于大批量生产。 t=1mm2冲裁工艺与模具的设计程序冲裁工艺与模具的设计程序冲裁模设计的总原则：冲裁模设计的总原则：在满足制件尺寸精度和在满足制件尺寸精度和形状精度的前提下力求使模形状精度的前提下力求使模具结构简单、操作方便、材具结构简单、操作方便、材料消耗少、制件成本低。料消耗少、制件成本低。审图冲裁工艺性分析冲裁工艺方案制定排样刃口尺寸计算冲压力及压力中心计算凸、凹模结构设计总体结构设计冲压设备选择冲裁模装配图绘制非标零件图绘制冲裁模设计程序示意图（1）审图）审图审阅制件图的正确性和完整性，包括：投影关系、审阅制件图的正确性和完整性，包括：投影关系、尺寸标注、公差、技术要求、材料等标注。尺寸标注、公差、技术要求、材料等标注。（2）冲裁工艺性分析）冲裁工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件结构、形状、尺寸和材冲裁件的工艺性是指冲裁件结构、形状、尺寸和材料等对冲裁工艺的适应性。料等对冲裁工艺的适应性。（3）冲裁工艺方案制定）冲裁工艺方案制定依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺方案。方案。单工序工艺方案复合工艺方案连续工艺方案（4）排样）排样依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下，依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下，采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。冲压件排样实物（5）刃口尺寸计算）刃口尺寸计算（6）冲压力及）冲压力及冲压设备选择冲压设备选择（7）压力中心计算压力中心计算（8）凸、凹模结构设计）凸、凹模结构设计在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。（9）总体结构设计）总体结构设计（10）冲裁模装配图绘制）冲裁模装配图绘制（11）非标零件图绘制）非标零件图绘制3冲裁工艺性分析冲裁工艺性分析3.1冲裁变形特征冲裁变形特征c）断裂分离阶段 凸、凹模间隙正常且无弹压时，金属材料的冲裁变形过程a）弹性变形阶段 b）塑性变形阶段 普通冲裁零件断面普通冲裁零件断面冲裁件断面示意图冲裁件断面质量1光亮带 2毛刺 3断裂带 4塌角带a)间隙过小 b)间隙适中 c)间隙过大3.2冲裁工艺性要求冲裁工艺性要求冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便等。等。（1）冲裁件的形状与结构）冲裁件的形状与结构冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。1）应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。）应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。冲裁件悬臂与窄槽尺寸最小宽度：b2t2）冲裁件的）冲裁件的孔与边缘间、孔与孔之间的距离孔与边缘间、孔与孔之间的距离b1、b2不不能太小能太小。最小孔边距离一般取b11.5t， b22t3）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的清角，应采用圆弧过渡。清角，应采用圆弧过渡。4）冲孔的尺寸不能太小。）冲孔的尺寸不能太小。（2）冲裁件的尺寸精度和粗糙度）冲裁件的尺寸精度和粗糙度普通冲裁件普通冲裁件1）尺寸精度一般在）尺寸精度一般在IT10IT11级以下级以下2）粗糙度低于）粗糙度低于Ra=6.3m3）冲孔精度比落料精度高一级）冲孔精度比落料精度高一级（3）冲裁材料）冲裁材料选材原则：选材原则：1）取决于零件的要求）取决于零件的要求2）“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”3）采用国家标准规格材料）采用国家标准规格材料（4）典型案例分析）典型案例分析垫圈：垫圈：无悬臂狭槽，孔边距较大，无尖锐转角，孔径较大；无悬臂狭槽，孔边距较大，无尖锐转角，孔径较大；制件尺寸精度较低，无粗糙度要求；制件尺寸精度较低，无粗糙度要求；材料为普通碳素钢，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。材料为普通碳素钢，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。4冲裁工艺过程冲裁工艺过程4.1垫圈冲裁工艺方案制定垫圈冲裁工艺方案制定单一工序复合工序级进工序5排样排样5.1冲裁排样冲裁排样排样：指制件在板料或条料排上的布置方法。排样：指制件在板料或条料排上的布置方法。冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。少废料排样和无废料排样三种。a)有废料排样 b)少废料排样 c)无废料排样冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭边法等多种形式。边法等多种形式。1 1）直排：适用于方形、矩形零件。）直排：适用于方形、矩形零件。2 2）斜排：适用于椭圆形、）斜排：适用于椭圆形、T形、形、形、形、S形零件。形零件。3 3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、形、形、形、形零件。形零件。4）斜对排：适用于椭圆形、）斜对排：适用于椭圆形、T形、形、形、形、S形零件。形零件。6 6）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形零件。形、方形、矩形零件。7 7）交叉排：适用于）交叉排：适用于C形、形、形、形、形形等零件。等零件。5）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上零件零件。8）裁搭边法）裁搭边法整裁法：适用于尺寸较小且形状较简整裁法：适用于尺寸较小且形状较简单的单的细长零细长零件。件。9）裁搭边法裁搭边法分次裁切法：适用于尺寸较小且形状分次裁切法：适用于尺寸较小且形状较复杂的细长零件。较复杂的细长零件。典型案例冲裁排样分析典型案例冲裁排样分析垫圈垫圈5.2搭边值的确定搭边值的确定搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边缘之间的余料。缘之间的余料。搭边的作用搭边的作用1）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件；）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件；2）保证条料具有一定的刚性，便于送料；）保证条料具有一定的刚性，便于送料；3）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。（1）普通冲裁）普通冲裁搭边值的选取。（见表搭边值的选取。（见表2-10表表2-12）（2）多工序连续冲压）多工序连续冲压1）切断工序中其搭边值的选取：主要指制件与制件之间）切断工序中其搭边值的选取：主要指制件与制件之间被切除的废料的宽度。（表被切除的废料的宽度。（表2-13）2）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加工工艺废料标准值。工工艺废料标准值。3）材料侧面切口值的确定：）材料侧面切口值的确定：一般取侧刃长度等于进距一般取侧刃长度等于进距L，然后根据料厚，然后根据料厚t与侧刃切与侧刃切进长度进长度L（或料宽（或料宽B）求出切边宽度）求出切边宽度F。侧刃切口值 （3）典型案例冲裁搭边值确定）典型案例冲裁搭边值确定垫圈冲裁搭边值确定垫圈冲裁搭边值确定料厚为料厚为1mm，由，由表表2-10可查得，可查得，工件间搭边值工件间搭边值a1=0.8mm，沿边搭边值，沿边搭边值a=1.0mm。案例排样图案例排样图 垫圈（单排）垫圈（单排） 级进工序 复合工序 级进工序 复合工序垫圈（多排）垫圈（多排）5.3材料利用率的计算材料利用率的计算（1 1）条料宽度尺寸的确定）条料宽度尺寸的确定1 1）有侧压装置：）有侧压装置：B=(L+2b)-2）无侧压装置：无侧压装置：B=(L+2b+C)式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； 条料的宽度公差（见表216）； b侧面搭边值； C送料保证间隙： B100，C=0.51.0；B100，C=1.01.5。簧片压块式侧压 1簧片 2压块 3基准导料板 3）采用采用侧刃侧刃：B=(L+1.5b+nF)式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； n侧刃数； F侧刃裁切宽度； 条料的宽度公差； b侧面搭边值。（2）材料利用率的计算）材料利用率的计算一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与所需板料面积之比的百分率，一般用所需板料面积之比的百分率，一般用表示：表示：式中： A在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（mm）； B条料宽度（mm）； S一个进距内之间的实际面积（mm）； S0 一个进距内所需毛坯面积（mm）。（3）典型案例冲裁材料利用率计算（见表）典型案例冲裁材料利用率计算（见表2-17）6冲裁模刃口尺寸计算冲裁模刃口尺寸计算6.1冲裁间隙冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙的距离。冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙的距离。Z=Dd-Dp式中 Z冲裁间隙（mm）； Dd凹模刃口尺寸（mm）； Dp凸模刃口尺寸（mm）。（1）间隙对冲裁件断面质量的影响）间隙对冲裁件断面质量的影响播放动画播放动画播放动画播放动画间隙过小间隙适合间隙过大（2）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸偏差主要是由两个方面造成的：一是冲裁件的尺寸偏差主要是由两个方面造成的：一是冲模的制造偏差，二是冲裁件实际尺寸与冲模刃口尺寸冲模的制造偏差，二是冲裁件实际尺寸与冲模刃口尺寸之间的偏差。之间的偏差。 Z（t%） Z（t%）平行纤维方向 垂直纤维方向a） b）间隙对冲裁件尺寸精度的影响a）落料 b）冲孔间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁力就小。力就小。间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大，间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大，卸料力和推料力随之减小。卸料力和推料力随之减小。（3）冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响）冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响（4 4）冲裁间隙对冲模寿命的影响）冲裁间隙对冲模寿命的影响凸、凹模刃口磨损情况 较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对模较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对模具的寿命极为不利。具的寿命极为不利。（5）合理间隙值的确定）合理间隙值的确定合理间隙是一个合理间隙是一个范围值范围值，其，其上限上限为最大合理间隙，为最大合理间隙，其其下限下限为最小合理间隙。为最小合理间隙。在具体设计冲裁时，根据零件在生产中的具体要求在具体设计冲裁时，根据零件在生产中的具体要求可按下列原则进行选取：可按下列原则进行选取：当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要求时，一般采用较大的间隙值。求时，一般采用较大的间隙值。当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要求时，应选择较小的间隙值。求时，应选择较小的间隙值。在设计冲裁模刃口尺寸时，应按最小间隙值来计算刃在设计冲裁模刃口尺寸时，应按最小间隙值来计算刃口尺寸。口尺寸。确定合理间隙的方法通常有理论分析确定合理间隙的方法通常有理论分析法、经验确定法、经验确定法及查表法。法及查表法。（6）典型案例冲裁间隙的确定）典型案例冲裁间隙的确定垫圈冲裁间隙垫圈冲裁间隙垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一般为般为类断类断面，由面，由表表2-18可查得可查得Zmax40%t，即，即Zmax0.4mm。2.6.2凸、凹模刃口尺寸计算的原则凸、凹模刃口尺寸计算的原则落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部。内部。凸、凹模刃口尺寸计算关系2.6.3凸、凹模刃口尺寸的计算方法凸、凹模刃口尺寸的计算方法冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法两种。两种。（1）凸、凹模凸、凹模互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算适用于圆形等简单形状的冲裁件，设计时需在图纸适用于圆形等简单形状的冲裁件，设计时需在图纸分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式：裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式：或取：或取：d=0.6(Zmax-Zmin)p=0.4(Zmax-Zmin)1)落料落料3)孔心距孔心距Ld=(Lmin+0.5)0.125 2)冲孔冲孔（2）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个相配件凹模（或凸模）。相配件凹模（或凸模）。设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹）注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制。保证双面间模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制。保证双面间隙隙Z即可。即可。刃口尺寸计算方法刃口尺寸计算方法1）落料模刃口尺寸计算）落料模刃口尺寸计算以凹模为基准件，配制凸模，由于工件比较复杂，以凹模为基准件，配制凸模，由于工件比较复杂，故凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况。故凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况。a） b） c）工件和凸、凹模尺寸a）工件尺寸 b）落料凹模尺寸 c）冲孔凸模尺寸 播放动画播放动画播放动画播放动画模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸A1、A2、A3，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸B1、B2，计，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸C1、C2、C3，计算时按凹模孔距公式进行。其基准件尺寸，计算时按凹模孔距公式进行。其基准件尺寸为：为：式中 Ad、Bd、Cd凹模刃口尺寸； Amax、Bmin、C平均工件的最大、最小和平均尺寸。2）冲孔模刃口尺寸计算）冲孔模刃口尺寸计算以凸模为基准件，以凸模为基准件，先计算凸模的刃口尺寸，再配制先计算凸模的刃口尺寸，再配制凹模凹模。凸模同样存在着磨损后变大、变小和不变的三种。凸模同样存在着磨损后变大、变小和不变的三种磨损情况。磨损情况。模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸A1、A2、A3，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：，计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸B1、B2，计，计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸模具磨损后刃口尺寸大小不变化的，如图中尺寸C1、C2、C3，计算时与凹模孔距计算公式相同。，计算时与凹模孔距计算公式相同。式中 Ap、Bp凸模刃口尺寸； Amin、Bmax工件的最大和最小尺寸。（3）冲模尺寸属于半边磨损刃口尺寸的计算）冲模尺寸属于半边磨损刃口尺寸的计算其计算方法与其他尺寸计算方法相同，只是在刃口其计算方法与其他尺寸计算方法相同，只是在刃口尺寸计算时，把冲裁间隙值及冲模的制造公差减半选取尺寸计算时，把冲裁间隙值及冲模的制造公差减半选取即可。即可。（4）采用电火花加工冲模时刃口尺寸的计算）采用电火花加工冲模时刃口尺寸的计算采用电火花加工也属于配合加工，一般都在凸模上采用电火花加工也属于配合加工，一般都在凸模上标注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只标明与凸模刃口标注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只标明与凸模刃口配制加工，并保证最小间隙即可。配制加工，并保证最小间隙即可。2.6.4案例刃口尺寸计算案例刃口尺寸计算案例的刃口尺寸计算如表案例的刃口尺寸计算如表2-21所列所列毛坯的定位a-固定挡料销 b、c-导料销7定位与卸料出料定位与卸料出料7.1定位方式确定定位方式确定在送料方向上的定位，用来控制送料的进距；在送料方向上的定位，用来控制送料的进距；在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向。在与送料方向垂直方向上的定位，通常称为送进导向。（1）定位板与定位销）定位板与定位销用于单个毛坯进行冲压加工时定位。用于单个毛坯进行冲压加工时定位。a） b） c） d）定位板与定位销a 、b 定位板 c 、d 定位销（2）挡料销）挡料销保证条料送进时有准确的送进距。保证条料送进时有准确的送进距。a）圆柱头挡料销 b）钩形挡料销 c)活动挡料销 a） b） c)固定挡料销固定挡料销始用挡料销始用挡料销始用挡料销始用挡料销用于条料送进时的首次定位。用于条料送进时的首次定位。导正销1导正销 2挡料销（3）导正销）导正销保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，消除送保证级进模冲裁件各部分的相对位置精度，消除送料和导向中产生的误差。料和导向中产生的误差。挡料销的位置挡料销的位置e可可由下式计算由下式计算式中 c条料布距； D落料凸模直径； d挡料销头部直径； 0.1导正销往前推的活动余量。（4）导料板或导料销）导料板或导料销导正条料或带料的送进方向。导正条料或带料的送进方向。导料板常用于单工序模和级进模导料板常用于单工序模和级进模a)分离式导料板 b)整体式导料板 c）导料销形式 导料销多用于导料销多用于有弹性卸料板的单工序模有弹性卸料板的单工序模簧片压块式侧压 1簧片 2压块 3基准导料板 侧压装置装于导料板一侧，用于消除条料的宽度误差。侧压装置装于导料板一侧，用于消除条料的宽度误差。（5）定距侧刃定距侧刃以切去条料旁侧少量材料来限定送料步距。以切去条料旁侧少量材料来限定送料步距。侧刃一般用于级进模的送料定距，使用的材料厚度侧刃一般用于级进模的送料定距，使用的材料厚度为为0.11.5mm。侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁力、降低了材料利用率。力、降低了材料利用率。如能用挡料销满足定距要求的场合，一般不采用侧如能用挡料销满足定距要求的场合，一般不采用侧刃。刃。a） b） c）侧刃断面形状a）长方形侧刃 b）成形侧刃 c）尖角形侧刃（6）案例分析）案例分析垫圈垫圈级进 复合7.2卸料及出料形式确定卸料及出料形式确定（1）卸料板卸料板分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形分为刚性卸料板和弹性卸料板两种形式。式。封闭式适用于冲压厚度在封闭式适用于冲压厚度在0.5mm以上的条料以上的条料；悬臂式适用于窄而长的毛坯悬臂式适用于窄而长的毛坯；钩形适用于简单的弯曲模和拉深模。钩形适用于简单的弯曲模和拉深模。 a） b） c） 刚性卸料板 a）封闭式刚性卸料板 b）悬臂式刚性卸料板 c）钩形刚性卸料板工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对工作空间敞开，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而使毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，从而使冲裁件较为平整。冲裁件较为平整。但受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，且结但受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，且结构复杂，可靠性与安全性不如刚性卸料板。构复杂，可靠性与安全性不如刚性卸料板。 a） b） c） 弹性卸料板 a）顺装式模具 b）倒装式模具 c）采用橡胶等弹性元件（2）推件装置）推件装置刚性推件装置，推力大，推件可靠，但不具有压料刚性推件装置，推力大，推件可靠，但不具有压料作用。作用。弹性推件装置，在冲压时能压住工件，冲出的工件弹性推件装置，在冲压时能压住工件，冲出的工件质量较高，但推力有限。质量较高，但推力有限。 a） b） 推件装置 a）刚性推件装置 b）弹性推件装置（3）压边圈）压边圈（4）案例分析）案例分析1）垫圈采用）垫圈采用正装复合模正装复合模时卸料、出料装置的选择时卸料、出料装置的选择由于制件及废料均存于下模上表面，在冲裁时需及时由于制件及废料均存于下模上表面，在冲裁时需及时清理下模上表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。制件由清理下模上表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。制件由弹性顶件装置顶出落料凹模。弹性顶件装置顶出落料凹模。冲孔废料有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶冲孔废料有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用刚性打料装置。刚性打料装置。（4）案例分析）案例分析2）垫圈采用）垫圈采用倒装复合模倒装复合模时卸料、出料装置的选择时卸料、出料装置的选择由于制件存于下模上表面，在冲裁时需及时清理模具由于制件存于下模上表面，在冲裁时需及时清理模具表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。表面，因而只能采用弹性卸料板卸料。制件有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的制件有刚性打料和弹性顶件两种形式，因弹性顶件的使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加；使用使模具结构变得较为复杂、尺寸增大、冲压力增加；而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用刚性而刚性打料则结构简单、不加大冲压力。所以宜选用刚性打料装置。打料装置。废料可由凹模漏料孔直接下出料。废料可由凹模漏料孔直接下出料。（4）案例分析）案例分析3）垫圈采用级进冲裁时模时卸料、出料装）垫圈采用级进冲裁时模时卸料、出料装置选择置选择为简化模具结构，方便冲裁时的操作，为简化模具结构，方便冲裁时的操作，一般设计成下一般设计成下出料形式。因垫圈具有一定的料厚，所以出料形式。因垫圈具有一定的料厚，所以选择采用刚性卸选择采用刚性卸料装置，如此可降低冲压力。料装置，如此可降低冲压力。7.3冲压力冲压力冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。（1）冲裁力）冲裁力F=KLt式中 F冲裁力（N）； L冲裁件周边长度（mm）； K系数，取K=1.3； t材料厚度（mm）; 材料抗剪强度（MPa） K卸卸料力系数； K推推料力系数； K顶顶料力系数。 卸料力、推料力、顶件力 F卸卸=K卸卸FF推推=nK推推F F顶顶=K顶顶F（2）卸料力、推料力、顶料力）卸料力、推料力、顶料力（3）冲压力的计算）冲压力的计算采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为F=F+F卸卸+F顶顶采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为F=F+F推推采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为F=F+F卸卸+F推推（4）案例分析）案例分析案例的冲压力计算见表案例的冲压力计算见表2-18。7.4模具压力中心的计算模具压力中心的计算冲裁模的压力中心是指冲裁合力的作用点。冲裁模的压力中心是指冲裁合力的作用点。在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通在设计冲模时必须确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。重合。（1）简单形状的工件，其压力中心的计算）简单形状的工件，其压力中心的计算1）对称形状的零件）对称形状的零件对称工件的压力中心垫圈复合模2)直线段的压力中心位于直线段的中心；直线段的压力中心位于直线段的中心；3)等半径的圆弧段的压力中心等半径的圆弧段的压力中心x0=rsin/式中 弧度。压力中心位于角平分线上x0点（2）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心根据力矩平衡原理进行计算根据力矩平衡原理进行计算计算步骤：计算步骤：按比例画出工件的轮廓图。按比例画出工件的轮廓图。复杂工件的压力中心 多凸模冲裁件的压力中心在任意处选取坐标轴在任意处选取坐标轴X、Y（选取坐标轴不同，则压力（选取坐标轴不同，则压力中心位置也不同）。中心位置也不同）。将工件分解成若干直线段或圆弧段，将工件分解成若干直线段或圆弧段，l1、l2、ln。计算各基本线段的中心到计算各基本线段的中心到Y轴的距离轴的距离x1、x2、xn和到和到X轴的距离轴的距离y1、y2、yn，则根据力矩原理可得压力中，则根据力矩原理可得压力中心的计算公式为心的计算公式为（3）案例分析）案例分析（复合）（复合）压力中心位于制件形心（压力中心位于制件形心（0，0）（3）案例分析）案例分析垫圈垫圈（级进）（级进）取外形落料形心处为坐标原点（取外形落料形心处为坐标原点（0，0）。因制件形）。因制件形状对称，得：状对称，得：8 8 凸、凹模结构设计凸、凹模结构设计8.1凸模结构设计凸模结构设计（1）凸模的结构形式）凸模的结构形式凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。凸模按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。1）圆形凸模：工作断面为圆形）圆形凸模：工作断面为圆形 a） b） c） d） e）圆形凸模 a) b) c)a) 非圆形凸模 b) 长方形凸模 c) 直通式凸模2）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模的转动。的转动。如果用线切割加工如果用线切割加工非圆形非圆形凸模，则固定部分和工作凸模，则固定部分和工作部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。（2）凸模长度的确定）凸模长度的确定在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。采用固定卸料板的冲裁模采用固定卸料板的冲裁模凸模长度为：凸模长度为：L=h1+h2+h3+(1520)mm式中 h1凸模固定板厚度； h2卸料板厚度； h3导尺厚度； L凸模长度； 1520mm包括凸模进入凹模的深度、凸模修磨量、冲模在闭合状态下卸料板到凸模固定板间的距离。（3）凸模强度的校核）凸模强度的校核当凸模特别细长或板料厚度较大时，应对凸模进行当凸模特别细长或板料厚度较大时，应对凸模进行压应力和弯曲应力的校核。压应力和弯曲应力的校核。（4）案例分析）案例分析设计凸模时，如无特殊要求，其长度（厚度）尺寸设计凸模时，如无特殊要求，其长度（厚度）尺寸一般按一般按冷冲模冷冲模国家标准（国家标准（GB2851285781）选）选取，级进模凸模设计示例如表取，级进模凸模设计示例如表2-20所示。所示。级进模凸模设计示例级进模凸模设计示例垫圈垫圈 落料凸模 固定板厚度：14mm；卸料板厚度：10mm；导料板厚度：8mm；L=14+10+8+15=47mm 冲孔凸模8.2凹模结构设计凹模结构设计（1）凹模的刃口形式）凹模的刃口形式 凹模的结构形式（2）凹模外形尺寸）凹模外形尺寸凹模厚度：凹模厚度：H=Kb凹模壁厚：小凹模凹模壁厚：小凹模C=(1.52)H大凹模大凹模C=(23)H式中式中b凹模孔的最大宽度（凹模孔的最大宽度（mm）；）；K系数，见表系数，见表2-18；H凹模厚度，其值为凹模厚度，其值为1520mm；C凹模壁厚，其值为凹模壁厚，其值为2640mm。（3）凸凹模的最小壁厚）凸凹模的最小壁厚凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应具有一定的壁厚。具有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚凸凹模的最小壁厚C一般按经验数据确定一般按经验数据确定不积聚废料的凸凹模最小壁厚值为：不积聚废料的凸凹模最小壁厚值为：冲裁硬材料时冲裁硬材料时m=1.5t冲裁软材料时冲裁软材料时mt积聚废料的凸凹模，由于胀力大，故最小壁厚只要积聚废料的凸凹模，由于胀力大，故最小壁厚只要比上述数据适当加大。比上述数据适当加大。（4）案例分析）案例分析垫圈垫圈由表2-21得K复合=0.35；K级进=0.35H复合=0.3520=7mm；H级进=0.3520=7mmC取26mmD72mm复合由GB2873.4-81查得D=80mm凸凹模长度：40mm级进由GB2873.4-81查得 9冲裁模总体设计冲裁模总体设计9.1导向及支承固定零件导向及支承固定零件（1 1）导柱和导套）导柱和导套保证上、下模的精确导向保证上、下模的精确导向1 1）滑动导柱、导套）滑动导柱、导套 加工方便，容易安装，是应用最广的导向装置。加工方便，容易安装，是应用最广的导向装置。2）滚珠导柱、导套滚珠导柱、导套适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具。适用于高速冲模、精密冲裁模以及硬质合金模具。滑动导柱、导套结构形式1上模座 2导套 3导柱 4下模座5特殊螺钉 6螺钉 7压板滚珠导柱、导套结构形式1导套 2上模座 3滚珠4滚珠夹持圈 5导柱 6下模座（2）上、下模座）上、下模座模座分带导柱和不带导柱两种。模座分带导柱和不带导柱两种。d） e） f）带导柱模座的形式a)后侧导柱模座 b)对角导柱模座 c)中间导柱模座 d)四导柱模座 e)后导柱窄形模座 f)三导柱模座a） b） c）后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容后侧导柱模座可三面送料，操作方便，但冲压时容易引起偏心距而使模具歪斜。适用于冲压中等精度的较易引起偏心距而使模具歪斜。适用于冲压中等精度的较小尺寸冲压件的模具。小尺寸冲压件的模具。后侧导柱模座对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度冲压件的冲裁模或级进模。冲压件的冲裁模或级进模。对角导柱模座对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止对角导柱模座便于纵向和横向送料。冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度由于偏心力矩而引起的模具歪斜。适用于冲制一般精度冲压件的冲裁模或级进模。冲压件的冲裁模或级进模。对角导柱模座中间导柱模座中间导柱模座适用于中间导柱模座适用于纵纵向送料或以单个毛坯冲制较向送料或以单个毛坯冲制较精密的冲压件。精密的冲压件。四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的四导柱模座导向性能最好，适用于冲制比较精密的冲压件。冲压件。四导柱模座后导柱窄形模座用于冲制中等尺寸冲压件的各种模后导柱窄形模座用于冲制中等尺寸冲压件的各种模具。具。后导柱窄形模座（3）模柄）模柄作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。a） b） c） d）e） f） g）常用的模柄形式a)旋入式模柄 b)压入式模柄 c)铆接式模柄 d)凸缘式模柄 e)浮动式模柄 f)槽形模柄 g)通用模柄1模柄 2凹球面垫块 3凸球面连接杆带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于带螺纹的旋入式模柄，垂直度精度较差，主要用于小型模具。小型模具。带台阶的压入式模柄，同轴度和垂直度较高，适用带台阶的压入式模柄，同轴度和垂直度较高，适用于各种中小型模具。于各种中小型模具。旋入式模柄压入式模柄压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直压入铆接式模柄，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种小型模具。度，适用于各种小型模具。有凸缘的模柄，适用于较大的模具。有凸缘的模柄，适用于较大的模具。压入铆接式模柄有凸缘的模柄浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差浮动式模柄，可以通过球面垫块消除冲床导轨误差对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套导向对冲模导向精度的影响，适用于有滚珠导柱、导套导向的精密冲模。的精密冲模。浮动式模柄1-模柄 2-凹球面垫块 3-凸球面连接杆整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。整体式模柄（4）案例分析）案例分析导向及支承固定零件选择导向及支承固定零件选择1）垫圈冲裁模）垫圈冲裁模该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较该零件一般无精度要求，且冲压力和模具结构均较小，应选用滑动导柱导套，螺纹旋入式模柄。小，应选用滑动导柱导套，螺纹旋入式模柄。复合冲裁复合冲裁单排，宜选用中间导柱模架单排，宜选用中间导柱模架多排，宜选用后侧导柱模架多排，宜选用后侧导柱模架级进冲裁级进冲裁中间导柱模架或对角导柱模架中间导柱模架或对角导柱模架9.2弹簧和橡胶零件弹簧和橡胶零件弹簧和橡胶零件是模具中广泛应用的弹性零件，主弹簧和橡胶零件是模具中广泛应用的弹性零件，主要用于卸料、推件和压边等场合。要用于卸料、推件和压边等场合。（1）圆钢丝螺旋压缩弹簧）圆钢丝螺旋压缩弹簧1）选用标准弹簧时应满足以下要求：）选用标准弹簧时应满足以下要求：压力要足够压力要足够压缩量足够压缩量足够要符合模具结构空间的要求要符合模具结构空间的要求2）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤弹簧特性线 2）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤：）选择圆钢丝螺旋压缩弹簧的步骤：根据模具结构初步确定弹簧根数根据模具结构初步确定弹簧根数n，并计算出每根弹簧，并计算出每根弹簧分担的卸料力（或推件力、压边力）分担的卸料力（或推件力、压边力）F卸卸/n。根据预压力根据预压力F预预（F卸卸/n）和模具结构尺寸，以标准弹）和模具结构尺寸，以标准弹簧表中初选出若干个序号的弹簧，这些弹簧需满足最簧表中初选出若干个序号的弹簧，这些弹簧需满足最大工作负荷大工作负荷F1F卸卸的条件。的条件。根据所选弹簧的规格，分别计算出各弹簧的根据所选弹簧的规格，分别计算出各弹簧的s1=自由高自由高度度H0受负荷受负荷F1时的高度时的高度H1。并根据负荷。并根据负荷行程曲行程曲线，查出各弹簧受载荷线，查出各弹簧受载荷F卸卸时的时的s预预，并算出，并算出s总总=s预预+s工作工作+s修磨修磨。对于满足。对于满足s1s总总要求的弹簧，作为可选用弹簧。要求的弹簧，作为可选用弹簧。检查弹簧的装配长度（即弹簧预压缩后的长度）、根检查弹簧的装配长度（即弹簧预压缩后的长度）、根数、直径是否符合模具结构空间尺寸。数、直径是否符合模具结构空间尺寸。（2）橡胶）橡胶橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调试方便，橡胶允许承受的负荷比弹簧大，且安装调试方便，成本低，是模具中广泛使用的弹性元件。橡胶在受压力成本低，是模具中广泛使用的弹性元件。橡胶在受压力所产生的变形与其所收的压力不成正比的线性关系，其所产生的变形与其所收的压力不成正比的线性关系，其特性曲线如图所示。由图可知，橡胶的单位压力与橡胶特性曲线如图所示。由图可知，橡胶的单位压力与橡胶的压缩量、形状及尺寸的关系。橡胶所能产生的压力为的压缩量、形状及尺寸的关系。橡胶所能产生的压力为F=AP式中 A橡胶的横截面积（mm2）； P与橡胶压缩量有关的单位压力（MPa）。橡胶的特性曲线 选用橡胶时的计算步骤：选用橡胶时的计算步骤：根据工作行程根据工作行程s工作工作计算橡胶的自由高度计算橡胶的自由高度H自由自由。H自由自由=(3.54.0)s工作工作根据根据H自由自由计算橡胶的装配高度计算橡胶的装配高度H2。H2=(0.850.90)H自由自由在模具装配时，根据模具大小确定橡胶的断面面积。在模具装配时，根据模具大小确定橡胶的断面面积。（3）案例分析）案例分析弹性零件设计示例见表弹性零件设计示例见表2-24。2.9.3模具的闭合高度模具的闭合高度模具的闭合高度模具的闭合高度H模模是指模具在最低工作位置时，是指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。上、下模之间的距离。模具总体设计尺寸图1下模座 2、14销钉 3凹模 4卸料板 5导柱 6导套 7上模座 8橡胶9凸模固定板 10垫板 11卸料螺钉 12模柄 13凸模 15、16螺钉为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可按下式确定。一般可按下式确定。H最大最大-5H模模H最小最小+10如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度，可采如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度，可采用垫板，其厚度为用垫板，其厚度为H1。则关系式见下式。则关系式见下式。H最大最大-H1-5H模模H最小最小-H1+10案例分析案例分析1）垫圈冲裁模装配图）垫圈冲裁模装配图倒装复合模倒装复合模 案例分析案例分析1）垫圈冲裁模装配图）垫圈冲裁模装配图级进模级进模