第7章冲模结构设计 为了保证冲压工艺的顺利实施,必须用到各种类型的冲模。欲适应不同性质的冲压工 艺、不同形状尺寸与不同精度的制件、不同生产批量、不同生产效率、不同冲压设备、不 同冲模制造条件,从而取得预期的技术经济效益,在冲模结构设计上必须区别对待。 7.1冲模分类 冲压件的品种式样无穷无尽,导致冲模种类非常繁多,但通常可按以下方法分类 1.按完成的冲压工序性质分类 按完成的冲压工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、胀形模、翻边模、扩口模、 缩口模、整形模,等等。其中冲裁模是分离工序模具的总称,也是使用最多的一类模具。它 包括落料模、冲孔模、切口模、切断模、剖切模、切迦/修边模、精修模、精冲模、半精冲 模,等等,但一般概念上的冲裁模主要指落料模和冲孔模,其他分离工序模具应分别称呼。 2.按完成冲压工序的数量及组合程度分类 (1)单工序模。在压力机一次行程中完成一道工序的模具。这类模具结构相对较简单, 主要构件为凸模、凹模。 (2)级进模(也称连续模或跳步模)。模具平面上有两个或两个以上不同工作部位,压 力机一次行程中模具不同工位完成不同的工步。这些工步可以是冲裁、弯曲、拉深等基本 工序,也可以是整形,甚至是装配。如垫圈的冲裁,在第1工位上完成冲孔,条料送进到 第2工位再完成落料并同时在第1工位完成冲孔:带料的连续拉深(如碱性电池钢壳的连续 拉深)也采用了级进模。又如合页生产原来需由落料、卷管、插销钉、铆接等几副模具分别 完成,采用级进模,这些工序可以在一副模具中完成。这类模具生产的制件精度高,效率 高,便于实现自动化。现在不少企业使用了高速冲床,更显其优越性。但级进模(尤其是多 工位级进模)结构复杂,制模技术要求高 (3)复合模。压力机一次行程中,模具在运动方向的同一位置上依次或同时完成两道 或两道以上的工序。如垫圈的冲裁,利用冲孔落料复合模可以一次完成落料和冲孔。又如 筒形件可以利用落料拉深复合模,在一次行程中完成先落料后拉深。这类模具能减少设备 及人工,生产效率较高。由于不存在二次定位,故制件的精度更有保证。同级进模一样, 模具结构较复杂,制模技术要求高。 3.按模座运动导向装置分类 1)无导向模(开式模)。即上、下模之间不设导向装置,其相对运动精度只靠压力机 导轨保证。多应用于无侧向作用力的冲压成形,如间隙较大的中厚板的落料冲孔、能自动
第 7 章 冲模结构设计 为了保证冲压工艺的顺利实施，必须用到各种类型的冲模。欲适应不同性质的冲压工 艺、不同形状尺寸与不同精度的制件、不同生产批量、不同生产效率、不同冲压设备、不 同冲模制造条件，从而取得预期的技术经济效益，在冲模结构设计上必须区别对待。 7.1 冲 模 分 类 冲压件的品种式样无穷无尽，导致冲模种类非常繁多，但通常可按以下方法分类。 1. 按完成的冲压工序性质分类 按完成的冲压工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、胀形模、翻边模、扩口模、 缩口模、整形模，等等。其中冲裁模是分离工序模具的总称，也是使用最多的一类模具。它 包括落料模、冲孔模、切口模、切断模、剖切模、切边/修边模、精修模、精冲模、半精冲 模，等等，但一般概念上的冲裁模主要指落料模和冲孔模，其他分离工序模具应分别称呼。 2. 按完成冲压工序的数量及组合程度分类 (1) 单工序模。在压力机一次行程中完成一道工序的模具。这类模具结构相对较简单， 主要构件为凸模、凹模。 (2) 级进模(也称连续模或跳步模)。模具平面上有两个或两个以上不同工作部位，压 力机一次行程中模具不同工位完成不同的工步。这些工步可以是冲裁、弯曲、拉深等基本 工序，也可以是整形，甚至是装配。如垫圈的冲裁，在第 1 工位上完成冲孔，条料送进到 第 2 工位再完成落料并同时在第 1 工位完成冲孔；带料的连续拉深(如碱性电池钢壳的连续 拉深)也采用了级进模。又如合页生产原来需由落料、卷管、插销钉、铆接等几副模具分别 完成，采用级进模，这些工序可以在一副模具中完成。这类模具生产的制件精度高，效率 高，便于实现自动化。现在不少企业使用了高速冲床，更显其优越性。但级进模(尤其是多 工位级进模)结构复杂，制模技术要求高。 (3) 复合模。压力机一次行程中，模具在运动方向的同一位置上依次或同时完成两道 或两道以上的工序。如垫圈的冲裁，利用冲孔落料复合模可以一次完成落料和冲孔。又如 筒形件可以利用落料拉深复合模，在一次行程中完成先落料后拉深。这类模具能减少设备 及人工，生产效率较高。由于不存在二次定位，故制件的精度更有保证。同级进模一样， 模具结构较复杂，制模技术要求高。 3. 按模座运动导向装置分类 (1) 无导向模(开式模)。即上、下模之间不设导向装置，其相对运动精度只靠压力机 导轨保证。多应用于无侧向作用力的冲压成形，如间隙较大的中/厚板的落料冲孔、能自动
第7章冲模结构设计 导正的简单圆筒拉深/反拉深、简单对称压弯等工序。由于难以保证凸-凹模间隙均匀分布, 冲裁件上容易出现不均匀毛刺。此类模具结构简单,成本低廉,但安装调整要格外小心, 2)导向模。即上、下模之间设置了导板、导筒、导柱与导套等导向零件。有了平稳 可靠的导向装置,制件精度就有保障,模具安装调整工作也比较简单。但模具成本稍高 4.按制作模具工作零件的材料分类 (1)钢模。模具工作零件用模具钢制造。 (2)硬质合金模。模具工作零件(整体或局部)用耐磨损的硬质合金/钢结硬质合金制造 应用于某些较高硬度材料(如硬态弹簧钢片)的冲裁模、要求模具寿命长的各类模具(如高速 多工位级进模等)。但模具的加工难度较大,需要一些特殊的加工设备与工具,因此成本 较高 还有低熔点合金模、聚氨酯橡胶模、塑质模,等等。 5.按卸料方式分类 按卸料方式可分为刚性卸料模、半刚性卸料模和弹性卸料模。 6.按进、出料的操作方式分类 按进、出料的操作方式(机械化程度)可分为手动模、半自动模及自动模 7.按节制进料方式分类 按节制进料方式的不同(如定位销式、挡料销式、导正销式、侧刃式和挡板式等)也可 区分。 8.按模具零件组合通用程度分类 按模具零件组合通用程度可分为专用模(大多数模具属于此类)和组合通用模(通过零件 的组合可以冲裁出多种孔,机柜面板的冲孔模多采用此类模具)。组合通用模具多用于加工 中、小批量的冲压件 9.按模具外形尺寸分类 按模具外形尺寸的大小可分为小型模具、中型模具和大型模具 对于某一副模具,可能兼有上述几方面的特征,视场合按约定俗成区分即可,并不需 要面面俱到。模具的命名一般应冠以被加工制件的名称、工序性质和工步,如垫圈冲孔落 料复合模、托架弯曲模、外罩第2次拉深模,等等。 7.2冲模的基本结构类型 尽管冲模的结构多种多样,但一般可分解为上模和下模两个部分。上模与压力机滑块 连接并随之一起运动;下模则固定在压力机的工作台面上。下面就单工序模、复合模、级 进模3种基本类型,分别介绍其结构、工作原理、特点及应用场合
第 7 章 冲模结构设计 207 导正的简单圆筒拉深/反拉深、简单对称压弯等工序。由于难以保证凸-凹模间隙均匀分布， 冲裁件上容易出现不均匀毛刺。此类模具结构简单，成本低廉，但安装调整要格外小心。 (2) 导向模。即上、下模之间设置了导板、导筒、导柱与导套等导向零件。有了平稳 可靠的导向装置，制件精度就有保障，模具安装调整工作也比较简单。但模具成本稍高。 4. 按制作模具工作零件的材料分类 (1) 钢模。模具工作零件用模具钢制造。 (2) 硬质合金模。模具工作零件(整体或局部)用耐磨损的硬质合金/钢结硬质合金制造。 应用于某些较高硬度材料(如硬态弹簧钢片)的冲裁模、要求模具寿命长的各类模具(如高速 多工位级进模等)。但模具的加工难度较大，需要一些特殊的加工设备与工具，因此成本 较高。 还有低熔点合金模、聚氨酯橡胶模、塑质模，等等。 5. 按卸料方式分类 按卸料方式可分为刚性卸料模、半刚性卸料模和弹性卸料模。 6. 按进、出料的操作方式分类 按进、出料的操作方式(机械化程度)可分为手动模、半自动模及自动模。 7. 按节制进料方式分类 按节制进料方式的不同(如定位销式、挡料销式、导正销式、侧刃式和挡板式等)也可 区分。 8. 按模具零件组合通用程度分类 按模具零件组合通用程度可分为专用模(大多数模具属于此类)和组合通用模(通过零件 的组合可以冲裁出多种孔，机柜面板的冲孔模多采用此类模具)。组合通用模具多用于加工 中、小批量的冲压件。 9. 按模具外形尺寸分类 按模具外形尺寸的大小可分为小型模具、中型模具和大型模具。 对于某一副模具，可能兼有上述几方面的特征，视场合按约定俗成区分即可，并不需 要面面俱到。模具的命名一般应冠以被加工制件的名称、工序性质和工步，如垫圈冲孔落 料复合模、托架弯曲模、外罩第 2 次拉深模，等等。 7.2 冲模的基本结构类型 尽管冲模的结构多种多样，但一般可分解为上模和下模两个部分。上模与压力机滑块 连接并随之一起运动；下模则固定在压力机的工作台面上。下面就单工序模、复合模、级 进模 3 种基本类型，分别介绍其结构、工作原理、特点及应用场合
中压工艺与模具设计 7.21冲裁模 7211单工序冲裁模 无导向单工序冲裁模 图7.1所示为无导向简单落料模,上模由上模座1(兼有模柄的作用)与凸模2组成。小 型冲模甚至可以将模柄与凸模加工成一体,结构更简单。下模由卸料板3、导料板4、凹模 5、下模座6、定位板7组成。冲裁间隙通过手工调整,靠压力机滑块的运动精度保证 图7.1无导向简单落料模 1—上模座:2—凸模:3一卸料板:4一导料板:5—凹模:6—下模座:7一定位板 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 可以冲裁不同制件 无导向的冲裁模工作空间敞开,可以使用边角料,主要适用于试制或小批量生产,加 工对象为形状简单的中厚板冲裁件。 2.有导向单工序冲裁模 (1)导板式单工序冲裁模 图72所示为导板式简单落料模,与图7.1所示模具的最大不同之处在于卸料板9兼作 对上模运动起导向作用的导板,保证了凸模与凹模的冲裁间隙均匀。导板与凸模之间为间 隙配合,其配合间隙小于凸-凹模间隙。对于3mm时, 配合为HB8h7。凸模上行的最高位置,不能脱出导板。因此,应选用行程较小(≤20mm)的 压力机,或行程调节能满足要求的偏心压力机。这类模具只适合于小尺寸制件。对于大尺 寸制件,由于使用的设备吨位较大,行程也较大,就不宜采用。这套模具一次冲裁能冲下
208 冲压工艺与模具设计 7.2.1 冲裁模 7.2.1.1 单工序冲裁模 1. 无导向单工序冲裁模 图 7.1 所示为无导向简单落料模，上模由上模座 1(兼有模柄的作用)与凸模 2 组成。小 型冲模甚至可以将模柄与凸模加工成一体，结构更简单。下模由卸料板 3、导料板 4、凹模 5、下模座 6、定位板 7 组成。冲裁间隙通过手工调整，靠压力机滑块的运动精度保证。 图 7.1 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 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， 可以冲裁不同制件。 无导向的冲裁模工作空间敞开，可以使用边角料，主要适用于试制或小批量生产，加 工对象为形状简单的中/厚板冲裁件。 2. 有导向单工序冲裁模 (1) 导板式单工序冲裁模 图 7.2 所示为导板式简单落料模，与图 7.1 所示模具的最大不同之处在于卸料板 9 兼作 对上模运动起导向作用的导板，保证了凸模与凹模的冲裁间隙均匀。导板与凸模之间为间 隙配合，其配合间隙小于凸-凹模间隙。对于 t＜0.8mm 的薄料，配合为 H6/h5；t＞3mm 时， 配合为 H8/h7。凸模上行的最高位置，不能脱出导板。因此，应选用行程较小(≤20mm)的 压力机，或行程调节能满足要求的偏心压力机。这类模具只适合于小尺寸制件。对于大尺 寸制件，由于使用的设备吨位较大，行程也较大，就不宜采用。这套模具一次冲裁能冲下
第7章冲模结构设计 两个相同的零件,俗称一落二,能有效提高生产效率。 图材料H62 排样图 二 图7.2导板式落料模 1一止动销:2一模柄:3一上模座:4、8—内六角螺钉:5—垫板:6—凸模: 7一凸模固定板:9—导板:10—导料板:11一承料板:12一螺钉:13-凹模 14—圆柱销:15—下模座:16-固定挡料销:17—止动销 (2)导柱式单工序落料模 对于精度要求较高,生产批量较大的冲裁件,多采用有导柱的模具。最少配备两组导 柱-导套,工作时,上下模之间由导柱、导套进行导向,导向精度高,运动平稳、可靠。这 类模具结构比较完善,应用最广泛。 图7、3所示为典型的导柱式落料模,导柱、导套采用后置式结构,便于工人操作,导 套与导柱分别与上、下模座紧配,导柱与导套之间为间隙配合,常采用H6/h5或H7/h6 导柱与导套的入口部均有较大圆角,即使上、下模脱开(如在冲压行程的上死点),再闭合 时仍能很容易导入,方便了对压力机的选择。这一点优于导板式模具。 这套模具采用了由卸料板9、卸料弹簧2与卸料螺钉3组成的弹性卸料装置和由安装 在下模座12下的橡皮14、顶杆13与顶件板11组成的由下向上的弹性顶件装置。在冲压 过程中,不论对条料还是冲裁件均有良好的压平作用,得到的制件比较平整。特别适合于 冲裁厚度较薄、材质较软的制件。当然,如果是冲孔模可以取消下弹性顶料装置,凹模采 用下排式结构,模具可以相应简单些
第 7 章 冲模结构设计 209 两个相同的零件，俗称一落二，能有效提高生产效率。 图 7.2 导板式落料模 1—止动销；2—模柄；3—上模座；4、8—内六角螺钉；5—垫板；6—凸模； 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 (2) 导柱式单工序落料模 对于精度要求较高，生产批量较大的冲裁件，多采用有导柱的模具。最少配备两组导 柱-导套，工作时，上下模之间由导柱、导套进行导向，导向精度高，运动平稳、可靠。这 类模具结构比较完善，应用最广泛。 图 7.3 所示为典型的导柱式落料模，导柱、导套采用后置式结构，便于工人操作，导 套与导柱分别与上、下模座紧配，导柱与导套之间为间隙配合，常采用 H6/h5 或 H7/h6。 导柱与导套的入口部均有较大圆角，即使上、下模脱开(如在冲压行程的上死点)，再闭合 时仍能很容易导入，方便了对压力机的选择。这一点优于导板式模具。 这套模具采用了由卸料板 9、卸料弹簧 2 与卸料螺钉 3 组成的弹性卸料装置和由安装 在下模座 12 下的橡皮 14、顶杆 13 与顶件板 11 组成的由下向上的弹性顶件装置。在冲压 过程中，不论对条料还是冲裁件均有良好的压平作用，得到的制件比较平整。特别适合于 冲裁厚度较薄、材质较软的制件。当然，如果是冲孔模可以取消下弹性顶料装置，凹模采 用下排式结构，模具可以相应简单些
中压工艺与模具设计 制件图 图7.3导柱式落料模 —上模座:2一卸料弹簧:3—卸料螺钉:4—模柄;5一止转销:;6—垫板 7—凸模固定板:8—落料凸模:9—卸料板:10—落料凹模:11-顶件板;12一下模座 13—顶杆:14—橡皮:15—导柱:16—导套:17一固定挡料销:18-导料销 721.2复合冲裁模 复合冲裁模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(顺)装式复合模和倒装式复合模。一般把凹模装 在下模的称为正装式复合模,反之则为倒装式复合模 1.正装式复合模 图74所示为正装式落料冲孔复合模,凸凹模6装在上模,凹模8和凸模1l装在下模 工作时,坯料以导料销13和挡料销12定位。上模下行,凸凹模外形和凹模相互作用,完 成落料,继而冲孔凸模与凸凹模内孔相互作用,完成冲孔。卡在凹模中的制件由顶件装置 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性顶料器组成。上模上行, 被压缩的弹性元件恢复,把卡在凹模中的制件顶出凹模面。由于弹性顶料器装在下模座底 下,弹性元件(一般为橡皮或弹簧)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2、推 板3和推杆4组成。上模上行至接近上死点,把废料推出(参见图1.25)。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,清除比较麻烦。尺寸较小者,可以用压缩空气吹走。搭边料由弹压卸料装置卸下
210 冲压工艺与模具设计 图 7.3 导柱式落料模 1—上模座；2—卸料弹簧；3—卸料螺钉；4—模柄；5—止转销；6—垫板； 7—凸模固定板；8—落料凸模；9—卸料板；10—落料凹模；11—顶件板；12—下模座； 13—顶杆；14—橡皮；15—导柱；16—导套；17—固定挡料销；18—导料销 7.2.1.2 复合冲裁模 复合冲裁模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(顺)装式复合模和倒装式复合模。一般把凹模装 在下模的称为正装式复合模，反之则为倒装式复合模。 1. 正装式复合模 图 7.4 所示为正装式落料冲孔复合模，凸凹模 6 装在上模，凹模 8 和凸模 11 装在下模。 工作时，坯料以导料销 13 和挡料销 12 定位。上模下行，凸凹模外形和凹模相互作用，完 成落料，继而冲孔凸模与凸凹模内孔相互作用，完成冲孔。卡在凹模中的制件由顶件装置 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性顶料器组成。上模上行， 被压缩的弹性元件恢复，把卡在凹模中的制件顶出凹模面。由于弹性顶料器装在下模座底 下，弹性元件(一般为橡皮或弹簧)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 2、推 板 3 和推杆 4 组成。上模上行至接近上死点，把废料推出(参见图 1.25)。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，清除比较麻烦。尺寸较小者，可以用压缩空气吹走。搭边料由弹压卸料装置卸下
第7章冲模结构设计 图7.4正装式落料冲孔复合模 旋入式模柄:2一打杆:3一推板:4一推杆:5—卸料螺钉:6—凸凹模:7一卸料板 8一凹模:9一顶件块:10—带肩顶杆:11—凸模:12—挡料销:13—导料销 从上述工作过程可以看出,正装式复合模工作时,坯料是在压紧的状态下分离,冲出 的制件平直度较高,较适用于材质较软或厚度较薄的平直度要求较高的冲裁件。但分离后 的制件容易和废料混在一起,影响操作从而影响了生产率。 2.倒装式复合模 图7.5所示为倒装式落料冲孔复合模。凸凹模18装在下模,凹模17和凸模15、16装 在上模。这种结构的优点是便于翻转条料、往复冲裁,实现对排排样,冲模的安装调试也 较方便。缺点是冲裁完成后,制件掉在工作区,出件不够安全,在无气源冲压车间使用会 在一定程度上影响生产效率 m 制件图 图7.5倒装式落料冲孔复合模 导柱:3—弹簧:4—卸料板:5—活动挡料销:6一导套:7—凸模固定板 8一上模座:9—推件块:10—连接推杆:11—推板:12一打杆:13-凸缘模柄 一垫板:15、16一凸模:17—凹模:18—凸凹模:19—固定板:20—导料销
第 7 章 冲模结构设计 211 图 7.4 正装式落料冲孔复合模 1—旋入式模柄；2—打杆；3—推板；4—推杆；5—卸料螺钉；6—凸凹模；7—卸料板； 8—凹模；9—顶件块；10—带肩顶杆；11—凸模；12—挡料销；13—导料销 从上述工作过程可以看出，正装式复合模工作时，坯料是在压紧的状态下分离，冲出 的制件平直度较高，较适用于材质较软或厚度较薄的平直度要求较高的冲裁件。但分离后 的制件容易和废料混在一起，影响操作从而影响了生产率。 2. 倒装式复合模 图 7.5 所示为倒装式落料冲孔复合模。凸凹模 18 装在下模，凹模 17 和凸模 15、16 装 在上模。这种结构的优点是便于翻转条料、往复冲裁，实现对排排样，冲模的安装调试也 较方便。缺点是冲裁完成后，制件掉在工作区，出件不够安全，在无气源冲压车间使用会 在一定程度上影响生产效率。 图 7.5 倒装式落料冲孔复合模 1—下模座；2—导柱；3—弹簧；4—卸料板；5—活动挡料销；6—导套；7—凸模固定板； 8—上模座；9—推件块；10—连接推杆；11—推板；12—打杆；13—凸缘模柄； 14—垫板；15、16—凸模；17—凹模；18—凸凹模；19—固定板；20—导料销
中压工艺与模具设计 倒装式复合模通常直接利用压力机的刚性打杆装置(由打杆12、推板11、连接推杆10 和推件块9组成)进行推件,把卡在凹模与凸模之间的制件推下。冲孔废料直接由凸模从凸 凹模内孔推下,容易与制件分离,为安装自动送料装置提供了有利条件。但如果采用直壁 刃口,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 坯料的定位靠导料销20和活动挡料销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,上端面与板料平齐。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,坯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1>0.3mm的板料。若上模采用弹性推件装置,也可用于冲裁 材质较软的或<0.3mm的板料,得到平直度精度较高的冲裁件。 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。一般情况下,制件 平整度要求较低和制件外形尺寸较大时,优先采用倒装结构 正装式复合模还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件,而倒装式复合模不宜冲裁孔边距离 较小的冲裁件。 72.1.3级进冲裁模 级进冲裁模的工位较多,一些复杂制件可以多达10多个工位(见7.5节)。除简单的级 进模可以靠手工送料外,大多数级进模都配有自动送料装置。自动送料步距的准确性不很 高,为了达到准确定位,级进模都设置有不同形式的定位机构和导向装置。根据定位机构 的特征,级进模有以下几种典型结构 1.用导正销定位的级进模 图7.6所示为挡料销和导正销定位的级进模,第1工位先冲孔,之后条料进给,将孔 送入第2工位,靠挡料销5初定位,再经导正销6导正落料:同时,第1工位又在条料上 冲孔。如此继续下去,即可完成冲压加工。对坯料来说,在两个工位完成冲裁,对模具来 说,除开初一个行程外,每次行程可得到一个制件 制件图排样图 的)中日 送料方向 图7.6挡料销和导正销定位的级进模 1一模柄:2一上模座:3一冲孔凸模:4—落料凸模:5一挡料销;6一导正销 7一导板兼导料板、卸料板:8—凹模:9一下模座:10—始用挡料销
212 冲压工艺与模具设计 倒装式复合模通常直接利用压力机的刚性打杆装置(由打杆 12、推板 11、连接推杆 10 和推件块 9 组成)进行推件，把卡在凹模与凸模之间的制件推下。冲孔废料直接由凸模从凸 凹模内孔推下，容易与制件分离，为安装自动送料装置提供了有利条件。但如果采用直壁 刃口，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。 坯料的定位靠导料销 20 和活动挡料销 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，上端面与板料平齐。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，坯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 t＞0.3mm 的板料。若上模采用弹性推件装置，也可用于冲裁 材质较软的或 t＜0.3mm 的板料，得到平直度精度较高的冲裁件。 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。一般情况下，制件 平整度要求较低和制件外形尺寸较大时，优先采用倒装结构。 正装式复合模还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件，而倒装式复合模不宜冲裁孔边距离 较小的冲裁件。 7.2.1.3 级进冲裁模 级进冲裁模的工位较多，一些复杂制件可以多达 10 多个工位(见 7.5 节)。除简单的级 进模可以靠手工送料外，大多数级进模都配有自动送料装置。自动送料步距的准确性不很 高，为了达到准确定位，级进模都设置有不同形式的定位机构和导向装置。根据定位机构 的特征，级进模有以下几种典型结构。 1. 用导正销定位的级进模 图 7.6 所示为挡料销和导正销定位的级进模，第 1 工位先冲孔，之后条料进给，将孔 送入第 2 工位，靠挡料销 5 初定位，再经导正销 6 导正落料；同时，第 1 工位又在条料上 冲孔。如此继续下去，即可完成冲压加工。对坯料来说，在两个工位完成冲裁，对模具来 说，除开初一个行程外，每次行程可得到一个制件。 图 7.6 挡料销和导正销定位的级进模 1—模柄；2—上模座；3—冲孔凸模；4—落料凸模；5—挡料销；6—导正销； 7—导板兼导料板、卸料板；8—凹模；9—下模座；10—始用挡料销
第7章冲模结构设计 为保证首件的正确定距,导料板7上设置了始用挡料销10。首件冲孔时,推压始用挡 料销,使它伸出来抵住条料的前端(不推压时,它在弹簧的作用下缩回)。挡料销5只起初 定位作用,导正销6与落料凸模4有很高的位置精度,经它导正后可以保证制件上的孔与 外圆的相对位置精度。导板7不仅起导向作用,还兼有导料及卸料作用。这副模具的特点 是结构简单、实用、效率比较高,应用较多。缺点是不能用自动送料装置 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),可在条料的两侧冲 出工艺孔,利用装在凸模固定板上的导正销进行导正 在图76的基础上加以改进即可成为一副具有自动挡料裝置的级进模如图77所示) 自动挡料装置由挡料杆3、冲搭边凸模1和冲搭边凹模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3次及以后的送进,由自动挡料装置定位。挡料杆始终不 离开凹模的上平面,使得送料时,搭边被挡料杆挡住而定距,在冲孔、落料的同时,凸模 1和凹模2把搭边冲出一个缺口,条料可以在下一次冲裁时继续送进一个步距。这可以看 作是一种侧刃变形至中间位置的定距方式。另外,该模具设有侧压装置,把条料压向对边 使条料送进方向更为准确。这种挡料方式方便了安装自动送料装置,便于实现自动化生产 缺点是模具结构稍复杂,尺寸较大,加工成本较高。 制件图 ++日 ) 图7.7具有自动挡料装置的级进模 1一冲搭边凸模:2一冲搭边凹模:3一挡料杆 2.用侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的工作原理如图78所示。在凸模固定板上,除装有制件需要的冲孔、落料 凸模外,还装有侧刃(也称侧刀,用来在条料边缘冲切定距用台阶的专用凸模)。在压力机 的每一次行程中,侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于步距的料(A=A′),使坯料形成前窄 后宽。导料板在与侧刃相对应的位置设置有凸肩(导料宽度在这里由宽变窄),只有在坯料 的宽度变窄后,条料才能向前送进,从而保证了每冲裁一次送进一个步距
第 7 章 冲模结构设计 213 为保证首件的正确定距，导料板 7 上设置了始用挡料销 10。首件冲孔时，推压始用挡 料销，使它伸出来抵住条料的前端(不推压时，它在弹簧的作用下缩回)。挡料销 5 只起初 定位作用，导正销 6 与落料凸模 4 有很高的位置精度，经它导正后可以保证制件上的孔与 外圆的相对位置精度。导板 7 不仅起导向作用，还兼有导料及卸料作用。这副模具的特点 是结构简单、实用、效率比较高，应用较多。缺点是不能用自动送料装置。 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)，可在条料的两侧冲 出工艺孔，利用装在凸模固定板上的导正销进行导正。 在图 7.6 的基础上加以改进即可成为一副具有自动挡料装置的级进模(如图 7.7 所示)， 自动挡料装置由挡料杆 3、冲搭边凸模 1 和冲搭边凹模 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 3 次及以后的送进，由自动挡料装置定位。挡料杆始终不 离开凹模的上平面，使得送料时，搭边被挡料杆挡住而定距，在冲孔、落料的同时，凸模 1 和凹模 2 把搭边冲出一个缺口，条料可以在下一次冲裁时继续送进一个步距。这可以看 作是一种侧刃变形至中间位置的定距方式。另外，该模具设有侧压装置，把条料压向对边， 使条料送进方向更为准确。这种挡料方式方便了安装自动送料装置，便于实现自动化生产。 缺点是模具结构稍复杂，尺寸较大，加工成本较高。 图 7.7 具有自动挡料装置的级进模 1—冲搭边凸模；2—冲搭边凹模；3—挡料杆 2. 用侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的工作原理如图 7.8 所示。在凸模固定板上，除装有制件需要的冲孔、落料 凸模外，还装有侧刃(也称侧刀，用来在条料边缘冲切定距用台阶的专用凸模)。在压力机 的每一次行程中，侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于步距的料(A=A′)，使坯料形成前窄 后宽。导料板在与侧刃相对应的位置设置有凸肩(导料宽度在这里由宽变窄)，只有在坯料 的宽度变窄后，条料才能向前送进，从而保证了每冲裁一次送进一个步距
中压工艺与模具设计 非样图 d 图7.8侧刃定距的冲孔落料级进模 1一冲孔凸模:2一落料凸模:3一卸料板:4—凹模:5—侧刃:6—侧刃挡板 需要说明的是,采用单侧刃定距存在一个问题,就是当条料冲到最后一件时,条料的 宽边已冲完,条料上没有定位台阶,不能有效定位。所以最后一件冲裁件可能出废品。这 样的话,如果级进模有n个工位,那么将有(n-1)个工序件由于失去准确定位而报废。采 用双侧刃结构(两个侧刃错开排列,一个侧刃排在第1工位或其后面的侧边,另一个侧刃排 在最后一个工位或其后面的侧边)可以避免条料末端的浪费。但由于增加了1个侧刃,坯料 宽度需增加,可能又降低了材料利用率。也有将双侧刃并排布置,其目的是为了送料时条 料不致歪斜,以提髙送料精度。如需考虑凹模的强度问题,侧刃可以设置得离凹模型孔远 些,这样又可能会增加模具的外形尺寸,设计时应综合考虑。侧刃冲裁时是单边受力, 为平衡侧向力,模具上一般设置侧刃挡块(板料较薄的情况下也可以不用) 比较上述两种定位方法的级进模不难看出,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,因而起不了正确导正和定位作用;窄长形的制件,由于步距小 而不宜安装始用挡料销(没有容纳空间):尺寸不大的落料凸模安装导正销将影响凸模强度。 因此,挡料销加落料凸模上设导正销定位的级进模,一般适用于1>0.3mm、有足够硬度的 冲裁件和步距与落料凸模尺寸稍大的场合。否则,宜用侧刃定位。侧刃定位的级进模不存 在上述问题,生产效率比较高,定位准确,但材料消耗较多,冲裁力增大,模具比较复杂。 对于精度要求较高的冲裁件或工位数较多的模具,可以采用既有侧刃定位又有导正销 定位(双重方法)。 72.14精密冲裁模 1.精密冲裁模的结构特点 一般意义上的精密冲裁模(简称精冲模)使用的压力机为精冲压力机。精冲压力机具有 导向精度高、刚性好和吨位大等特点。它能提供互不干涉并能各自调节的3种压力,即进
214 冲压工艺与模具设计 图 7.8 侧刃定距的冲孔落料级进模 1—冲孔凸模；2—落料凸模；3—卸料板；4—凹模；5—侧刃；6—侧刃挡板 需要说明的是，采用单侧刃定距存在一个问题，就是当条料冲到最后一件时，条料的 宽边已冲完，条料上没有定位台阶，不能有效定位。所以最后一件冲裁件可能出废品。这 样的话，如果级进模有 n 个工位，那么将有(n－1)个工序件由于失去准确定位而报废。采 用双侧刃结构(两个侧刃错开排列，一个侧刃排在第 1 工位或其后面的侧边，另一个侧刃排 在最后一个工位或其后面的侧边)可以避免条料末端的浪费。但由于增加了 1 个侧刃，坯料 宽度需增加，可能又降低了材料利用率。也有将双侧刃并排布置，其目的是为了送料时条 料不致歪斜，以提高送料精度。如需考虑凹模的强度问题，侧刃可以设置得离凹模型孔远 一些，这样又可能会增加模具的外形尺寸，设计时应综合考虑。侧刃冲裁时是单边受力， 为平衡侧向力，模具上一般设置侧刃挡块(板料较薄的情况下也可以不用)。 比较上述两种定位方法的级进模不难看出，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，因而起不了正确导正和定位作用；窄长形的制件，由于步距小 而不宜安装始用挡料销(没有容纳空间)；尺寸不大的落料凸模安装导正销将影响凸模强度。 因此，挡料销加落料凸模上设导正销定位的级进模，一般适用于 t＞0.3mm、有足够硬度的 冲裁件和步距与落料凸模尺寸稍大的场合。否则，宜用侧刃定位。侧刃定位的级进模不存 在上述问题，生产效率比较高，定位准确，但材料消耗较多，冲裁力增大，模具比较复杂。 对于精度要求较高的冲裁件或工位数较多的模具，可以采用既有侧刃定位又有导正销 定位(双重方法)。 7.2.1.4 精密冲裁模 1. 精密冲裁模的结构特点 一般意义上的精密冲裁模(简称精冲模)使用的压力机为精冲压力机。精冲压力机具有 导向精度高、刚性好和吨位大等特点。它能提供互不干涉并能各自调节的 3 种压力，即进
第7章冲模结构设计 行冲裁的冲裁力、齿形压边圈的压边力和推板的反顶力。压力机的速度较慢并能调节,滑 块的上死点、下死点位置能精确控制。 常用的精冲模有两种结构类型(凸模固定式与凸模活动式)。精冲模的典型结构虽然与 普通复合冲裁模相似(图79),但其结构较为特殊,特点如下(参见28节) (a)普通复合冲裁模(b)凸模活动式精冲模c)凸模固定式精冲模 图7.9精冲模和普通复合冲裁模的比较 (1)有齿圈压板,材料在压板和凹模、反压板和凸模的夹持下实现冲裁。工艺要求压 边力和反压力大于卸料力和顶件力,以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求 因此精冲模具受力比普通冲模大,刚性要求更高 (2)冲裁完毕模具开启时,反压板将制件从凹模内顶出,压边圈将废料从凸模上卸下, 不需要另外的顶件和卸料装置。 (3)由于上出料,凸、凹模孔的深度不需要通过凸、凹模整个高度,可使凸、凹模和 模座更坚固。 (4)导向精度要求很高,必须采用滚珠式导柱、导套。大一些的模具常采用4组导柱、 导套导向 (5)上、下模座的厚度比一般冲裁模大很多,以保证模具的稳定性 2.专用精冲压力机上用的精冲模 图7.⑩0所示为凸模固定式精冲模。落料凹模5及冲孔凸模η固定在下模上,凸凹模 固定在上模上。模具的齿圈压板4的压边力由压力机的上柱塞1通过推杆2传递,顶板6 的反压力则由精冲压力机的下柱塞10通过顶块9与顶杆8传递。上、下柱塞一般采用液压 传动。 图7.∏1所示为凸模活动式精冲模。落料凹模3及冲孔凸模2固定在上模上,齿圈压板 4固定在下模上。凸凹模5可以在模架中上下移动,它是由在精冲压力机下工作台面中的 滑块6驱动的。精冲时,由上模的下压产生压边力,由上柱塞1通过推杆传递给推板产生 反压力,由滑块6带动凸凹模5向上运动时产生冲裁力 3.简易精冲模 精冲压力机结构复杂,价格昂贵,所见不多。在不具备精冲压力机的条件下,可以利 用一般的压力机进行改装,装上液压系统成为简易精冲压力机,这样得到的压力可调,且
第 7 章 冲模结构设计 215 行冲裁的冲裁力、齿形压边圈的压边力和推板的反顶力。压力机的速度较慢并能调节，滑 块的上死点、下死点位置能精确控制。 常用的精冲模有两种结构类型(凸模固定式与凸模活动式)。精冲模的典型结构虽然与 普通复合冲裁模相似(图 7.9)，但其结构较为特殊，特点如下(参见 2.8 节)。 图 7.9 精冲模和普通复合冲裁模的比较 (1) 有齿圈压板，材料在压板和凹模、反压板和凸模的夹持下实现冲裁。工艺要求压 边力和反压力大于卸料力和顶件力，以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求。 因此精冲模具受力比普通冲模大，刚性要求更高。 (2) 冲裁完毕模具开启时，反压板将制件从凹模内顶出，压边圈将废料从凸模上卸下， 不需要另外的顶件和卸料装置。 (3) 由于上出料，凸、凹模孔的深度不需要通过凸、凹模整个高度，可使凸、凹模和 模座更坚固。 (4) 导向精度要求很高，必须采用滚珠式导柱、导套。大一些的模具常采用 4 组导柱、 导套导向。 (5) 上、下模座的厚度比一般冲裁模大很多，以保证模具的稳定性。 2. 专用精冲压力机上用的精冲模 图 7.10 所示为凸模固定式精冲模。落料凹模 5 及冲孔凸模 7 固定在下模上，凸凹模 3 固定在上模上。模具的齿圈压板 4 的压边力由压力机的上柱塞 1 通过推杆 2 传递，顶板 6 的反压力则由精冲压力机的下柱塞 10 通过顶块 9 与顶杆 8 传递。上、下柱塞一般采用液压 传动。 图 7.11 所示为凸模活动式精冲模。落料凹模 3 及冲孔凸模 2 固定在上模上，齿圈压板 4 固定在下模上。凸凹模 5 可以在模架中上下移动，它是由在精冲压力机下工作台面中的 滑块 6 驱动的。精冲时，由上模的下压产生压边力，由上柱塞 1 通过推杆传递给推板产生 反压力，由滑块 6 带动凸凹模 5 向上运动时产生冲裁力。 3. 简易精冲模 精冲压力机结构复杂，价格昂贵，所见不多。在不具备精冲压力机的条件下，可以利 用一般的压力机进行改装，装上液压系统成为简易精冲压力机，这样得到的压力可调，且
