第8章冲压模具设计讲义

《第8章冲压模具设计讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章冲压模具设计讲义（176页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第8章 冲压模具设计,8.1 典型模具结构及其组合,1导柱 2导套 3挡料销 4模柄 5凸模 6上模板 7凸模固定板 8刚性卸料板 9凹模 10下模板,图8-1 导柱式简单落料模,1.典型模具的结构组成 各种类型冲模复杂程度不同，所含零件各有差异。但如图8-1所示,根据其作用,典型冲压模具由如下五部分组成。 (1)工作零件 直接使被加工材料变形、分离的模具零件，如凸模、凹模、凸凹模等。,(2)定位零件 控制条料的送进方向和送料进距，确保条料在冲模中正确位置的零件，有挡料销、导正销、导尺、定位销、定位板、导料板、侧压板和侧刃等。,(3)压料、卸料与顶料零件 将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压

2、工序顺利进行的零件称为卸料与顶料零件。如冲裁模的卸料板、顶出器、废料切刀等；防止毛坯发生失稳起皱或保证制件平整的零件称为压料零件,如拉深模中的压边圈等。,(4)导向零件 保证上、下模精确运动，凸、凹模间隙均匀的零件。如导柱、导套、导筒等。 (5)固定零件 使上述四类零件联接和固定在一起，构成整体，保证各零件的相互位置，并使冲模能安装在压力机上的零件。如上、下模板、模柄、凸、凹模固定板、垫板、限位器、螺钉、销钉等。,2.典型模具的组合方式 典型模具的组合方式有：单工序模、级进 模和复合模。 (1)单工序模 在压机一次冲压行程内，完成一 道工序的模具。,(2)复合模 如图8-2和图8-3所示,在压

3、机一次行程内，在同一工位完成两道以上工序的模具。 (3)级进模 如图8-4所示,在压机一次冲程内，在模具不同工位上完成多道冲压工序的模具,也称连续模。,图8-2 落料拉深复合模,1凸模；2 凹模；3上模固定板；4、16垫板； 5上模板；6模柄； 7推杆；8推块； 9推销；10顶件块； 11、18活动挡料销； 12固定挡料销； 13卸料板；14凸凹模；15下模固定板； 17下模板；19弹簧 图8-3 垫圈复合冲裁模,1-挡料杆； 2、4、8凹模；3、6、7凸模； 5导正销； 9始用挡料销；10螺钉； 11弹簧片； 12侧压块 图84 落料冲孔级进模,(3)不同类型模具的优缺点比较 1)单工序模、

4、级进模和复合模的比较 单工序模、级进模和复合模的优缺点比较见表8-1 。,表8-1 三种模具的简单比较,2)正装和倒装复合模比较 见表8-2。,表8-2 复合模正装和倒装比较,8.2 复合模与级进模的典型结构,1. 复合模的典型结构 图8-5为拉深翻边复合模。毛坯为一带浅法兰边的拉深件，底部已冲一孔。工作时利用毛坯的浅拉深部位形状定位，不采用定位销和挡料销。在压力机一次行程中实现毛坯法兰外部拉深和内部翻边。,图8-5 拉深翻边复合模,图8-6为正装复合模。凹模2被螺钉紧固后，凸模5通过凸模固定板3亦被紧固，这样凸模与凹模有较好的同轴度。靠弹性卸料板6卸料，冲孔废料由推杆9推出。,1-顶件杆；

5、2-落料凹模； 3-凸模固定板； 4-推件块； 5-冲孔凸模； 6-卸料板； 7-凸凹模； 8-模柄； 9-推件杆,图8-6 垫圈复合冲裁模（正装）,如图8-7所示，拉深凸模3的刃面稍低于落料凹模12刃面约一个料厚，以使落料完毕后才进行拉深。同样凸模10的刃面也应设计成使拉深完毕后才进行冲孔。,图8-7 落料拉深冲孔复合模,如图8-8所示，凸凹模5与凹模6由固定板7固定并保证它们的同轴度。凸模3轻轻压合在凸凹模1内以螺纹拧紧在模柄4上。这样不仅装拆容易，而且易于保证它们的同轴度。翻边前的拉深高度由垫片2调整控制，以保证翻边制件的高度合格。,1-凸凹模；2-垫片； 3-凸模；4-模柄； 5-凸凹

6、模； 6-凹模；7-固定板,图8-8 落料、拉深、冲孔、翻边复合模,表8-3 多工序组合复合模示例,表8-3列出了常见多工序复合模示例,2.级进模的典型结构 图8-9为级进模结构。工序:切口、拉深、二次拉深、三次拉深、整形、分离。切口凸模13和落料凸模2与上模板均以球面接触。凸模修磨后会变短，分别装有螺塞11、12、和螺塞1、3来调节其高度。凹模23修磨后可由螺塞20、21调节。拉深凸模10、8顶面分别有斜楔6能调节凸模高度来调节首次和二次拉深件高度。采用手工送料，由目测预定位，然后分别由压边圈9、凸模4及导正销22插入毛坯中定位。,图89 级进拉深模,表8-4 多工序组合级进模示例,表8-4

7、列出了常见多工序组合级进模中的实例。,3 级进模冲压工序设计 （1）工序安排的原则 1）冲裁件避免用复杂形状的凸模。宁可增加工序，以简化凸模形状。 2）“ ”形件分为两次冲出，如图8-10，避免材料拉长，冲出工件尺寸不一。,后工序 b) 前工序 图8-10 形件弯曲工序,3）成形品质高的工件加整形工序。 4）废料如连续，应增加切断工序。 5）薄料采用导正销，可不要侧刃切 边。厚料为避免导正销切断，需要侧 刃切边。 6）有严格相对位置要求的局部内、 外形，应考虑在同一工位上冲出，以 保持精度。如果确有困难需分解为两 个工位时，最好放在两个相邻工位。,2.工序顺序的安排 1)对于纯冲裁级进模，原则

8、上先冲孔，随后再冲切外形余料，最后再从条料上冲下完整的工件。应保持条料载体的足够强度，能在冲压时准确无误送进。,2)冲裁弯曲级进模，先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料再弯曲，弯曲后冲靠近弯边的孔和侧面有孔位精度要求的侧壁孔。最后分离冲下零件。 3)冲裁拉深级进模，先设切口工序，再拉深，最后从条料上冲下工件。 4) 带有拉深、弯曲的工件，先拉深，再冲切周边的余料，随后进行弯曲加工。,5)对于带有压印的工件，为了便于金属流动和减少压印力，压印部位周边余料要适当切除，然后压印，最后精确冲切余料。若压印部位还有孔，原则上应在压印后再冲孔。 6)对于带有压印、弯曲的工件，原则上是先压印，然后冲切余料，再进行

9、弯曲加工。,8.3 主要零部件结构设计,8.3.1 工作零件,1.凸模 (1)凸模结构型式与固定方法 图8-11列举了凸模固定方法。,a)凸缘固定；b）铆接固定； c) d）e）f）g）螺钉固定； h）环氧树脂固定； i）钢球固定； j）定位销固定； k）小孔冲裁凸模固定方式 图8-11 凸模的固定形式,常见的圆形凸模结构及固定方法如图8-11a所示。为了增加凸模的强度和刚度，凸模做成台阶式，台阶处圆滑过渡，以避免应力集中。中间台阶与凸模固定板过渡配合（H7/m6）。这种凸模一般用于d=830mm。,冲d=18mm小圆孔凸模，可采用图8-11b所示固定方法。固定部分做成直通式，淬火时尾端回火，

10、装配后铆开磨平。 容易损坏的凸模可做成快换式凸模结构，其固定方法如图8-11f、g所示。固定部分采用极小的间隙配合（H7/h6）。,如图8-11k所示,在厚板上冲小孔时，细小凸模容易折断。为提高凸模抗弯能力，可将小凸模装在护套里，然后再将护套固定在凸模固定板上。这种凸模叫做护套式凸模。,冲大圆孔或落大件用的凸模，可采用图8-12的结构。用窝孔定位，采用过渡配合，再用螺钉紧固。为减少磨削面积，凸模外圆非工作部分要车小，端面加工成凹坑形式。如图8-13,大圆凸模可采用镶块。镶块采用工具钢并进行热处理。为减少磨削面积，将中部挖成空心。,1模板；2凸模 图8-12 大圆凸模,1凸模固定座；2凸模镶块

11、图8-13 镶块式凸模,如图8-14,还有一种薄刃口组合圆凸模。它由刃口1和本体2组成。相互间采用螺钉或其他连接方式紧固。刃口材料与一般凸模相同；本体用普通材料，本体部分可不进行热处理。 非圆形凸模，可将其固定部分做成圆柱形（图8-15）或长方形（图8-16）。若非圆形凸模固定部分采用圆柱形，应有防止转动的结构，如图8-17的止动销钉，或采用止动面。,1薄刃口凸模；2凸模本体；3凸模固定板 图8-14 薄刃口组合凸模,图8-15 非圆凸模的柱形固定,图8-16 非圆凸模的长方形固定,图8-17 防转动的止动销,具有复杂外形的凸模应设计成直通式（图8-18），以便于成形磨削或线切割加工，采用铆接

12、固定方式。如凸模横断面足够大，可采用图8-19所示的固定方式。,图8-18 直通式凸模,图8-19 直通式凸模的固定,较小的凸模、冲多孔的凸模或冲薄板的凸模还可采用低熔点合金(图8-20）或环氧树脂固定（图8-11h）。这两种方法不如机械法紧固，但模具制造和装配大为简化。,图8-20 低熔点合金浇注固定,(2)凸模长度的确定 凸模长度一般根据模具结构来确定。采用固定卸料板和导尺的模具结构时（图8-21），其凸模长度用下列公式计算：,图8-21 凸模长度的确定,L=h1+h2+h3+h4+h 式中: L凸模长度； h1凸模固定板厚度； h2卸料板厚度； h3导料板厚度； h4入凹模深度(0.51

13、)； h 附加长度，包括凸模修磨量及闭合状态下卸料板到固定板之间的安全距离。一般h1520mm。,(3)凸模强度校核 凸模长度确定后，一般不做强度校核，但对于细长的或冲厚料的凸模，为防止纵向失稳和折断，应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。,2.凹模 (1)凹模结构形式与固定方法 有整体和组合式凹模两种形式。 图8-22为整体凹模，其外形可做成矩形或圆形，用螺钉和销钉直接固定在模板上。整体凹模制造简单，但材料费用高。图8-23为组合式凹模,这种结构可节约贵重的模具材料，当凹模损坏后易于维修更换。,图8-22 整体式凹模,1凹模固定板；2凹模 图8-23 组合式凹模,(2)凹模的刃口形式 图8-2

14、4为凹模刃口常见形式。a、e为直壁形，刃口强度高，刃磨后尺寸不变，制造方便。但易积存工件或废料，凹模胀力、推件力和孔壁磨损大；修磨量大，总寿命较低。该形式的凹模刃口适用于冲裁精度高、厚度大的工件。a适用于圆形或矩形件；e适用于较复杂的工件。,图8-24 凹模刃口形式,b、c、d为锥形刃口，孔内不易积存工件或废料，孔壁所受的胀力、摩擦力小，凹模磨损及刃磨量小，但强度较低，且尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单、精度要求不高和较薄的冲裁件。c适用较复杂的冲裁件；d用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。 f为凸台式凹模，适用于冲裁软而薄的金属与非金属材料。,凹模孔型直壁高度（h）、斜度角（和）与工件的

15、材料厚度和加工方法有关，其数值可查相关资料。 (3)凹模外形尺寸的确定 凹模外形尺寸应保证足够的强度和刚度。凹模的结构型式不一，受力状态比较复杂，一般根据冲裁件尺寸和板料厚度，按下列经验公式来确定（见图8-25）。,凹模高度: H=Kb （15） 凹模壁厚: C=(1.52.0)H （3040) b冲裁件最大外形尺寸，mm； K坯料厚度系数，参考表8-5。,图8-25 凹模外形尺寸,表8-5 系数K值,3.凸凹模 复合模凸凹模内外缘均为刃口，内外缘之间壁厚取决于制件的尺寸，从强度考虑，壁厚受最小值限制。 凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响：正装时，内腔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；倒装时，

16、直壁型孔内积存废料，胀力大，最小壁厚要大些。凸凹模的最小壁厚值一般按经验数据确定。,不积存废料的凸凹模最小壁厚,对黑色金属和硬材料，约为料厚的1.5倍，但不小于0.7mm；对有色金属和软材料，约等于工件料厚，但不小于0.5mm。积存废料的凸凹模最小壁厚和最小直径可参考表8-6选用。,表8-6 图 凸凹模最小壁厚,表8-6 凸凹模最小壁厚,8.3.2 定位零件,1.定位板和定位销 一般用于对单个毛坯的定位，其主要形式如图8-26所示。,图8-26 定位板与定位销,(1)工件外形简单时，应以外缘定位，外形复杂时以内孔定位； (2)定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全； (3)形状不对称的工件，定位板要有