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thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 08:50:00

冲裁模设计
一．冲裁件的工艺性
冲裁件的工艺性是指零件对冲裁加工工艺的适应性，即加工的难易程度。良好的冲压工艺性，是指在满足零件使用要求的前提下，能以生产率高最经济的方式加工出来。
由冲裁变形的过程分析可知，材料除剪切变形外，刃口附近的程序还存在拉伸、弯曲、横向挤压等变形，冲裁件断面具有明显的区域性特征。所以在拟定冲裁件的工艺规程或设计冲裁件时，必须从制件结构形状、材料性能、尺寸精度及模具强度等方面分析零件的结构工艺性。
1．对结构的基本要求
1) 冲裁件的形状应力求简单、规则、使排样时废料最少。
2) 制件内、外形转角处应避免设计成尖角，一般在圆角处应使R≥0.5t。
3) 冲孔制件的孔不能太小。冲裁可冲出的最小孔径见教材。
4) 制件上孔与孔之间的距离，制件孔与边缘之距离c值不宜太小，一般要求c≥2t，并保证应大于3～4mm，连续模且对制件精度要求不高使，可适当减小但不小于板厚。
5) 制件外形应避免有长悬臂，或过窄的凹槽，悬臂和凹槽的宽度要大于料厚的1.5～2倍。

2．裁件的尺寸精度和粗糙度
制件的尺寸精度以不高于IT12 级为宜。如无特殊的要求，外形尺寸应低于IT10级，内形尺寸精度应低于IT9级。对精度要求高于IT10级的冲裁件，应在模具结构设计方面采取措施，如提高定位精度，采用弹压卸料顶件装置，提高模具制造精度或采用精冲技术等。
制件的断面要求质量不高时，材料厚度和硬度的影响尤甚。通常材料厚度t<1mm的制件，断面粗糙度可达Ra6.3um。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 08:50:00

二．冲裁间隙
1．冲裁间隙
冲裁模的凸模横断面，一般小于凹模孔，凸、凹模刃口部分，在垂直于冲裁力方向的投影尺寸之差，称为冲裁间隙。
间隙有两种含义：一般指凸模与凹模间每侧空隙的数值，称为单边间隙；另一种指凹模与凸模间两侧空隙之和，成为双面间隙。对于圆形刃口的凸、凹模来说，双面间隙是两者直径之差，常用C来表示。
2．间隙对冲裁的影响
实践证明，间隙的大小，分布是否均匀等，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。凸、凹模之间的间隙大小可分为三种情况，即间隙合理，间隙过大，和间隙过小，如图所示。

1）断面质量
间隙合理，材料在分离时，凸、凹模刃口处的裂纹重合，冲裁断面比较平直、光滑，圆角和毛刺均较少，制件质量较好。但合理的冲裁间隙并非是一个绝对值，而是某一个数值范围，在此范围内都可得到冲裁断面好的制件。间隙过大，凸、凹模刃口处的裂纹不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的里面边，材料受很大的拉深，光亮带小，毛刺，踏角及斜度都较大。间隙过小，裂纹也不重合，凸模刃口附近的裂纹在凹模刃口附近裂纹的外边, 两条裂纹之间的一部分材料随冲裁的继续又被二次剪切和挤压，在断面上形成第二次光亮带，并在其间出现夹层和毛刺。
2）尺寸精度
落料或冲孔后，因发生弹性恢复，会影响尺寸精度。间隙小到一定界限，由于压缩变形弹性恢复，落料件尺寸会大于凹模尺寸，而使冲出的孔小于凸模。间隙大到一定的界限，由于拉伸变形弹性恢复，落料件尺寸会小于凹模，而使冲出的孔大于凸模。间隙对于落料和冲孔精度的影响是不同的，而且与材料的轧制的纤维有关。
3）冲裁力和模具寿命
间隙大时，冲裁力有一定程度的减小，卸料力和推件力也随之减小。
冲裁时，抷料对凸、凹模刃口产生侧压力，并在凸模与被冲孔之间以及凹模与落料件之间均有摩擦力。间隙越小，侧压力和摩擦力随之增大。此外，再生产中，模具因受制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而间隙分布也不可能十分均匀。因此，过小的间隙会使凸、凹模刃口磨损加剧，寿命下降。而较大的间隙则可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小，并减小不均匀的不利影响，从而提高了模具的寿命；但间隙过大，坯料弯曲相应增大，使凸模与凹模刃口断面上的压力分布不均匀，易产生崩刃和塑性变形，因而对模具寿命不利。

3. 间隙值确定
确定冲裁间隙值的主要依据，是在保证断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高，选用冲裁间隙时，可根据制件技术要求、使用特点和生产条件等因素选用，一般有理论计算法、图表法等三种。

1）理论计算法：根据图中几何关系可得：

式中：Z———冲裁间隙（双面值），mm；
h0———产生裂纹时凸模挤入深度，mm；
t———料厚，mm；
———产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度；
———剪裂纹与垂直线之间的夹角,因为的值变化不大，一般为4o～6o
间隙值的大小主要取决与t和两个因素。
2）查表法：如表。
非金属材料的间隙值，一般都较小，最大也不会超过料厚的2％。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 08:55:00

三．刃口尺寸的计算
1、凸、凹模尺寸计算原则
冲裁时，冲孔直径和落料件外形尺寸均取决于光亮带的尺寸。该尺寸通常由通用量具实测得到，也是确定冲件尺寸的唯一依据。实践证明，落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸；冲孔的尺寸接近于凸模刃口的尺寸。所以，落料时取凹模作为设计的基准件；冲孔时取凸模作为设计的基准件。计算凸、凹模尺寸时应遵守的原则如下：
1）落料时，先确定凸模刃口尺寸，其大小应接近于或等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损至一定尺寸范围内，也能冲出合格制件。凸模刃口的基本尺寸应比凹模刃口基本尺寸小一个最小合理间隙。
2）冲孔时，先确定凸模刃口尺寸，其大小应取接近于或等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损至一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的基本尺寸应比凸模刃口基本尺寸大一个合理间隙。
凸、凹模的制造公差与制件精度和形状有关，一般比制件精度高2～3级。

2、凸、凹模分开加工时其尺寸与公差的计算
凸、凹模分开加工时，是指凸模与凹模分别按图加工尺寸，要求凸、凹模具有互换性，便于成批制造。对于形状简单，特别是圆形件，采用这种方法较为适宜。但为了保证凸、凹模间初始间隙合理，不仅凸、凹模要分别标注公差，而且要求有较高的制造精度，以满足如下条件：
 T凸+T凹≤(Zmax-Zmin)
 T凸＜T凹
式中：T凸、T凹——— 凸、凹模制造公差；
Zmax、Zmin———凸、凹模最大与最小双面间隙。
对于圆形或简单规则形状的冲裁件，其落料、冲孔模允许偏差如图2-6所示，凸、凹模尺寸计算如下：
落料：设制件外形尺寸为则
 D凹＝（D－XT）＋T凹
 D凸＝(D凹－Zmin)－T凸＝（D－XT－Zmin）－T凸
式中：D凸、D凹——— 分别为落料凸、凹模刃口基本尺寸，mm；
 D ——— 制件外形基本尺寸，mm；
 T ——— 制件公差，mm；
T凸、T凹 ——— 凸、凹模制造公差，mm；
一般按IT6～7级精度，也可以取T凸＝（0.2～0.25）T, T凹=0.25T凸；X为系数，制件精度为IT10级以上时取1，制件精度为IT11～13级时取0.75, 制件精度为IT14级以上时取0.5。
冲孔：设制件孔尺寸为则


 式中：、 ——— 冲孔凸、凹模刃口基本尺寸，mm；
 ——— 制件孔的基本尺寸，mm；

3、凸、凹模配合加工时其尺寸与公差的计算
目前模具生产中广泛采用配加工计算法。它使模具制造方便、成本降低，特别对模具间隙的配置易保证，是一种经济的加工方法。它特别使用于各种复杂几何外形的凸、凹模刃口尺寸的计算。

1）落料。以图2-7(a)所示制件为例。落料时应以凹模为基准来配加工凸模，并按凹模磨损后尺寸变大、变小和不便的规律可分三类情况分别计算（见图2-8（b））。
a、凹模磨损后变大的尺寸： A1，A2，及A3，A4

b、凹模磨损后变小的尺寸：B1，B2

c、凹模磨损后不变的尺寸：C。
此情况应按制件尺寸偏差标注方案不同而又分为三种情况：
当制件尺寸按标注时：

当制件尺寸按标注时：

当制件尺寸按标注时：

式中：A、B、C ——— 分别为制件的基本尺寸，mm；
 Ad、Bd、Cd ——— 分别为相应凹模的基本尺寸，mm；
 T ——— 制件公差，mm；
 ——— 制件偏差，mm；
 Td ——— 凹模制造公差，mm。通常Td＝ ，但当标注为 Td时，则Td＝
配加工时，凹模按计算尺寸标注，凸模只标基本尺寸，不标公差，但在技术要求项目应标上：凸模尺寸按凹模实际尺寸配作，保证最小间隙Zmin值。
2) 冲孔。冲孔时应以凸模为基准来配作凹模，凸模同样根据以上磨损分类分析计算。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 08:57:00

四．冲裁力和压力中心的确定
一．冲裁力
冲裁力是指冲压时材料对凸模的最大抵抗力。它是选择冲压设备和检验模具强度的一个重要依据。冲裁力的大小与性质，料厚，冲件分离的轮廓长度有关。平刃冲模的冲裁力计算如下：
 F冲= 或 F冲=
式中： L—冲裁周边长度，mm；
t—材料厚度，mm；
 —材料抗剪强度，MPa
—材料抗拉强度，MPa;
1.3—考虑到板料厚度公差、模具刃口锋利程度、冲裁间隙以及材料机械性能等变化因素的系数。

二．减小冲裁力的方法
当冲裁力超过现有冲压设备条件时，或为了降低冲裁力，可采用斜刃冲裁，阶梯冲裁，加热冲裁。如图

1．斜刃冲裁
是减小冲裁力的有效方法之一，但生产实践中使用不广。为了得到平整的制件，斜刃开设的方向性是斜刃冲压的核心。落料时；斜刃应开在凹模上，凸模是斜刃，凹模是平刃。除此之外，斜刃开设还应保持平衡和对称。
2．阶梯冲裁
 在同一副模具上将多个凸模作成不同的高度，如阶梯形式便可分散全部凸模同时压下时的冲裁力，从而降低了冲裁力和减少冲击震动。由于凸模先后冲裁，所以设计时应特别注意平衡和金属的流动方向。
 凸模的阶梯高度H值与料厚有关：当t<3mm时，H=t；当t>3mm时，H=t/2。
 阶梯冲裁时，应该以冲裁过程中冲裁力最大层的冲裁力之和作为选择压力机的依据。
3．加热冲裁
它是一种对材料加热，使抗剪强度显著降低来减小冲裁力的方法，常称“红冲”。

三．卸料力，推件力，顶件力计算
凸模每完成一次冲裁后，冲入凹模型孔内的零件或废料因弹性恢复而卡在凹模型孔中；套在凸模上的工艺废料或冲孔件将因弹性收缩而紧箍在凸模上。为使冲裁工作顺利进行，必须把卡在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的制件或废料向下顶出。从凸模上卸下废料或冲孔件所需的力称为卸料力；从凹模型孔内将制件或废料向下推出所需的力称为推件力；逆着冲压方向将制件或废料由凹模内顶出所需的力称为顶件力。
卸料力，推件力和顶件力是由压力机通过模具上的弹性卸料装置和顶件装置提供的。所以，选用压力机吨位和设计模具上的卸料与顶件装置时，必须熟悉这些附加力。影响这些力的因素较多，一般是根据经验公式计算的，即：

式中： — 冲裁力，N；
 K1、K2、、K3—分别为卸料力，推件力及顶件力，通常取 K1 ＝0.02～0.06 ；
K2 ＝0.03～0.07 ；K3 ＝0.04～0.08 ；料薄取大值，料厚取小值；
 n —卡在凹模型孔内的制件或废料数，锥形孔口凹模，n =0；有顶件装置时，n=1；直壁刃口下出件凹模，n=h/t；
t—制件厚度，mm； 四．压力机吨位选择和模具闭合高度
1 压力机吨位选择
根据模具结构形式的不同，冲裁时实际需要的冲压力F总是冲裁力与推件力，卸料力和顶件力的组合。例如采用固定卸料板的下出件模具，F总=F冲+F推；而采用弹性顶件装置的倒装式复合模，F总=F冲+F卸+F推+F顶。
考虑到压力机的是使用安性，选择压力机的吨位时，总冲压力F总一般不应超过压力机额定吨位的80%。
2 模具闭合高度
模具闭合高度指压力机滑块处于下死点位置时，上模板上平面与下模板下平面之间的距离"。模具闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应。模具闭合高度"应介于压力机的最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin之间，一般应满足如下关系(如图所示)。
Hmin+10mm≤H≤Hmax-5mm

1一床身；2一滑块；3一垫板
 模具封闭高度

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 08:58:00

五．模具压力中心的确定 模具压力中心是冲压合力的作用点。它必须通过模柄的轴线与压力机滑块的中心线重合，才能使模具工作时受力均衡，工作平稳。否则压力机施加的冲压力将因不通过模具的压力中心而产生偏心弯矩，使压力机滑块与道轨，模具的导柱一导套发生强烈的磨损，模具刃口会迅速变钝，甚至啃伤。
求压力中心的方法就是就求空间平行力系的合力作用点。有两个对称轴的平面图形，其压力中心就是其几何中心。有一个对称中心的图形，压力中心位于对称轴上。任意复杂形状的冲裁件，其几何外形都可以用直线和圆弧段按一定顺序连接而成，分别求出各线段的压力中心后，再求整个图形的压力中心。直线段的压力中心在其中点上；圆弧的压力中心位于位置坐标为：
 ；
则确定任意形状的冲裁件压力中心位置的计算表达式为：

式中：x0-冲裁件压力中心的x坐标，mm；
y0-冲裁件压力中心的y坐标，mm；
Li-各组成线段的长度，mm；
xi，yi-分别为各组成线段压力中心的x，y坐标，mm；
多凸模同时冲裁的模具，其压力中心位置仍可按上式计算。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 08:59:00

五．排样和材料利用率
1.排样
制件在板料，条料和带料上的布置方法称为排样。它是制订冲压工艺不可缺少的内容，它直接影响材料的利用率，冲模结构，制件质量和生产率。排样的方法很多，主要有搭边排样，少搭边排样和无搭边排样，如图所示。

有搭边排样的材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于制件形状复杂，尺寸精度要求较高的排样。少搭边排样的材料的利用率较高，常用于制件的某些尺寸要求不高的排样。无搭边排样的材料利用率最高，但对制件形状结构要求严格，所以其应用范围有一定的局限性，制件设计时应考虑这方面的工艺性能。
采用少搭边和无搭边排样可以简化模具结构，减少冲裁力，但应用中要受制件结构的限制，主要用于精度要求较低的制件。此外，它对冲模工作条件也有一定的影响，会降低冲模寿命和制件质量。
对于简单形状的制件，可以用计算方法选择合理的排样；而对于形状复杂的制件，常采用放样的方法进行比较排样，找出比较合理的排样方案。排样形式较多，常用的几种如表所示。25页

2.材料的利用率
在冲压生产中，材料利用率是指在一个进料距离内制件面积与板料毛抷面积之比，用百分率来表示。材料利用率是衡量材料利用情况的指标，它与制件形状和排样方式有关。材料利用率有一个进料距离内的利用率，条料、带料和板料的利用率等。一个进料距内的材料利用率，可由下式来表示：

 式中：
AO――得到的制件总面积，mm2;
A--------一个进料距内毛抷面积，mm2;
B0---------条料和带料宽度，mm；
L----------进料距离，mm；
条料、带料和板料的利用率为：

式中：
AO――得到的制件总面积,mm2;
A-------条料或带料的面积，mm2;
B0 ，L0 ---------条料或带料宽度和长度，mm
n----------一根条料、带料和板料上所冲的制件数，件
条料，带料和板料的利用率比一个进料距内的材料利用率要低。其原因是条料和带料有料头，料尾的影响，另外用板料剪成条料还有料边的影响。影响材料利用率高低的主要因素是制件形状和排样方法。生产中提高材料利用率的主要措施，是定尺供料，提高制件形状的结构工艺及采用混合排样和套裁的排样方法。

3.搭边和条、带料宽度的确定
搭边即排样时制件与制件之间，制件与毛坯侧边之间多余的料，其作用是补偿定位误差，使条料在送进时有一定的刚度，以保证进料的顺利进行，从而提高制件的质量。搭边数值的大小，主要与板料厚度，材料种类，制件形状的复杂程度，冲模结构和送料形式有关。搭边值过大，会降低材料的利用率；过小会引起毛刺的增加，降低模具寿命，影响冲压工作的连续进行。
排样方案和搭边数值确定后，即可决定条料和带料的宽度；数学表达式为：
 B=( b+2a1)-T
式中： B――条料和带料宽度，mm;
b――制件垂直于送料方向的宽度，mm;
a1――制件与条料侧边的搭边值，mm;
T――条料或带料的宽度公差。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:00:00

六．冲裁模设计步骤

七．典型模具结构
冲模结构必须满足冲压生产的要求，不仅要冲出合格的零件，适应生产批量的要求，而且应该操作方便、安全，便于制造和维修。因此，需要设计出切合生产实际的先进模具。
1、冲裁模分类
冲裁模的形式繁多，按不同角度分类，大致可以分为如下几种类型。
按工序性质：落料模、冲孔模、切断模、剖切模、切边模、切口模、整修模等。
按工序组合：单工序模（又称简单模）、复合模、连续模等。
按导向方式：无导向模、导板模、导筒模、导柱模等。
按专业化：通用模、专用模、自动模、组合模、简易模等。
按工作零件所用的材料：橡胶冲模、钢带模、低熔点合金模、锌基合金模、腹板模、硬脂模等。
按模具尺寸：大型冲模、中型冲模、小型冲模等。
按操作方式：手工操作模、半自动模、自动化模等。
2．冲裁模的典型结构分析
冲裁模的组成零件，一般有下列六类：

应该指出，不是所有的冲裁模都具备上述六类零件，尤其是简单冲裁模。但是工作零件和必要的支撑零件总是不可缺少的。
2、冲裁模典型结构
冲裁模按其复合程度，可分为单工序模（简单模）和多工序模。多工序模
又可分为连续模和复合模。
单工序模  压力机一次行程中只能完成一道冲裁工序的模具称为单工序模。单工序模结构简单、制造容易、成本低。但对于需要多工序加工的零件，制件精度低。常用于精度要求不高的零件的冲裁加工。
多工序模  压力机一次行程中完成二道以上冲裁工序的模具称为多工序模。多工序模可减少模具及设备数量、生产效率高。可冲裁形状复杂的制件，制件制造精度高。操作方便安全、易于实现机械化、自动化，但模具制造复杂，成本高、轮廓尺寸大。适用于精度要求较高的制件的大批量生产。
连续模  连续模在压力机一次行程中完成的数道工序分布在坯料送进方向的不同部位。
复合模  复合模在压力机一次行程中完成的数道工序在模具的同一部位。复合模的突出特征是具有一个兼作冲孔凹模和落料凸模的凸凹模。按落料模所在的位置不同，复合模又可分为正装式和倒装式两种型式。
落料模装在下模的复合模称为正装复合模。正装冲孔、落料复合模，每次冲裁完了，冲孔废料由打料装置从凸凹模孔中推出，卡在凹模内的制件则由顶件装置向上顶出。卸料装置除将废料从凸凹模上卸下外，还起压料作用，可保证工件平整，正装式复合模在每次冲裁完了，要同时清除冲孔废料及工件，给操作带来不便并影响安全性，因此在模具设计时，要对此引起充分的注意。
落料凹模装在上模的复合模称为倒装复合模。倒装冲孔、落料复合模。冲裁后，卡在凹模内的制件被推件器推下，冲孔废料由凸模推下从凸凹模孔中漏出，废条料则由卸料板卸掉。倒装复合模不必清除废料，操作方便，因工件在冲裁时无弹性元件压紧，故冲出的工件平直度不如正装复合模高，卸料板因受空间限制不能使用粗大的强力弹簧，故只适用于卸料力不大的情况。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:01:00

3．3 典型冲压件工艺设计实例
（一）典型冲压工艺设计的内容和步骤
图示为玻璃升降器外壳冲压件的形状和尺寸，该零件的材料为08钢，板厚1.5mm，中批量生产。现以此零件为例简要介绍其冲压工艺设计的内容和步骤。

图玻璃升降器外壳
1.冲压件工艺性分析 该零件为一带法兰的成形件，其主要形状和尺寸可由拉深、冲孔和翻边等工序获得。作为拉深成形件，其相对法兰直径比dp/d和相对高度比h/d都比较合适。主要配合尺寸 的公差等级偏高，为IT11～IT12级，拉深件底部及口部的圆角半径R1.5mm也偏小，故应在拉深之后加整形工序，并采用制造精度高、间隙较小的模具。 区段可用多种冲压方法成形，由于高度尺寸21mm 的公差等级较低，故可采用简单的冲孔、翻边来实现。翻边孔的尺寸公差要求较高，故翻边模的精度应相应提高。此外，由于三个 小孔与翻边孔之间有形位公差要求，故从冲裁工艺性来看，应以 内径定位，用高精度（IT7级以上）冲裁模在一道工序中同时冲出。
2.工艺方案的确定
 （1）工艺方案分析 该件的基本工序为拉深工序。法兰上的三个小孔由冲孔工序完成。区段既可由拉深、切底获得，又可由预冲孔、翻边来实现，这需由工艺计算来确定。计算翻边系数Kf的公式为：

见图6―22，式中：h=5mm,r=1mm,dm=18mm。代入后可求得Kf=0.61。于是可求得预冲孔直径d0=dmKf=11mm。又由工艺参数d0/t=7.33查得Kfmin=0.5<0.61,故此件能由冲孔后直接翻边成形。
（2）毛坯直径计算及拉深次数的确定 由相对法兰直径比dp/d=2.1查相关資料，确定法兰修边余量δ=2mm，由此得到修边前法兰直径为。根据表面积不变的原则，算得毛坯直径D=65mm。计算出其它相关参数，查資料可知该件需两次拉深，考虑到需要整形的具体情况，确定采用三道拉深。第三道拉深兼作整形工序。
（3）工艺方案的比较与确定 根据上述工艺分析与计算知，该零件需经落料、三次拉深（兼整形）、冲底孔、翻边、冲三小孔和修边等八道工序才能完成。若将这些工序进行组合，可排出以下几种方案：
方案一：落料与首次拉深复合，其余按单工序加工。
方案二：落料与首次拉深复合，冲 底孔与翻边复合，冲三个 小孔与切边复合，其余按单工序加工。
方案三：落料与首次拉深复合，冲 底孔与冲三个 小孔复合，翻边与切边复合，其余按单工序加工。
方案四：落料、首次拉深与冲底孔复合，其余按单工序加工。
方案五：采用连续模或在多工位自动压力机上冲压。
分析比较上述五种方案可见，方案二存在模具强度问题；方案三会给修模带来不便；方案四冲底孔后再拉深会引起孔变形，这将影响到翻边的高度尺寸和口缘质量；方案五效率高，但送料装置和模具结构复杂，只适应大量生产。根据工厂条件和生产批量决定采用第一方案。
3.编制工艺卡片
表6―2显示了所编制的工艺卡。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:02:00

（一）典型模具结构

电机定子落料冲孔复合模
1―打料杆 2―打料板 3―垫板 4―固定板 5―凹模 6―挡料销 7―卸料板 8―凸凹模 9―橡皮 10―压板 11―顶杆 12―托板13―顶料销 14―凸模  15―冲缺口凸模 16―打料板 17―卡环 18―凸模
图示为一套电机定子落料、冲孔复合模的模具结构。所谓复合模是在冲压设备的一次行程内，在模具的同一工位上完成两道或两道以上成形工序的模具。典型的冲压模具结构由工作零件，定位零件，压料、卸料和出料零件，导向零件和固定、紧固零件五大部分组成，分别简介如下。
1.工作零件  是指那些对毛坯直接进行加工的零件，其中主要包括凸模、凹模、凸凹模等。由于受力条件苛刻、磨损严重，故工作零件一般多采用碳素工具钢、高铬合金钢、高速钢、硬质合金等具有高强度、高耐冲击性、高耐磨性的材料。所谓模具材料一般多指工作零件的材料。
2.定位零件  是指那些用来确定加工中毛坯正确位置的零件。其中主要包括挡料销和导正销、导尺、定位销或定位板、侧压板和侧刃等。这类零件在连续模中具有特殊地位，它们确定了被加工零件的位置和尺寸精度。因工作时要和被加工件反复接触，磨损较严重，故定位零件一般多采用碳素工具钢和合金钢，对硬度也有一定要求。
3.压料、卸料和出料零件  是指那些对板料增加约束或由凸、凹模中将被加工零件和废料顶出、推出、卸下的零件。其中主要包括压料板、卸料板、打料杆、打料板、顶杆、托板及相关的弹性零件，如橡皮和弹簧等。这类零件除压料板有耐磨要求，需用碳素工具钢或低合金钢外，其它零件可采用低、中碳钢，生产中常用的是45号钢。
4.导向零件  是指那些用来保证模具上、下部分精确位置的零件，其中主要包括导柱、导套、导板和导筒等。这类零件因在工作时要反复相对滑动或滚动，故要求表面耐磨，且内部具有好的韧性。生产中常采用GCr15轴承钢或20号钢经渗碳淬火处理。
5.固定、紧固零件  是指那些用来承装其它模具零件,将模具安装固定到成形设备上和连接紧固其它模具零部件的零件。其中主要包括上、下模板、模柄、凸、凹模固定板、垫板、螺钉及销钉等。这类零件除垫板要求较高外，其它零件多采用Q235–A、45钢或一般铸钢、铸铁等。
在这五大部分零件中，工作零件、定位零件和压料、卸料及出料零件直接参与完成冲压工艺过程并和坯料直接接触，故称为工艺结构零件；其它两部分零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料接触，而只起到加工过程的保证作用或对模具功能起完善作用，故称为辅助结构零件。
3.4 冲压工艺规程的编制
工艺规程是指导零件生产过程的技术文件，是生产准备的基础，也是生产过程的重要依据。好的工艺规程，能指导人们将零件以最合理、最经济的方式生产出来。
冲压零件的生产过程，通常包括有：原材料的准备，各种冲压工序和必要的辅助工序。有时还需配合一些非冲压工序，如切削加工、焊接、铆接等，才能完成一个冲压零件的全部制作过程。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:03:00

在编制冲压工艺规程时，通常是根据冲压件的特点、生产批量、现有设备和生产能力等，拟定出数种可能的工艺方案，在对各种工艺方案进行全面综合分析和比较之后，选定一种较先进、最经济、最合理的工艺方案。编制冲压工艺规程的内容和步骤如下：一、分析零件图
产品零件图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据。编制冲压工艺规程要分析产品的零件图开始。
1．冲压加工的经济性分析
冲压加工方法是一种先进的工艺方法，但不是在任何条件下都是最经济的方法。生产批量的大小对冲压加工的经济性起决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低。批量小时，采用其他方法制作可能有更好的经济效果。例如在零件上加工孔，在批量小的情况下，采用钻孔比冲孔要经济的多；有些旋转体零件，在小批量生产时，采用旋压加工比拉深会有更好的经济效果。总之，审查零件图时要根据批量大小及零件的质量要求决定是否采用冲压加工。
2．冲压件的工艺性分析
冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作简单等。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是冲压件结构尺寸和精度要求。各类冲压件的工艺性详见本书前面有关章节。
在审查零件图时，如果发现冲压件工艺性不好，则应该在不影响产品使用性能的前提下，向设计部门提出修改意见，经协商同意后对产品图纸作出适合工艺性的修改。
3．冲压工作中的难点分析
分析零件图的另一个目的在于明确冲压该零件的难点所在。因而要特别注意零件图上的极限尺寸、设计基准以及变薄量、翘曲、回弹、毛刺大小和方向要求等。因为这些因素对所需工序的性质、数量和顺序的确定，对工件定位方法、模具制造精度和模具结构型式的选择等，都有较大的影响。
二、拟定冲压件的总体工艺过程
在工艺性分析的基础上，根据产品零件图和生产批量的要求，初步拟定出备料、冲压工序和必要的辅助工序（如去毛刺、清理、表面处理、酸洗、热处理等）的先后顺序。有些零件还需配合一些非冲压工序（如切削加工、焊接、铆接等），才能完成其全部制作加工过程。
三、确定毛料形状、尺寸和下料方式
根据产品零件图，计算和确定毛料尺寸和形状，拟定既能保证产品质量、又能节省材料的最佳排样方案，然后确定合适的下料方式。
四、拟定冲压工艺方案
拟定冲压工艺方案是编制冲压工艺规程的主要工作，通常包括冲压基本工序的选择、冲压基本工序的顺序安排和数目的确定、工序合并的安排及中间工序尺寸的计算等工作。
1．选择冲压基本工序
冲压基本工序的选择，主要是根据冲压件的形状、尺寸、公差及生产批量确定的。
1）剪裁和冲裁
剪裁与冲裁都能实现板料的分离。在小批量生产中，对于尺寸和公差大而形状规则的外形板毛料，可采用剪床剪裁。对于各种形状的平板毛料和零件，在批量生产中通常采用冲裁模冲裁。对于平面度要求较高的零件，应增加校平工序。
2）弯曲
对于各种弯曲件，在小批量生产中常采用手工工具打弯。对于窄长的大型件，可用折弯机折弯。对于批量较大的各种弯曲件，通常采用弯曲模压弯。当弯曲半径太小时，应加整形工序使之达到要求。
3）拉深
对于各类空心件，多采用拉深模进行一次或多次拉深成型，最后用修边工序达到高度要求。当径向公差要求较小时，常采用变薄量较小的变薄拉深代替末次拉深。当圆角半径太小时，应增加整形工序以达到要求。对于批量不大的旋转体空心件，当工艺允许时，用旋压加工代替拉深更为经济。对于大凸缘的无底空心件，当直壁口部要求不严，且工艺允许时，可考虑冲孔翻边达到高度要求，这样较为经济。对于大型空心件的小批量生产，当工艺允许时，可用焊接代替拉深，这更为经济。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:04:00

2．定冲压工序的顺序与数目
冲压工序的顺序，主要时根据零件的形状而确定的，确定其顺序的一般原则如下：
（1）于有孔或有切口的平板零件，当采用单工序模冲裁时，一般应先落料，后冲孔（或切口）；当采用级进模冲裁时，则应先冲孔（或切口），而后落料。
（2）对于多角弯曲件，当采用简单弯曲模分次弯曲成形时，应先弯外角，后弯内角。如果孔位于变形区（或靠近变形区）或孔与基准面有较高的要求时，必须先弯曲，后冲孔。否则都应先冲孔，后弯曲。这样安排工序可使模具结构简化。
（3）对于旋转体复杂拉深件，一般是由大到小为序进行拉深，或先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形；对于非旋转体复杂拉深件，则应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外形。
（4）对于有孔或缺口的拉深件，一般应先拉深，后冲孔（或缺口）。对于带底孔的拉深件，有时为了减少拉深次数，当孔径要求不高是，可先冲孔，后拉深。当底孔要求较高时，一般应先拉深后冲孔，也可先冲孔，后拉深，在冲切底孔边缘，使之达到要求。
（5）校平、整形、切边工序，应分别安排在冲裁、弯曲（或拉深）之后进行。
工序数目主要是根据零件的形状与公差要求、工序合并情况、材料极限变形参数(如拉深系数)来确定的。其中工序合并的必要性主要取决于生产批量。一般在大批生产中，应尽可能吧冲压基本工序合并起来，采用复合模或级进模冲压，以提高生产率，减少劳动量，降低成本；反之以采用单工序模分散冲压为宜。但是，有时为了保证零件公差的较高要求，保障安全生产，批量虽小，也需要把工序作适当的集中，用复合模或级进模冲压。工序合并的可能性主要取决于零件尺寸的大小、冲压设备的能力和模具制造的可能性与使用的可能性。
在确定冲压工序顺序与数目的同时，还要确定各中间工序的形状和半成品尺寸。

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:05:00

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thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:06:00

五、确定模具类型与结构型式
 在冲压工艺方案确定后，各道工序采用何种类型的模具也就相应确定，再选定合适的定位装置、卸料装置、出件装置、压料装置和导向装置，那么模具的结构型式就基本确定。
六、选择冲压设备
根据冲压工序的性质选定设备类型，根据冲压工序所需的冲压力和模具尺寸选定冲压设备的技术规格。
必须指出,编制冲压工艺规程的各步骤是相互联系的，很多工作都交叉进行和同时进行。
思考题：
1．冲裁间隙对冲裁件质量有哪些影响？冲裁间隙值一般取值为多少？
2．什么是排样？排洋有那些方试？
3．冲压生产对冲裁件结构有什么要求？
4．举例说明冲裁模凸、凹模刃口尺寸与公差如何确定。
5．冲裁模包括那几种类型？各有什么特点？
6．冲裁模由哪几部分组成？各部分有什么作用？
7．在冲模设计时如何确定冲模闭合高度？
8．常用卸料方式有哪几种？各有何特点?
9．冲模设计时为什么要计算压力中心？
10．外径和内径分别为 mm和 mm冲裁件，料厚2mm，材料45号钢，试计算刃口尺寸和公差，并设计出冲孔落料复合模的结构草图。[em01]

thomasliu8 · 发表于 2005-4-21 09:08:00

喜歡的就支持一下！頂一下啊！[em01]

wing9920 · 发表于 2005-4-21 09:26:00

怎么有很多乱码的?[em08]

xpdu888 · 发表于 2011-8-29 12:05:56

弯曲零件的IT公差大概是多少呀?

xiangliu77 · 发表于 2011-9-1 17:07:49

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