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冲裁模的结构设计(doc 7页)冲裁模的结构设计冲裁模是冲裁工序所用的模具。
冲裁模的结构型式很多，为研究方便，对冲裁模可按不同的特征进行分类。
1．按工序性质可分为落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等；2．按工序组合方式可分为单工序模、复合模和级进模；3．按上、下模的导向方式可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。
4．按凸、凹模的材料可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨脂冲模等；5．按凸、凹模的结构和布置方法可分为整体模和镶拼模，正装模和倒装模。
6．按自动化程度可分为手工操作模、半自动模、自动模。
分类的方法还比较多，上述的各种分类方法从不同的角度反映了模具结构的不同特点。
下面以工序组合方式，分别分析各类冲裁模的结构及其特点。
单工序冲裁模单工序冲裁模指在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模，如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等。
(一)落料模落料模常见有三种形式：1．无导向的敞开式落料模，其特点是上、下模无导向，结构简单，制造容易，冲裁间隙由冲床滑块的导向精度决定。
可用边角余料冲裁。
常用于料厚而精度要求低的小批量冲件的生产。
2．导板式落料模，是将凸模与导板间(又是固定卸料板)选用H7／h6的间隙配合，且该间隙小于冲裁间隙。
回程时不允许凸模离开导板，以保证对凸模的导向作用。
它与敞开式模相比，精度较高，模具寿命长，但制造要复杂一些常用于料厚大于 0.3mm 的简单冲压件(图1)。
1—下模座;2—销;3—导板;4—销;5—档料钉;6—凸模;7—螺钉8—上模座；9—销；10、垫板；11—凸模固定板；12—螺钉；13—导料板14—凹模；15—螺钉图 1 导板式落料模3．图2是带导柱的弹顶落料模。
上下模依靠导柱导套导向，间隙容易保证，并且该模具采用弹压卸料和弹压顶出的结构，冲压时材料被上下压紧完成分离。
零件的变形小，平整度高。
该种结构广泛用于材料厚度较小，且有平面度要求的金属件和易于分层的非金属件。
冲裁工艺和冲裁模设计冲裁工艺概述冲裁工艺是指利用冲裁模具进行材料的冲击和剪切，使材料断裂或形成所需形状的一种制造工艺。
它广泛应用于金属加工行业，如汽车制造、家电制造等领域。
冲裁工艺的质量和效率直接影响产品的成型质量和生产效率。
冲裁工艺包括以下几个方面的内容：1.材料选择：冲裁工艺的第一步是选择合适的材料。
一般来说，钢材、铝材和不锈钢等金属材料在冲裁工艺中应用广泛。
2.冲裁模设计：冲裁模是冲裁工艺中的核心部件，其设计直接影响冲裁工艺的效果。
冲裁模的设计应考虑材料的硬度、强度、韧性以及产品的形状和尺寸等因素。
3.模具材料选择：冲裁模具一般采用高硬度和高强度的材料，以提高冲裁模的耐磨性和寿命。
常用的冲裁模材料有合金工具钢、高速钢、硬质合金等。
4.冲裁工艺参数的确定：冲裁工艺参数包括冲击力、冲次、冷冲间隙等。
这些参数的确定要根据材料的性质、产品的形状和尺寸进行合理调整，以达到最佳的冲裁效果。
冲裁模设计冲裁模设计是冲裁工艺的关键环节之一，其合理性和精度直接影响冲裁工艺的效果。
冲裁模设计一般包括以下几个方面：产品结构分析产品结构分析是冲裁模设计的基础，通过对产品的结构进行分析，确定产品的冲裁方式和冲裁模的结构。
在产品结构分析中要考虑产品的形状、尺寸、材料以及冲裁孔的位置和形状等因素。
冲裁孔设计冲裁孔是冲裁模的主要部件，冲裁孔的设计直接影响冲裁工艺的质量和效率。
冲裁孔的设计要考虑产品的形状和尺寸、材料的厚度和硬度以及冲裁力的大小等因素。
冲裁孔设计要保证冲裁孔的尺寸和形状与产品要求一致，并考虑到冷冲裁时的余量和变形。
模具结构设计模具结构设计是指冲裁模的结构设计，包括上模、下模、定位销、导向销、顶出销等部件的位置和尺寸设计。
模具结构设计要考虑产品的形状和尺寸、冲裁力的大小以及模具的可靠性和耐磨性等因素。
模具结构设计应合理布置冲裁孔和模具部件，以提高冲裁工艺的质量和效率。
冲裁模材料选择冲裁模的材料选择是冲裁模设计的重要方面，合适的材料能够提高冲裁模的硬度、强度和耐磨性，延长冲裁模的使用寿命。
12冲裁工艺与冲裁模设计冲裁工艺是指将金属或非金属材料通过冲床或模具进行加工，将其按照设计要求剪裁成特定形状和尺寸的加工过程。
冲裁工艺在制造领域中应用广泛，是生产各种产品的重要工艺之一、冲裁模设计则是为了能够更好地实现冲裁工艺，需要制定合理的模具结构和工艺参数。
本文将结合实际案例，详细探讨冲裁工艺与冲裁模设计的相关内容。
首先，要考虑冲裁工艺的流程和要求。
冲裁工艺的流程主要包括材料准备、模具设计、冲床操作和后处理等步骤。
在进行冲裁工艺时，首先需要选择合适的材料，并加工成符合模具要求的板材。
接着，根据产品的要求设计模具，确定冲裁工艺参数，如冲头形状、冲头直径、模具间隙等。
在冲床操作的过程中，需要根据实际情况进行调整，确保产品的质量和尺寸达标。
最后，还需要对冲裁件进行后处理，如去毛边、抛光等，使产品达到最终要求。
其次，冲裁模设计是冲裁工艺中至关重要的一环。
冲裁模设计的目的是为了能够更好地实现产品的加工，并确保产品的尺寸和表面质量符合设计要求。
在冲裁模设计中，需要考虑以下几个方面：1.模具结构设计：模具结构设计是冲裁模设计的基础。
冲裁模通常包括上模和下模两部分，通过上下模的配合，将材料冲裁成所需形状。
模具的结构设计需要考虑产品的形状、尺寸和材料的特性，确保模具具有足够的强度和刚性，以保证加工过程中不产生变形或断裂。
2.冲头设计：冲头是冲裁模中的关键部件，直接影响产品的成型质量。
冲头的设计需要考虑产品的形状和尺寸，选择合适的冲头形状和直径，并根据实际情况进行调整。
冲头的设计不仅关系到产品的加工效率和效果，还关系到模具的使用寿命和维护成本。
3.模具工艺参数设计：在进行冲裁工艺时，模具的工艺参数也是至关重要的。
模具的工艺参数包括模具间隙、压头压力、冲头速度等，并且需要根据材料的特性和产品的要求进行调整。
合理的工艺参数设计可以保证产品的尺寸和表面质量达标，还可以提高生产效率和降低成本。
综上所述，冲裁工艺与冲裁模设计密切相关，是影响产品加工效果和质量的重要因素。
冲裁模设计冲裁模设计一．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。
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。
第2章冲裁模结构设计2.1托架垫片复合模结构设计2.1.1 设计要求已知：零件图：如图2-1所示生产批量：大批量材料：08钢料厚：2mm求作：（1）工艺分析（2）排样设计（3）模具结构（4）强度校核+0.32图2-1托架垫片零件图2.1.2工艺分析图2-1所示托架垫片零件，材料：08钢，料厚：2mm，大批量生产。
（1）材料08钢薄板大多用来制造深冲制品，也可用于制造管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳和碳氮共渗零件、电焊条等。
材料冲压性能好，不仅能满足产品使用技术要求，也能满足零件冲裁工艺的基本要求。
（2）零件结构工艺性由图2-1可见零件有冲孔，落料两个工序，形状是对称的，左右两边各有一个孔，没有极限冲裁特征，成形容易。
（3）零件的端面质量冲裁零件断面通常由圆角带、光亮带、断裂带和毛刺带组成，光亮带是在塑性变形过程中凸模挤压切人材料作用形成的，常作为测量带，影响着制件的尺寸精度。
要提高冲裁件的断面质量，就要增大光亮带，缩小圆角带和毛刺高度。
（4）尺寸精度零件的尺寸精度受模具制造精度的影响，所以零件的公差等级不能太高，例如冲裁件的公差等级一般来说不高于IT11级。
具体为：落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。
图2-1示零件的尺寸精度不高，可以通过模具结构的正确设计，合理确定凸凹模的间隙来实现。
因此，在设计模具时，要保证模具制造精度和模具间隙。
模具间隙过小时，凸模刃口处裂纹比合理的间隙时向外错开一段距离，会使制件断面出现二次光亮带，在两个光亮带之间形成撕裂面，但只要撕裂不是很深，仍可以使用；模具间隙过大，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内错开一段距离，形成厚而大的拉长毛刺，同时出现严重翘曲现象，影响生产的进行。
因此，要合理的确定间隙。
2.1.3排样设计现代冲模设计中有3种排样：制件在条料上的布置方式、级进模的制件和工序排列方式、线切割加工凸模或凹模时工件在毛坯上的排列方式。
冲裁件的排样合理直接关系材料的合理利用、冲件质量、生产效率、模具结构与寿命。
通常在冲压生产中材料的费用要占整个工件成本费用的60％～80％以上，所以，材料的合理利用是降低冲压制件成本的最有效的办法之一。
复合模冲压采用制件在条料上的布置方式。
根据材料的利用情况，排样分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种；又根据冲件在条料上的不同排列方式，可分为直排、斜排、斜对排等多种。
有废排样是沿制品零件的全部外形冲裁，四周有定的余料，或者说是搭边口与均有的排样。
这种排样材料利用率较低，但是制品质量和精度均能得到充分保证，冲模的寿命相对提高，多适用于形状复杂而精度要求较高的制品冲压。
少废排样沿制品部分外形冲裁，只有少部分余料，也就是说搭边只有一个。
这种排样材料利用率较高，具有一次能冲裁多个制品零件和简化模具结构、降低冲裁力等优点，但是只能保证一个方向的制品尺寸精度。
无废排样在整个冲压过程中，只有料头和料尾废料以及结构废料的材料损失，中间没有废料出现。
这种排样材料的利用率最高，能简化模具结构，降低冲裁力，但是制品的尺寸精度差，它适用于冲裁尺寸精度要求不高，且比较贵重的金属材料。
总之，一个零件的排样方法有多种，但是为了使排样达到节约材料、提高工件尺寸精度、简化模具结构及方便生产的目的，在排样时，必须设计一个合理的排样方案。
对于形状复杂的冲件，通常用纸片剪成3～5个样件，然后摆出各种不同的布置方法，经过分析和计算，决定出合理的排样方案。
在冲压生产现场，由于零件的形状、尺寸、精度要求、批量的大小和原材料供应等方面的不同，不可能提供一种固定不变的合理排样方案。
但在决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下，得到符合技术条件要求的零件，同时要考虑方便生产操作，冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等。
总之，要从各方面权衡利弊，选择出较为合理的排样方案。
通过对制件的工艺分析以及上述排样方式的分析，又考虑到材料利用率、操作方便性以及制造成本等因素，托架垫片采用有废料直排的排样方式。
其排样见图2-2所示。
图2-2托架垫片排样图2.1.4模具结构1.模具结构装配图冲裁模的结构类型很多，主要典型结构设计有：冲裁手扳模、山形极片板模、下顶出件落料模、侧壁冲孔模、自动挡料级进模、切舌定距级进模和冲孑L落料复合模等。
托架垫片适合用冲孔落料复合模(图2-3)123456789101112图2-3 模具装配图1-下模板 2-下安装板 3-聚氨酯 4-卸料板 5-推件块 6-上模板7-上安装板 8-冲头 9-凹模 l0-凸凹模 l1-卸料螺钉 12-定位销2.模具的工作原理由图2-3可看出，模具为典型的倒装冲孔落料复合模。
模具使用了导柱和导套组成的导向机构，有效的保证了冲裁精度。
工作时，手动将条料送入模具中抵住定位销12，先是落料凹模9与凸凹模10完成落料，同时冲孔凸模8凸、凹模9完成冲孔。
冲裁完成之后，制件卡在落料凹模9和冲孔凸模8上，由下方的弹性顶件装置提供弹力传递给推件块5，推件块将制件顶出，并留在上模表面；冲孔废料由下面落下，条料废料由弹性卸料板4将其从凸凹模10下模拔下来。
如此循环运动，实现对零件的冲压。
2.1.5 强度校核1.冲压强度校核凸模8比较细长，应进行校核。
凸模承压能力按下式计算：[][]bc bc z N F σσσσ≤=⨯+=≤=5138N 5.314.332940164700A 212min ＇经计算得出强度合格。
凸凹模10比凸模8粗短，因此，强度也合格。
2.失稳弯曲应力的校核普通断面的凸模，它们的失稳弯曲极限长度为：ˊmin max 1200zF I L ≤ 644min d I π=如果凸模为圆形断面，但是无导向的，则有： ˊ2max 95zF d L ≤ 式中：ˊz F ——凸模所受的总压力(KN)；d ——模具工作刃口直径(mm)；min I ——凸模最小截面(即刃口直径截面)的惯矩；max L ——凸模最大允许长度(mm)。
凸模8为圆形截面凸模，且是无导向的，因此，凸模不发生失稳弯曲的极限长度为：29.236m m 7.19795952ˊ2max =⨯==zF d L mm 因此，凸模8失稳弯曲应力校核合格。
2.2 云母片复合冲裁模结构设计2.2.1 设计要求已知：零件图：如图3-1所示生产批量：大批量材料：云母料厚：0.5mm求作：（1）云母片零件的特点（2）工艺方案确定（3）模具结构图3-1 零件图2.2.2 云母片零件的特点云母是天然矿物绝缘材料。
云母具有劈开性，可剥劈成一定厚度而外形由于天然块状云母不规则而很不规则，在真空电子管、电容器等电子产品中应用较普遍，厚度常为0.5mm 左右，薄的为0.08mm 。
由于云母料本身形状不规则，工件尺寸义较小，故只能用复合模一次冲压的方法完成。
2.2.3 工艺方案的确定图3-1所示是云母片零件的结构简图，工件整体为规整的长方体，长38mm 、宽26mm 、高0.5mm ；另外，工件中还有两个直径为3mm 的孔。
由于工件较薄、较软、表面平直，而复合模具有许多优点：内外形相对位置及零件尺寸的一致性非常好，制件精度高；制件表面平直；适宜冲制薄料，也适宜冲制脆性或软质材料；可充分利用短料或边角余料；模具结构紧凑，要求压力机工作台面的压力较小。
相对于其他两种模具最适合工件的要求，因此本工件采用复合模设计。
2.2.4 模具结构图3-2所示是模具结构图。
本结构为顺装复合模，云母片厚度薄，凸、凹模双面间隙很小，对上下模导向精度有一定的要求，故本模具采用了滚球导套模架及浮动模柄，保证上下模正确的导向；凹模采用镶拼结构，由镶件14、19与硬质合金镶件5、20组成，提高了模具耐用度；冲孔废料由凸凹模9中重叠由下排除，简化了模具结构。
3467589101113141516171819202112图3-2 云母片复合冲裁模1-下模板 2-垫板 3-固定板 4-弹簧 5、19、20-镶件 6-滚珠套 7-滚珠8-凸模 9-凸凹模10-模柄 11-连接轴 12-上模板 13、15-固定板 14-顶板 16-中垫板 17-螺钉 18-销钉模具工作过程：材料送进模具后，导柱导套及浮动模柄起到定位和导料的作用，凸凹模9向下运动，模具闭合，材料被顶板14和凸凹模9压紧，凸凹9模继续向下运动，弹簧4发生变形被压缩，至镶件5的一段距离，材料在受压的情况下被冲裁。
冲裁完毕后，冲孔废料在凸凹模9中由下至上排出，上下模分开，弹簧4恢复原形，向上作用于顶板14顶出成型零件，取走零件后再继续下一次加工。
2.3 偏心轮夹持送料冲孔落料复合模结构设计2.3.1 概述在通用压力机上采用自动送料装置进行自动或半自动生产，一般可使生产效率提高2~3倍。
在高效自动冲压设备上配以相应的自动检测装置及送出料装置等，其生产效率可提高4~5倍，甚至更高。
所以，冲压加工过程实行自动化是提高生产效率和保证安全生产的根本途径。
送料装置是冲压自动化的主要组成部分。
按与坯料直接直接接触部分的结构特点，可将送料装置分为钩式送料装置、辊式送料装置、夹持式送料装置和排样式送料装置等。
现介绍夹持式送料装置。
夹持式送料装置是冲压生产中使用较多的一种送料装置。
按夹持式送料装置分为夹刃式、夹滚式和夹钳式三种。
本模具采用夹刃式。
夹刃式送料是夹持式送料中结构最简单的一种，它有表面夹刃和侧面夹刃求不高处。
侧面夹刃适用于厚度较大的坯料，不损伤坯料表面。
2.3.2 设计要求已知：零件图：如图4-1所示生产批量：大批量材料：08钢料厚：1mm 图4-1 零件图求作：（1）零件工艺性分析（2）确定工艺方案及模具结构类型（3）排样设计 （4）模具结构2.3.3 工艺分析图4-1所示工件，材料：08钢，料厚1mm ，大批量生产。
①图示零件尺寸均为标准公差的尺寸，符合比较精确的冲裁模精度要求，模具精度可取IT8即可； ②零件材质为08钢，能进行一般的冲裁加工；③冲孔的工艺性：孔径基本尺寸为2mm ，尺寸精度要求一般，可采用冲孔工艺；④落料的工艺性：零件尺寸较小，外形复杂程度一般，因此可进行冲裁落料工艺。
综合以上各方面情况，可以确定零件主要冲压工序的工艺性良好。
2.3.4工艺方案与模具结构类型所给零件所需的基本工序为冲孔和落料，可以拟定出如下两种工艺方案：方案一：用简单模分两次加工，即落料--冲孔。
方案二：采用复合冲裁，一次性完成。
方案三：采用级进模冲裁，先冲孔，后落料。
零件属于大批量生产，因此采用单工序须要模具数量较多，生产率低，所用费用也高，不合理；若采用复合冲，可以得出冲件的精度和平直度较好，生产率较高，但因零件的孔边距太小，模具强度不能保证；用用级进模冲裁时，生产率高，操作方便，通过合理设计可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题，根据以上分析，该零件采用级进冲裁工艺方案。
