模塊二沖裁模設計

中原工學院材料與化工學院沖裁模設計任務一：完成圖示落料件的模具設計。沖裁模設計本模塊設計任務：任務二：完成圖示落料沖孔件的模具設計。沖裁模設計沖裁模設計第1組設計任務：沖裁模設計第2組設計任務：沖裁模設計第3組設計任務：沖裁模設計第4組設計任務：沖裁模設計第5組設計任務：沖裁模設計學習項目一沖裁概述一、沖裁的概念與應用

1.

概念沖裁是利用模具使板料沿一定輪廓形狀分離的一種沖壓工序。包括沖孔、落料等。

2.

分類

普通沖裁（常見）和精密沖裁

3.

應用沖制零件或工序件二、沖裁模的分類與組成

1.

分類常見分類方法見下表。沖裁模設計序號分類方法模具名稱模具特點一按工序性質分1落料模沿封閉輪廓分離，沖下來的部分為沖件2沖孔模沿封閉輪廓分離，沖下來的部分為廢料3切邊模將沖件多余的邊緣切掉4切口模沿敞開輪廓沖切口，不完全分離5整修模切除沖件的粗糙邊緣，工件斷面光潔垂直6精沖模帶齒的壓料板，高精度、斷面質量好二按工序的組合程度分1單工序模只能完成一個工序2級進模不同位置上同時完成多道工序3復合模同一位置上同時完成多道工序三按上、下模導向情況分1敞開模無導向裝置2導板模導板導向3導柱模導柱、導套導向沖裁模設計

2.

組成

基本結構：上模和下模。工藝零件直接參與沖壓過程，和坯料直接發(fā)按用途分：生作用。

結構零件保證和完善作用工作零件定位零件按作用功能分：卸料及出件零件

導向零件

固定零件

標準件模具具體結構見下圖。沖裁模設計沖裁模設計1-下模座2-螺釘3-凹模4-導料銷5-橡膠6-導套7-凸模固定板8-上模座9-卸料螺釘10-模柄11-橫銷12-防轉銷13-螺釘14-墊板15-凸模16-導柱17-卸料版18-螺釘學習項目二沖裁變形分析一、沖裁變形時板料變形區(qū)受力情況分析無壓邊裝置刃口鋒利凸、凹模間隙產生彎矩四對力的大小和方向沖裁模設計二、沖裁時的板料變形過程

1.

彈性變形階段

變形區(qū)內部應力小于屈服點，彈性回復。

2.

塑性變形階段

變形區(qū)內部應力大于屈服點，塑性剪切、彎曲、拉伸和側向擠壓變形，加工硬化，應力集中。

3.

斷裂分離階段變形區(qū)內部應力達到抗剪強度。裂紋首先產生在凹模刃口側面凸模刃口附近側面上、下裂紋擴展相遇材料分離

沖裁模設計沖裁變形過程沖裁模設計三、沖裁件質量及其影響因素沖裁件質量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。垂直光滑毛刺小圖樣規(guī)定的公差范圍內外形滿足圖樣要求，表面平直，拱彎小。沖裁模設計1.沖裁件斷面質量及其影響因素斷面特征塌角帶圖a

刃口附近材料產生彎曲和伸長變形。光亮帶圖b

光滑、明亮塑形剪切變形產生，斷面質量最好。斷裂帶圖c

粗糙、麻灰色裂紋擴展形成的撕裂面。毛刺區(qū)圖d

刃口側面產生微裂紋。普通沖裁中毛刺不可避免。沖裁模設計沖裁區(qū)應力、變形和沖裁件正常的斷面狀況a）沖孔件b）落料件沖裁模設計切斷面質量影響因素（1）

材料力學性能的影響塑性好，塌角、光亮帶大，斷裂帶小。（2）模具間隙的影響

（3）

模具刃口狀態(tài)對質量的影響

凸模刃口磨鈍時，落料件上端產生毛刺；

凹模刃口磨鈍時，沖孔件孔口下端產生毛刺；

凸、凹模刃口同時磨鈍時，沖件上、下端都產生毛刺。沖裁模設計間隙過小間隙合理間隙過大2.沖裁件尺寸精度及其影響因素尺寸精度：沖裁件實際尺寸與公稱尺寸之差。

偏差沖裁件相對于凸模和凹模尺寸的偏差模具本身的制造偏差沖裁模設計

（1）沖模的制造精度（零件加工和裝配）

（2）材料的性質（彈性變形量）

（3）沖裁間隙

適當：純剪切分離，落料件尺寸等于凹模尺寸，沖孔件尺寸等于凸模尺寸。過大：剪切、拉伸與彎曲變形，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件尺寸大于凸模尺寸。過小：剪切、擠壓作用，落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸。尺寸精度的影響因素沖裁模設計

3.沖裁件形狀誤差及其影響因素

沖裁件的形狀誤差是指沖裁件的翹曲、扭曲或變形。

翹曲：沖裁件呈曲面不平現(xiàn)象。它是由于間隙過大、彎矩增大、變形拉伸和彎曲成分增多而造成的，另外材料的各向異性和卷料未矯正也會產生翹曲。

扭曲：沖裁件呈扭歪現(xiàn)象。它是由于材料的不平、間隙不均勻、凹模后角對材料摩擦不均勻等造成的。

變形：由于坯料的邊緣沖孔或孔距太小等原因，因脹形而產生的。沖裁模設計學習項目三沖裁間隙Z表示雙面間隙

Z/2表示單面間隙沖裁間隙：沖裁模中凸、凹模刃口橫向尺寸的差值。沖裁模設計

間隙增大，沖裁力減小，但繼續(xù)增大下降緩慢。間隙增大，卸料力、推件力和頂件力減小。影響顯著。二、間隙對模具壽命的影響一、間隙對沖壓力的影響沖裁模設計模具壽命刃磨壽命：用兩次刃磨之間的合格沖件數表示?？倝勖河媚＞呤橹沟目偟暮细駴_件數表示。模具的失效形式崩刃：刃口的壓縮疲勞破壞。脹裂：小間隙，常見凹模。折斷：小凸模。三、間隙值的確定

掌握查表法。作業(yè)：總結間隙對沖裁的影響。沖裁模設計a)間隙過?。荷舷铝鸭y向內錯開，發(fā)生二次剪切中部出現(xiàn)夾層，兩頭呈光亮帶，毛刺薄而高。b)間隙合理：上下裂紋重合斷面質量較好，平直光滑毛刺小c)間隙過大：上下裂紋向外錯開，產生二次拉裂，斜度大。沖裁模設計凸、凹模刃口磨鈍時毛刺的形成情況a）凹模磨鈍

b）凸模磨鈍

c）凸、凹模均磨鈍

沖裁模設計學習項目四沖裁模設計步驟詳解與實例一、沖裁工藝性分析

沖裁件的工藝性：指沖裁件在加工中的難易程度。

1.

材料分析：硬度不能過高，具有一定塑性，不能太脆。

2.結構分析：形狀盡量簡單對稱、有圓角過渡，防開裂磨損。局部凸出或凹人部分需檢驗寬度和深度是否合理。

一般情況下，寬度B應不小于1.5δ；深度L≤5

B。沖裁模設計

孔徑不宜太小，防凸模折斷或壓彎。最小數值見參考表。沖裁件的孔邊距不應過小，孔邊與沖件外形邊緣不平行時，邊距a應不小于δ，孔邊緣與沖件外形邊緣平行時，邊距a不小于1.5δ。

基準重合，且在不變動的面或線上。

沖裁模設計3.精度分析：

精密級：沖壓工藝在技術上所允許的最高精度。

經濟級：指模具達到最大許可磨損時，所完成的沖壓加工在技術上可以實現(xiàn)而在經濟上又最合理的精度。（常用）

在對零件進行精度分析時，需檢驗所有標注公差的尺寸，從而判定其屬于精密級還是經濟級。一般來講，普通沖裁的所能達到的精度等級為IT11~IT14級。沖件上未注公差的尺寸按IT14級處理。沖裁模設計二、沖壓工藝方案的確定內容：確定工序數、工序的組合以及工序順序。

1.

沖裁工序的組合

（1）根據生產批量確定工序是否組合（2）根據沖裁件精度等級判定工序是否組合（3）沖裁件尺寸形狀較小，復合或連續(xù)沖裁；中等，復合沖裁；孔邊距過小、形狀復雜或厚料，連續(xù)沖裁。（4）模具的制造、安裝、調整及成本復合沖裁，模具制造安裝調整較容易，且成本較低。（5）操作是否方便與安全連續(xù)沖裁較安全。沖裁模設計2.

沖裁順序的安排（1）連續(xù)沖裁順序

1）先沖孔或沖缺口，最后落料或切斷，定位孔。

2）采用定距側刃時，側刃切邊與首次沖孔同時進行，控制步距。兩個定距側刃，一前一后。（2）多工序沖裁件用單工序沖裁時的順序

1）先落料，再沖孔或沖缺口。定位基準一致。

2）沖裁大小不同相距較近的孔時，應先沖大孔后沖小孔。第二章沖裁模設計案例分析：完成任務一落料件的沖裁工藝性分析并確定其沖裁工藝方案。材料：10鋼料厚：0.8mm大批量生產沖裁模設計

1.

沖裁工藝性分析（1）材料分析

10鋼為優(yōu)質碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性能。（2）結構分析 零件結構簡單，左右對稱;

外形有多處尖角，建議過渡圓角值為R0.25mm。零件結構滿足沖裁要求。（3）精度分析

5個尺寸，查表屬于IT12，2個未注公差按IT14取值。普通沖裁滿足零件的精度要求。

2.

沖裁工藝方案的確定

一套簡單落料模沖裁模設計案例分析：完成任務二沖裁件的沖裁工藝性分析并確定其沖裁工藝方案。材料：Q235鋼料厚：2mm大批量生產沖裁模設計1.

沖裁工藝性分析

（1）材料分析

Q235為普通碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性能。（2）結構分析 零件結構簡單對稱;

外形均有圓弧連接過度;

最小孔徑為8.2mm，滿足要求;

孔邊距為3.9mm，大于最小孔邊距;

零件結構滿足沖裁要求。（3）精度分析

5個尺寸，查表屬于IT11~IT12，普通沖裁滿足零件的精度要求。沖裁模設計2.沖裁工藝方案的確定

方案一：先落料，后沖孔。采用兩套單工序模生產。

方案二：落料—沖孔復合沖壓，采用復合模生產。

方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。分析：

方案一：模具結構簡單，兩副，效率低，零件精度較差，年產量難滿足。方案二：一副模具制造不困難，沖件精度易保證，效率高。方案三：一副模具效率高，導正銷，制造、裝配略復雜，零件精度稍差。綜合考慮方案二更合理。但須校核凸凹模壁厚，經計算零件凸凹模最小壁厚為4.9mm＜最小極限尺寸3.9mm，所以最終工藝方案為方案三——級進模。沖裁模設計作業(yè)：完成下發(fā)沖裁件的工藝性分析。沖裁模設計生產批量與模具類型生產性質生產批量（萬件）模具類型設備類型小批量試制1簡易模、組合模、單工序模通用壓力機中批量1~30單工序模、復合模、級進模通用壓力機大批量30~150復合模、多工位自動級進模、自動模機械化高速壓力機、自動化壓力機大量＞150硬質合金模、多工位自動級進模自動化壓力機、專用壓力機沖裁模設計普通沖裁模的對比關系

模具種類比較項目單工序模級進模復合模無導向的有導向的沖壓精度低一般IT13~IT10IT10~IT8零件平整程度差一般不平整平整零件最大尺寸和料厚不受限制中小尺寸，較厚料250mm以下，0.1~6mm300mm以下，0.05~3mm生產率低較低較高稍低高速自動壓力機不能用可用可用出件困難多排沖壓法較小尺寸沖件很少采用模具制造的工作量和成本低略高簡單零件，低于復合模復雜零件，低于級進模安全性不安全較安全不安全沖裁模設計沖孔落料復合?；窘Y構1.推件塊2.凸模3.凹模4.凸凹模5.卸料板沖裁模設計三、沖裁工藝計算（一）凸、凹模刃口尺寸計算1.

刃口尺寸計算原則（1）沖件在測量和裝配中，以光面尺寸為基準。（2）凹模刃口擠切材料產生落料件的光面；凸模刃口擠切材料產生孔的光面。（3）落料模：先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；沖孔模：先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。沖裁模設計（4）落料模，凹模基本尺寸接近或等于零件最小極限尺寸；沖孔模，凸模基本尺寸接近或等于孔的最大極限尺寸；磨損系數在0.5~1之間，數值確定參考教材。（5）初始設計間隙采用最小間隙值（Zmin）。（6）一般沖模精度較零件精度高3~4級。（7）

“入體”原則：向材料實體方向單向標注零件尺寸公差。

落料件上偏差為零，只標注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標注上偏差。零件公差是雙向偏差標注的，換算成單向標注，磨損后無變化的尺寸除外。凹模（內表面）刃口尺寸制造偏差取正值（）；凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取負值（）。磨損后不變化的刃口尺寸，制造偏差取雙向偏差（、）。沖裁模設計2.

刃口尺寸計算方法（1）凸模和凹模分開加工法特點：

適于圓形或簡單刃口，具有互換性、制造周期短，但Zmin不易保證，制造難度大。

注意事項：

需在圖樣上分別標注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。沖模的制造公差與沖裁間隙之間需滿足條件：≤或取=0.6=0.4沖裁模設計

凸模和凹模刃口尺寸計算公式：

1）落料：

2）沖孔：

3）中心距：

沖裁模設計案例分析：完成任務二（圖示零件）的刃口尺寸計算。材料為Q235鋼，料厚2mm。沖裁模設計落料尺寸

：

查表得Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm；，。將以上各值代入≤經校驗不等式成立，則：

查得、、、數值同上，滿足不等式，則：

尺寸沖裁模設計尺寸：

查得，。經校核滿足不等式，且為單邊磨損尺寸，計算時取單面間隙。則：沖孔尺寸φ：查得，。經校核滿足不等式，則：

沖裁模設計尺寸φ：查得，。經校驗滿足不等式，則：孔中心距：代入中心距計算公式得：沖裁模設計（2）凸模和凹模配合加工法定義：先按尺寸和公差制造出凹?；蛲鼓Ｆ渲幸粋€，然后依此為基準按最小合理間隙配做另一件。

一般落料先加工凹模，沖孔先加工凸模。特點：沖裁間隙易保證，可放大基準件公差，不必檢驗不等式，簡化繪圖工作。注意事項：基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注；非基準件上只標注公稱尺寸，不注公差；非基準件圖樣上需注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配作，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。要正確判斷出模具刃口尺寸的磨損情況。沖裁模設計落料沖孔沖件沖裁模設計模具基準件尺寸標注

基本計算公式

磨損后增大的尺寸（A類）磨損后減小的尺寸（B類）磨損后不變的尺寸（c類）沖裁模設計模具非基準件尺寸的標注

凸模刃口按凹模實際刃口尺寸配作，保證最小雙面合理間隙值Zmin

凹模刃口按凸模實際刃口尺寸配作，保證最小雙面合理間隙值Zmin

沖裁模設計案例分析：完成任務一零件的刃口尺寸計算，已知材料為08鋼，料厚0.8mm。

沖件圖凹模磨損示意圖沖裁模設計說明：因零件較薄且形狀較復雜，所以計算采用配做法。落料件應先計算凹模。

1.

磨損后刃口尺寸變大的有：

、、、，精度等級都為IT12，所以X取0.75。代入公式得：沖裁模設計

2.磨損后刃口尺寸變小的有：，精度等級為IT14，X取0.5。則

3.磨損尺寸不變的有：、，則有：

技術要求：凸模刃口按凹模實際刃口尺寸配作，保證最小雙面間隙值為0.072mm。沖裁模設計作業(yè)：根據下發(fā)沖裁件的實際情況，選擇合理的刃口尺寸計算方法并計算。沖裁模設計（二）排樣計算

1．排樣的概念、意義及原則

概念：沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。

意義：

提高材料利用率，降低成本；保證沖件質量；保證模具壽命。

原則：

提高材料利用率；操作方便，工人勞動強度低且安全；模具結構簡單，壽命長；保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。

2．排樣方法沖裁模設計排樣方法概念特點比較應用材料利用率沖件質量模具壽命有廢料沿沖件全部外形都有搭邊最低好高形狀復雜、尺寸精度較高少廢料沿沖件部分外形有搭邊較高較好較高某些尺寸精度不高無廢料無搭邊廢料高不易保證最低結構形狀有要求，應用受限。沖裁模設計排樣方式a)有廢料排樣b)少廢料排樣c)、d)無廢料排樣沖裁模設計

3.

搭邊

概念：排樣中兩相鄰零件間或零件與條料邊緣間的余料。

作用：補償定位誤差，保持條料剛度，保證零件質量，送料方便。

搭邊值的確定：具體數值參考教材。

4.

步距

概念：條料在模具上每次送進的距離（簡稱步距或進距）。每個步距可沖出一個或幾個零件。計算方法：條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。每次只沖一個零件的步距s的計算公式為：沖裁模設計

條料寬度：5.

條料寬度與導料板距離的計算（1）導料板間有側壓裝置或用手將條料緊貼單邊導料板（導料銷）時導料板之間的距離：沖裁模設計（2）導料板之間無側壓裝置時導料板之間的距離：

條料寬度：沖裁模設計（3）用側刃定距時條料寬度：導料板之間的距離：

沖裁模設計6.

材料利用率

概念：沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比。一個步距內的材料利用率：

一張板料總的利用率：

提高材料利用率的方法：充分利用結構廢料盡量減少工藝廢料采用合理的排樣方式合理裁剪條料沖裁模設計條料的剪裁方式a)縱裁b)橫裁c)混合裁沖裁模設計7.

排樣圖的繪制排樣圖沖裁模設計根據零件形狀分析其應采用單直排的排樣方式，排樣方式有如下兩種。案例分析：確定任務一的排樣方式現(xiàn)選用1500mm×1000mm的鋼板，則需計算采用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數。沖裁模設計裁成寬43.6mm、長1500mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為：裁成寬43.6mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為：裁成寬53.6mm、長1500mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為：裁成寬53.6mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為：沖裁模設計經比較第3、4種裁剪方法的材料利用率最高?？紤]工人操作方便，選用第4種裁剪方式，即裁為寬53.6mm、長1000mm的條料。其具體排樣圖如下圖所示。沖裁模設計分析：導料零件：無側壓的導料板裝置條料寬度：排樣方式：單直排或斜排，三種比較方案b和方案c，顯然方案c的材料利用率高，所以首先排除方案b?，F(xiàn)選用1500mm×1000mm的鋼板，則需計算采用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數。案例分析：確定任務二的排樣方式沖裁模設計

裁成寬65mm、長1500mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為裁成寬65mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為裁成寬43mm、長1500mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為裁成寬43mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為沖裁模設計經比較，第3種裁剪方法的材料利用率最高，為保證凹模刃口強度，將搭邊值人為由1.2mm增大到2.5mm，最終裁剪方式為寬43.5mm、長1500mm的條料。其具體排樣圖如下圖所示。沖裁模設計作業(yè)：根據下發(fā)沖裁件的形狀尺寸，確定排樣方法并繪制排樣圖。沖裁模設計排樣方式沖裁模設計1.

沖裁力定義：沖裁過程中凸模對板料的壓力。平刃口沖裁力公式：2.

卸料力、推件力及頂件力卸料力：從凸模上卸下緊箍的料所需的力。推件力：將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力：逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需的力。（三）沖壓力計算沖裁模設計3.

壓力機公稱壓力的確定采用彈壓卸料裝置和下出件方式的沖裁模時：采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時：采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：

4.

降低沖裁力的方法

1）斜刃口沖裁：平直刃口改成具有一定傾斜角的斜刃口。落料時，凸模做成斜刃口，凸模做成平直刃口；沖孔時，將凸模做成斜刃口，凹模做成平直刃口。沖裁模設計3）加熱沖裁加熱降低材料的抗剪強度。2）階梯凸模沖裁注：多個凸模做成不同高度。一般小直徑凸模做短些。各層凸模布置盡量對稱。階梯凸模高度差H與料厚關系：當t<3mm

時，H＝t

當t>3mm

時，H=0.5t

沖裁模設計案例分析：完成任務一沖壓力計算并初選壓力機

沖裁力：模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，則卸料力：推件力：沖壓力：

初選設備為開式壓力機J23—16。沖裁模設計

沖裁力：模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，則推件力：沖壓力：初選設備為開式壓力機J23—35。案例分析：完成任務二沖壓力計算并初選壓力機沖裁模設計作業(yè)：完成下發(fā)沖裁件沖壓力的計算，并初選設備。沖裁模設計沖裁模設計

1.

概念：沖裁力合力的作用點，通過滑塊的中心線。

2.

意義：防止產生偏心載荷，模具歪斜，設備磨損，刃口變鈍或啃刃。

3.

計算方法：（1）簡單幾何圖形壓力中心的位置對稱沖件壓力中心，位于沖件輪廓圖形幾何中心上。直線段壓力中心位于直線段的中心；圓弧線段壓力中心的位置如圖所示，按下式計算：（四）壓力中心的計算沖裁模設計（2）多凸模模具的壓力中心位置按比例畫出每一個凸模刃口輪廓的位置；建立坐標系：原點盡量取在刃口輪廓壓力中心上，最好是對稱中心，坐標軸線要盡量多的通過凸模刃口輪廓的壓力中心；分別計算凸模刃口輪廓的壓力中心及坐標位置；分別計算每一個凸模刃口輪廓的周長；據力學定理（各分力對某軸力矩之和等于某合力對同軸之矩）計算壓力中心坐標。沖裁模設計建立坐標系。將刃口輪廓線按基本要素分成若干簡單線段（圓弧或直線段）。并計算出各基本要素的長度。確定出各線段的重心位置，并計算出重心到軸的距離。將求得的數據代入以上公式計算。（3）復雜形狀零件壓力中心的確定（原理同上）沖裁模設計零件左右對稱，只需計算壓力中心縱坐標。建立坐標系，并將零件右半部分圖形分解為9條直線，則每段直線的長度及中點的縱坐標分別為：案例分析：完成任務一壓力中心的計算沖裁模設計代入公式計算得：沖裁模設計設模具壓力中心的坐標點為（,0）（見圖），則有案例分析：完成任務二壓力中心的計算沖裁模設計作業(yè)：完成下發(fā)沖裁件壓力中心的計算。沖裁模設計多凸模模具的壓力中心的求解沖裁模設計壓力中心計算公式沖裁模設計四、模具總體結構設計（1）簡單模

在壓力機的一次行程中只能完成一種工序。

1）落料模1.模具結構認識a.導向的敞開式落料模b.導板式落料模c.

導柱式彈頂落料模

2）沖孔模導柱式沖孔模斜楔式水平沖孔模沖裁模設計1）用導正銷定位的級進模2）采用側刃定距的連續(xù)模優(yōu)點：級進模比單工序模生產率高，減少了模具和設備的數量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產自動化。缺點：級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高。適用：大批量生產小型沖壓件。

沖裁模設計（2）級進模在壓力機的一次行程中，能夠在模具的不同位置同時完成多道工序。1）倒裝復合模2）正裝復合模（3）復合模在壓力機的一次行程中，能夠在模具的同一位置同時完成多道工序。結構特點：有一個既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模優(yōu)點：生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，板料的定位精度要求比級進模低，沖模的輪廓尺寸較小。缺點：結構復雜，制造精度要求高，成本高。應用：生產批量大、精度要求高的沖裁件。沖裁模設計2.沖裁模零件的結構組成及作用零件種類零件名稱零件作用模具結構工藝零件工作零件凸模、凹模直接加工零件，使板料分離凸凹模刃口鑲塊定位零件定位銷確定坯料在沖模中正確的位置導料銷、導正銷導料板、導料銷側壓板、承料板側刃壓料、卸料及出件零件卸料版使沖件和廢料出模，保證沖壓生產順利進行壓料板頂件塊推件塊廢料切刀沖裁模設計零件種類零件名稱零件作用模具結構結構零件導向零件導柱正確保證上下模間的相對位置，保證沖壓精度導套導板固定零件上、下模座承裝模具零件或將模具緊固在壓力機上模柄凸、凹模固定板墊板標準件及其他螺釘、銷釘完成模具零件間的相互連接彈簧及其他沖裁模設計案例分析：任務一生產模具的整體結構設計模具結構：單工序落料模材料料厚：2mm卸料裝置：彈性卸料定位零件：固定擋料銷和導料銷沖裁模設計1-下模座2-銷釘3-凹模4-導料銷5-橡膠6-導套7-凸模固定板8-上模座9-卸料螺釘10-模柄11-橫銷12-防轉銷13-螺釘14-墊板15-凸模16-導柱17-卸料版18-螺釘19-擋料銷任務二裝配圖沖裁模設計模具結構：級進模材料料厚：2mm卸料裝置：剛性卸料定位零件：導料板、固定擋料銷和導正銷案例分析：任務二模具的整體結構設計沖裁模設計1-下模座2-銷釘3-凹模4-固定擋料銷5-卸料板6-導正銷7-落料凸模8-上模座9-螺釘10-模柄11-防轉銷12-銷釘13-導柱14-導套15-墊板16-凸模固定板17、18-沖孔凸模19-螺釘20-銷釘任務一模具裝配圖沖裁模設計作業(yè)：考慮下發(fā)沖裁件生產模具的總體結構設計。沖裁模設計1-模柄2-凸模3-卸料板4-導料板5-凹模6-下模座7-定位板圖1

無導向落料模沖裁模設計圖2

導板式落料模1-模柄2-止動銷3-上模座4-螺釘5-凸模6-墊板7-凸模固定板8-螺釘9-導板10-導料板11-承料板12-螺釘13-凹模14-圓柱銷15-固定擋料銷16-始用擋料銷沖裁模設計沖裁模設計圖3

導柱式彈頂落料模1-上模座2-卸料彈簧3-卸料螺釘4-螺釘5-模柄6-止轉銷7-圓柱銷8-墊板9-凸模固定板10-落料凸模11-卸料板12-落料凹模13-頂件板14-下模座15-頂桿16-圓板17-螺栓18-固定擋料銷19-導柱20-導套21-螺母22-橡膠23-導料銷沖裁模設計1-上模座2、18-圓柱銷3-導柱4-凹模5-定位圈6、7、8、15-凸模9-導套10-彈簧11-下模座12-卸料螺釘13-凸模固定板14-墊板16-模柄17-止動銷19、20-內六角螺釘

21-卸料板

沖裁模設計1-斜楔2-座板3-彈簧板4-滑塊5-凸模6-凹模斜楔式水平沖孔模沖裁模設計沖裁模設計圖4

用導正銷定距的落料沖孔級進模1-模柄2-螺釘

3-沖孔凸模4-落料凹模5-導正銷6-固定擋料銷7-始用擋料銷沖裁模設計沖裁模設計圖5

用側刃定距的沖孔落料級進模1-內六角螺釘2-銷釘3-模柄4-卸料螺釘5-墊板6-上模座7-凸模固定板8、9、10-凸模11-導料板12-承料板13-卸料板14-凹模15-下模座16-側刃17-側刃擋塊

沖裁模設計圖6

倒裝復合模1-下模座2-導柱3-彈簧4-卸料版5-活動擋料銷6-導套7-上模座8-凸模固定板9-推件塊10-推銷11-推板12-推桿13-模柄14、16-凸模15-墊板17-凹模18-凸凹模19-固定板20-彈簧21-卸料螺釘22-導料銷沖裁模設計沖裁模設計圖7

正裝復合模1-打桿2-模柄3-推板4-推桿5-卸料螺釘6-凸凹模7-卸料板

8-凹模9-頂件塊10-帶肩頂桿11-凸模

12-擋料銷13-導料銷沖裁模設計沖裁模設計安裝固定部分基本結構：工作部分過渡段

（一）工作零件設計1.凸模圖1凸模的構成五、模具零部件設計（1）常見結構、特點與固定方式常見凸模結構形式見下表：沖裁模設計結構形式簡圖特點及適用范圍固定方式圓截面式凸模中小直徑凸模工作部分成階梯形小直徑落料沖孔a直徑1~8mmb直徑1~15mmc直徑8~30mm過渡配合（H7/m6或H7/n6）臺肩固定裝配后上端磨平大直徑凸模大直徑落料沖孔（大于30mm）刃口端面成凹坑形式。螺釘連接固定，窩座與臺肩過渡配合（H7/m6或H7/n6）代替銷釘。沖裁模設計結構形式簡圖特點及適用范圍固定方式異型凸模臺階式工作部分為異型固定部分成圓形或矩形，用于形狀簡單的異型凸模。加防轉銷防轉直通式等截面直通式，成形磨削和線切割加工，用于非圓形中小型件形狀復雜的異型凸模橫截面尺寸大用螺釘固定，尺寸小用鉚接或橫銷吊裝固定沖裁模設計結構形式簡圖特點及適用范圍固定方式護套式凸模1.

加護套2.

用于厚料上沖小孔的場合凸模與護套間隙配合H8/h7，護套與凸模固定板間隙配合H7/h6。快換式凸模用于加工量不大，沖裁力較小，易損或需快速更換的凸模凸模與凸模固定板滑配（H7/h6），用絲塞、螺釘和彈簧將凸模緊固在固定板內，拆卸方便。沖裁模設計（2）凸模長度的計算固定卸料板彈性卸料板沖裁模設計2.凹模（1）刃口形式與特點（2）外形尺寸的計算凹模厚度：凹模壁厚：凹模長度：凹模寬度：選擇模架的依據沖裁模設計刃口型式序號簡圖特點及應用直刃口1直通式刃口強度高，修模后尺寸不變。沖裁大型或精度要求較高的工件，裝反向頂出裝置，不適于推件結構。2刃口強度高，修模后刃口尺寸不變。凹模內易積存材料，間隙小時刃口直壁磨損較快。沖裁形狀復雜或精度要求較高的場合。3特點與2同，其刃口下部擴大部分加工較2容易，但強度較2略差。用于形狀復雜、精度要求較高的中小型沖件。4凹模硬度較低，一般為40HRC左右，可用手錘敲擊刃口外側斜面以調整沖裁間隙。沖裁薄而軟的金屬或非金屬。沖裁模設計刃口型式序號簡圖特點及應用斜刃口5刃口強度差，修模后刃口尺寸略增大。凹模內不積存材料，刃口內壁磨損慢。用于沖裁形狀簡單、精度不高的零件。6特點同序號5，加工較5容易，用于沖裁形狀較復雜精度要求較低的沖裁件。沖裁模設計（3）凹模的固定方法

圖a

用螺釘、銷釘固定在下模座上，圖b、c是直接壓入固定板（H7/r6），圖c用于硬質合金模，圖d是小批或快換凹模。

a）b）c）d）沖裁模設計3.凸凹模

凸凹模是復合模中的特有零件。工作面的內、外緣均為刃口，壁厚取決于沖裁件尺寸。倒裝：內孔積存廢料，脹力大，最小壁厚應大些;

正裝：內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些.

4.凸模與凹模的鑲拼結構（1）鑲接與拼接

鑲接常用于局部易損的結構，

拼接常用于形狀復雜或大型模具。沖裁模設計鑲接

拼接

沖裁模設計（2）鑲拼結構設計的一般原則

1）便于加工制造，減少鉗工工作量，提高模具加工精度：內形變外形；沿對稱軸線分割；沿轉角或尖角分割，拼塊角度應大于等于90°；圓弧單獨做成一塊，拼接線應在離圓弧與直線的切點4~7mm的直線處；大弧線或長直線可分塊，拼接線應與刃口垂直。

2）便于維修、更換與調整局部凸出或凹進部分單獨做成一塊。通過增減墊片或磨削接合面調整拼塊間隙或中心距。

3）滿足沖裁工藝要求凸模與凹模的拼接線應錯開3~5mm，以免產生沖裁毛刺。

沖裁模設計（3）鑲拼式凸、凹模的固定方法

平面固定法：螺釘和銷釘直接固定，大型模具。（圖a）

壓入固定法：壓入固定板孔槽，簡單小型拼塊。（圖b）

嵌人固定法：嵌入定位螺釘緊固，中小型拼塊。（圖c）沖裁模設計（1）凸模：直通式凸模，橫銷吊裝固定。（2）凹模：外形為矩形，直刃口高度為5mm，4個M8螺釘和2個φ8銷釘。凹模高度：凹模壁厚：凹模的總長：凹模的寬度：

經檢查螺孔與銷孔間，螺孔、銷孔與凹模刃口、凹模外壁間的距離均滿足最小距離要求。案例分析：任務一凸、凹模結構設計沖裁模設計案例分析：任務二凸、凹模結構設計模具為級進模，沖孔凸模采用臺肩固定。落料凸模為直通式，螺釘吊裝固定，下部安裝導正銷。凹模采用整體式。凹模高度：凹模壁厚：凹模的總長：凹模的寬度：

沖裁模設計作業(yè)：完成下發(fā)沖裁件凹模周界尺寸的計算，并確定凸模的結構形式及固定方法。沖裁模設計凸模與固定板結構沖裁模設計任務一凹模結構設計沖裁模設計沖孔凸模落料凸模任務二凸模結構設計沖裁模設計任務二凹模結構設計沖裁模設計（二）定位零件

1.

概述

作用：保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。分類：導料零件——確定條料的送進方向；擋料零件——確定步距。

2.導料零件

導料板、導料銷及側壓裝置。材料：Q233或Q255，導向面及上、下表面的表面粗糙度應達到Ra1.6~0.8um。

3.擋料零件

固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷。沖裁模設計4.

側刃

1）原理：在條料側邊沖切一定形狀缺口以確定步距。

2）結構分類：

工作端面形狀：平直形和臺階形

工作斷面形狀：長方形、成形和尖角側刃

3）設計要點：按沖孔模設計原則，取單面間隙。側刃長度s=步距公稱尺寸＋(0.05~0.10)mm，側刃斷面寬度B=6~10mm，側刃制造公差，一般取0.02mm。

4）特點：定距準確可靠，送料精度和生產率較高，但材料消耗和沖裁力大。

5）應用：送料精度和生產率要求較高；不能采用上述擋料形式；工位數較多的級進模沖件側邊需由側刃沖出一定形狀。沖裁模設計5.

導正銷

1）作用原理：先進人已沖孔中導正條料，保證孔與外形的位置，消除送料誤差。

2）設計要點：

導入部分：圓弧或圓錐過渡，定位部分：圓柱面直徑比沖孔凸模直徑小0.04~0.2mm。

3）種類：

固定式：固定在凸模上其中

a用于直徑小于6mm的導正孔；

b用于小于10mm的導正孔；

c用于10~30mm的導正孔；

d用于20~50mm的導正孔。活動式：裝于凸?；蚬潭ò迳?，用于多工位自動級進模中

4）應用：級進模沖裁模設計5)沖孔凸模、導正銷及擋料銷之間的相互位置關系按圖a方式定位時：按圖b方式定位時：沖裁模設計6.

定位板和定位釘單個坯料或工序件的定位圖a

外形定位圖b內孔定位沖裁模設計

任務二為一套沖孔落料級進模，由于模具采用剛性卸料裝置，所以其定位零件采用導料板與固定擋料銷配合使用，又因為模具有兩個工位，因而在第一工位安裝始用擋料銷，在第二工位的落料凸模上安裝導正銷。案例分析：任務一與任務二模具定位零件的設計任務一為一套簡單模，其定位零件采用導料銷（兩個同側放置）和固定擋料銷配合使用，直接裝于凹模上。沖裁模設計作業(yè)：確定下發(fā)沖裁件生產模具的定位零件類型。沖裁模設計零件名稱導料方式常見類型應用場合導料板分別置于條料兩側整體式與剛性卸料板配合使用，用于簡單模和級進模分開式與剛性卸料板或彈性卸料配合，應用較廣常見導料零件沖裁模設計零件名稱導料方式常見類型應用場合導料銷2個同側，前后送料位于左側；左右送料位于后側

固定

式應用靈活廣泛，用于簡單模和復合模中?；顒?/p>

式沖裁模設計零件名稱導料方式常見類型應用場合側壓裝置

常位于一側導料中，保證條料始終與一側導料板貼合

簧片式結構簡單，側壓力小，用于薄料彈簧式

側壓力較大，用于厚料壓板式

側壓力大而且均勻，用于單側刃的級進模中

沖裁模設計形式

簡圖

特點及適用范圍

圓柱頭固定擋料銷

結構簡單，制造方便，一般裝在凹模上，應用廣泛。

鉤形頭固定擋料銷

制造較難，安裝時需防轉，但固定孔較凹模刃口更遠，故刃口強度不會削弱。

常見擋料零件沖裁模設計形式

簡圖

特點及適用范圍

回帶式活動擋料銷裝在固定卸料板上，操作繁瑣，生產效率低。常用于窄形零件。彈壓式活動擋料銷在彈性卸料板上，合模時擋料銷被壓入卸料板內，無需在凹模上開避讓孔，常用于復合模中。始用擋料銷僅在每個條料的第一次沖裁時使用，常用于級進模中。沖裁模設計側刃結構沖裁模設計側刃定位誤差比較1-導料板2-側刃擋塊3-側刃4-條料

沖裁模設計沖裁模設計固定式導正銷活動式導正銷（三）卸料與出件裝置

1.

卸料裝置（1）剛性卸料裝置常見結構形式：常裝于下模的凹模上。特點：結構簡單，卸料力大，卸料動作可靠。應用：厚料、硬料以及工件精度要求不高的場合。設計要點：卸料板孔與凸模之間的單邊間隙一般為（0.1~0.5）δ，若兼作導板，H7/h6間隙配合。卸料板一般采用Q235制造，兼作導板時宜用45鋼。尺寸確定：卸料板外形尺寸與凹模周界相同，厚度?。?.8~1）凹模高度。沖裁模設計（2）彈性卸料裝置常見結構形式：由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成特點：卸料力較小，卸料動作平穩(wěn)，先壓料后沖裁，故沖件切斷面質量和平直度好。應用：軟料、薄料以及沖件質量要求較高的場合。設計要點：卸料板孔與凸模之間的單邊間隙一般為（0.1~0.2）δ，若兼作導板，H7/h6間隙配合。彈性卸料板在自由狀態(tài)下應高出凸模刃口面0.5~1mm。卸料板的材料同剛性卸料板。尺寸確定：卸料板外形尺寸與凹模周界相同，厚度取10~15mm。沖裁模設計（3）廢料切刀常見結構形式：裝于下模工作原理：將廢料切斷成數塊料。特點及應用：帶凸緣拉深件的切邊模大型件（使用板狀毛坯）的倒裝式落料模。設計要點：切刀數量視零件的形狀尺寸為2~4個均布，廢料切刀與凸模刃口的高度差h一般為3倍料厚。沖裁模設計2.

出件裝置（1）剛性推件裝置常見結構形式：打桿（裝于上模）推板推桿推件塊特點及應用：推件力大，且工作可靠，但不壓料，多用于倒裝式復合模及拉深模。設計要點：推桿一般為2~4個均布，且長短一致。推板的形狀尺寸不能過大。推件塊與凹模為間隙配合H8/f7，推件塊與凸模之間取單邊間隙0.1~0.2mm。（有時可?。_裁模設計（2）彈性推件裝置常見結構形式：類似剛性推件裝置，彈性元件代替打桿。特點及應用：推件力較小，但力量均勻，推件平穩(wěn)，沖壓時能起壓料作用，用于薄料和平面度要求較高的場合。設計要點：推件塊在自由狀態(tài)下應高出凹模刃口面0.2~0.5mm，其他設計要點同剛性推件裝置。沖裁模設計（3）彈性頂件裝置常見結構形式：裝于下模，由彈頂器、頂桿和頂件塊組成。特點及應用：壓料，用于薄料、零件平直度要求高等不適于采用推件方式的模具中。設計要點：開模狀態(tài)下頂件塊應高出凹模刃口

0.2~0.5mm。合模狀態(tài)下頂件塊背后應留5~10mm的修模量。頂件塊與凹模為間隙配合H8/f7。沖裁模設計3.

彈性元件的選用（1）選用原則

1）滿足力的要求：預壓力：對于彈簧

2）滿足彈性元件最大許用壓縮量的要求：

總壓縮量不能大于所允許的最大壓縮量，即

3）滿足安裝空間要求：所選彈性元件應有足夠的安裝空間。沖裁模設計

1）根據模具結構空間尺寸和卸料力的大小，初定彈簧數目

n，算出每個彈簧應承擔的卸料力。

2）根據要求，選擇彈簧規(guī)格，使所選彈簧的允許最大工作載荷。

3）求彈簧的預壓縮量

4）校核彈簧，如滿足該式說明所選彈簧合適，否則應按上述步驟重選。

5）確定彈簧安裝高度，即（2）彈簧的選用步驟沖裁模設計（3）橡膠的選用步驟1）確定自由高度H0：2）確定橡膠墊的橫截面積A：沖裁模設計3）確定橡膠墊的平面尺寸：

根據所需橡膠面積及形狀計算其外形尺寸，如橡膠為圓形則外形尺寸為4）校核橡膠墊的自由高度Ho：

若超過1.5，應將橡膠分成若干層后，在其間墊以鋼墊片。若小于0.5，應重新確定其高度。5）確定橡膠墊的安裝高度沖裁模設計案例分析：任務一卸料裝置的確定與計算材料較薄，料厚為0.8mm，采用彈性卸料裝置，橡膠尺寸計算如下：（1）確定橡膠墊自由高度（2）確定橡膠墊的橫截面積查得橡膠墊預壓量在10%~15%時的單位壓力為0.5Mpa，沖裁模設計（3）確定橡膠墊的平面尺寸，外形為矩形，中間開有矩形孔以避讓凸模。避讓孔尺寸為45mm×55mm，外形暫定一邊長為

110mm，則另一邊長為

（4）校核橡膠墊的自由高度高徑比在0.5~1.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85×36mm=30.6mm，取整裝模高度為30mm。卸料板外形尺寸同凹模外形尺寸110mm×100mm，厚度取8mm，并用四個卸料螺釘將其和橡膠固定于上模。沖裁模設計案例分析：任務二卸料裝置的確定與計算

零件材料厚度為2mm，精度要求一般故采用剛性卸料裝置。卸料板外形尺寸與凹模周界相同取160mm×110mm，厚度取12mm。卸料板可直接安裝于導料板上，也可與導料板做成整體結構。卸料板上面開設與零件形狀一致的凸模避讓孔。且與凸模留有單邊間隙(0.2~0.5)mm。

沖裁模設計作業(yè)：確定下發(fā)沖裁件生產模具的卸料裝置類型，并完成相關計算。沖裁模設計剛性卸料裝置沖裁模設計沖裁模設計剛性推件裝置沖裁模設計彈性推件裝置沖裁模設計彈性頂件裝置沖裁模設計沖裁模設計

1.

模架的分類與選用（四）標準模架模架滑動導向模架滾動導向模架按導向機構摩擦性質分對角導柱模架后側導柱模架后側導柱窄型模架中間導柱模架中間導柱圓形模架四導柱模架后側導柱模架四導柱模架中間導柱模架對角導柱模架沖裁模設計類別模架形式主要特點應用場合滑動導向模架對角導柱模架對角線上裝有一個前導柱和一個后導柱，有效區(qū)在毛坯進給方向的導套間。受力平衡，上模座在導柱上運動平穩(wěn)?？v向和橫向送料，使用面寬，用于級進模和復合模后側導柱模架兩導柱、導套裝于后側，有效區(qū)在導套前。可沖壓較寬條料。送料及操作方便。會因偏心載荷產生力矩，上模座在導柱上運動不夠平穩(wěn)?？v向、橫向送料。適于一般精度要求的沖模，不適于大型模具。中間導柱模架左、右中心線上裝有兩個不同尺寸的導柱，有效區(qū)域在導套間，導向精度高，上模座在導柱上運動平穩(wěn)。僅能縱向送料，常用于彎曲模和復合模。四導柱模架模架的四個角上分別裝有導柱。模架受力平衡，導向精度高。高精度大型沖件，大批量生產的自動沖壓沖?；瑒訉蚰＜艿闹饕问?、特點及應用

2.

滑動導向模架主要零件的結構和設計要點

（1）模座

材料：鑄鐵HT200、HT250或Q235、Q255

精度要求：模座上、下表面的平行度應達公差等級為4級，上模座導套孔的軸線垂直于上模座的上表面，下模座導柱孔的軸線垂直于下模座的下表面，且垂直度公差等級一般為4級。上、下模座的導套、導柱安裝孔中心距必須一致，精度一般要求在±0.02mm以下。模座的上、下表面粗糙度為Ral.6-0.8μm,在保證平行度的前提下，可允許降低為Ra3.2~1.6μm。漏料孔或排出槽沖裁模設計（2）導柱、導套

導套：

內孔開油槽，與導柱間隙配合H7/h6、H6/h5，與上模座過盈配合H7/r6，由于過盈配合裝配時孔有縮小的現(xiàn)象，所以d0在設計加工時比d大0.5~lmm。導柱：

B型導柱兩端基本尺寸相同，但公差不同。一端與導套間隙配合H7/h6，另一端與下模座過盈配合H7/r6。

A型導柱只有一個尺寸，加工方便，與上模座為基軸制過盈配合R7/h6。

沖裁模設計裝配關系：

沖模閉合狀態(tài)，導柱上端面與上模座上平面之間的距離不小于10~15mm；下模座下平面與導柱壓入端的端面間距不小于2~3mm；導套上端面與上模座上平面間距應大于2~3mm，以便排氣和出油。材料及熱處理：

導柱導套均采用20鋼制造，為有足夠的硬度和耐磨性，采用表面滲碳處理，滲碳層厚為0.8~1.2mm，滲碳后的淬火硬度為58~62HRC。導柱的外表面和導套的內表面，淬硬后磨削，其表面粗糙度應不大于Ra.0.8um（一般為R.0.2-0.lum)，其余部分為Ra1.6um。沖裁模設計（五）連接與緊固零件1.模柄

（1）作用：將上模固定在壓力機滑塊上。

（2）要求：模具的壓力中心與模柄中心線重合。

（3）應用：常用于1000KN以下的中小型模具。

（4）類型及應用：（5）選用：定類型根據模具結構大小與沖件精度要求決定規(guī)格根據所選壓力機模柄孔尺寸

（6）安裝要求：模柄與模柄孔間隙配合H11/dll，模柄長度應小于模柄孔深度5~l0mm。沖裁模設計2.

固定板1）厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應考慮螺釘及銷釘的位置。2）凸模安裝孔與凸模過渡配合H7/m6,凸模壓裝后端面要與固定板一起磨平。3）上、下表面應磨平，并與凸模安裝孔的軸線垂直。固定板基面和壓裝配