3、沖裁工藝與沖裁模設計3.1、概述分類:沖裁模：沖裁：利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產生分離的一種沖壓工序。基本工序：落料和沖孔。既可加工零件，也可加工沖壓工序件。沖裁所使用的模具叫沖裁模，它是沖裁過程必不可少的工藝裝備。凸、凹模刃口鋒利，間隙小。普通沖裁、精密沖裁返回3.2、沖裁變形過程分析3.2.1、沖裁變形特征

c）斷裂分離階段

凸、凹模間隙正常且無彈壓時，金屬材料的沖裁變形過程a）彈性變形階段b）塑性變形階段

沖裁過程示意圖普通沖裁零件斷面

沖裁件斷面示意圖沖裁件斷面質量1—光亮帶2—毛刺3—斷裂帶4—塌角帶a)間隙過小b)間隙適中c)間隙過大幾種典型的沖裁工藝切斷：指用凸、凹模（或上、下刀刃）將板料沿不封閉的輪廓線斷裂分離的一種沖裁工序。沖孔：指用凸、凹模（或上、下刀刃）在毛坯或板料上，沿封閉的輪廓線分離出廢料得到帶孔制件的一種沖裁工序。

落料：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿封閉的輪廓線將制件或毛坯與板料斷裂分離的一種沖裁工序。

切口：指用凸、凹模（或上、下刀刃）從毛坯或半成品制件的內外邊緣上，沿不封閉的輪廓斷開，而不完全分離成兩部分的一種沖裁工序。

切（修）邊：指用凸、凹模（或上、下刀刃）從毛坯或半成品制件的內外邊緣上，沿一定的輪廓分離出廢料的一種沖裁工序。

剖切：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿不封閉的輪廓將半成品制件切離為兩個或數個制件的一種沖裁工序

整修：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿半成品制件被沖裁的外緣或內孔修切掉一層材料，以提高制件尺寸精度和降低沖裁截面粗糙度的一種沖裁工序。

外緣整修內緣整修

精密沖裁：指在沖裁的基礎上，采取強力的齒圈壓邊與反頂力、接近零的小間隙以及采用小圓角刃口等工藝措施而實現板料塑性分離的沖壓分離加工方法。

沖裁件質量：3.2.2、沖裁件質量及其影響因素垂直、光潔、毛刺小圖紙規定的公差范圍內外形滿足圖紙要求；表面平直，即拱彎小指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。1、沖裁件斷面質量及其影響因素斷面特征圓角帶a：刃口附近的材料產生彎曲和伸長變形。光亮帶b：塑性剪切變形。質量最好的區域。斷裂帶c：裂紋形成及擴展。毛刺區d：間隙存在，裂紋產生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，間隙不正常、刃口不鋒利，還會加大毛刺。(１)材料性能的影響(２)模具間隙的影響間隙小，出現二次剪裂，產生第二光亮帶間隙大，出現二次拉裂，產生二個斜度(３)模具刃口狀態的影響當凸模刃口磨鈍時，則會在落料件上端產生毛刺；當凹模刃口磨鈍時，則會在沖孔件的孔口下端產生毛刺；當凸、凹模刃口同時磨鈍時，則件上、下端都產生毛刺。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

2.沖裁件尺寸精度及其影響因素沖裁件的尺寸精度：

指沖裁件的實際尺寸與圖紙上基本尺寸之差。影響因素該差值包括兩方面的偏差：一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差；

二是模具本身的制造偏差。

（1）沖模的制造精度（零件加工和裝配）：沖模的制造精度越高，沖裁制件的精度越高；（2）材料的性質：彈性模量大（硬）的材料，變形后回彈大，降低制件的尺寸精度；（3）沖裁間隙：過大時沖裁后因拉伸使尺寸收縮；過小時因擠壓而使尺寸脹大。3．沖裁件形狀誤差及其影響因素沖裁件的形狀誤差：翹曲：指翹曲、扭曲、變形等缺陷。沖裁件呈曲面不平現象。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：坯料邊緣沖孔或孔距太小等原因，因脹形而產生的。3.3、沖裁模間隙Z=Dd-Dp式中

Z——沖裁間隙（mm）；

Dd——凹模刃口尺寸（mm）；

Dp——凸模刃口尺寸（mm）。3.3.1、間隙的重要性（1）間隙對沖裁件斷面質量的影響間隙過小間隙適合間隙過大（2）沖裁間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸偏差主要是由兩個方面造成的：一是沖模的制造偏差，二是沖裁件實際尺寸與沖模刃口尺寸之間的偏差。

Z（t%）Z（t%）—————平行纖維方向――――垂直纖維方向a）b）間隙對沖裁件尺寸精度的影響a）落料b）沖孔

間隙越小，沖裁力就越大，但影響不大；

間隙越小，卸料力和推料力隨之增加；（3）沖裁間隙對沖裁力、卸料力、推料力、頂料力的影響（4）沖裁間隙對沖模壽命的影響凸、凹模刃口磨損情況過小的間隙對模具的壽命極為不利。（5）合理間隙值的確定合理間隙是一個范圍值，其上限為最大合理間隙，其下限為最小合理間隙。在具體設計沖裁時，根據零件在生產中的具體要求可按下列原則進行選取：①當沖裁件尺寸精度要求不高，或對斷面質量無特殊要求時，一般采用較大的間隙值。②當沖裁件尺寸精度要求較高，或對斷面質量有較高要求時，應選擇較小的間隙值。③在設計沖裁模刃口尺寸時，應按最小間隙值來計算刃口尺寸。

在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規定一個范圍值。考慮到在生產過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造新模具時應采用最小合理間隙Zmin3.3.2、沖裁模間隙值的確定1.理論法確定法2.經驗確定法

3.圖表確定法較小間隙值（表3-4）；較大間隙值（表3-5）1．沖裁件斷面都帶有錐度。光亮帶是測量和使用部位，落料件的光亮帶處于大端尺寸，沖孔件的光亮帶處于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。重要性：

2．凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結果使間隙越用越大。

3.4.1、凸、凹模刃口尺寸計算原則凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。3.4、凸凹模刃口尺寸計算①落料尺寸取決于凹模尺寸，沖孔尺寸取決于凸模尺寸。

②根據磨損規律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取制件尺寸公差范圍內的較小尺寸；設計沖孔模時，凸模基本尺寸則應取制件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸。

③沖裁間隙一般采用最小合理間隙值。

④刃口尺寸的制造偏差方向，原則上單向注向金屬實體內部。

3.4.2、凸、凹模刃口尺寸的計算方法

沖裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的計算方法也不同。沖裁模的加工方法分為互換加工法和配做加工法兩種。

（1）凸、凹模互換加工：

具有互換性、制造周期短，但Zmin不易保證，需提高加工精度，增加制造難度。

適用于圓形等簡單形狀的沖裁件，設計時需在圖紙

分別標注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。為了保證沖裁間隙在合理范圍內，需滿足下列關系式：

或取：δd

=0.6(Zmax-Zmin)δp

=0.4(Zmax-Zmin)

1)落料3)孔心距Ld=(Lmin+0.5Δ)±0.125Δχ—磨損系數，表3-7

2)沖孔沖制圖示零件，材料為Q235鋼，料厚t=0.5mm。計算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。

例1：解：由圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料件。

外形和18±0.09由沖孔同時獲得。查表3-5得，由落料獲得，，則由公差表查得：為IT12級，為IT14級，取x=0.5；設凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則沖孔：校核：≤

0.008+0.012≤0.06-0.040.02=0.02（滿足間隙公差條件）取x=0.75；（2）凸、凹模配作加工：

Zmin易保證，無互換性、制造周期長。先按照工件尺寸計算出基準件凸模（或凹模）的公稱尺寸及公差尺寸，然后配做另一個相配件凹模（或凸模）。設計時，只要把基準件的刃口尺寸及制造公差詳細注明，而另外一個相配件只需在圖紙上注明：凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模的實際尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin即可。

1）根據磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口尺寸類型：磨損后變大，變小還是不變。2）根據尺寸類型，采用不同計算公式。3）刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取。對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8并冠以（±）。具體刃口尺寸計算方法如下：1）落料凹模刃口尺寸計算以凹模為基準件，配制凸模：a）b）c）工件和凸、凹模尺寸a）工件尺寸b）落料凹模尺寸c）沖孔凸模尺寸

①模具磨損后刃口尺寸變大的，如圖中尺寸A1、A2、A3，計算時應使其具有最小極限尺寸。其基準件尺寸為：②模具磨損后刃口尺寸變小的，如圖中尺寸B1、B2，計算時應使其具有最大極限尺寸。其基準件尺寸為：③模具磨損后刃口尺寸大小不變化的，如圖中尺寸C1、C2、C3，計算時按凹模孔距公式進行。其基準件尺寸為：式中：

Ad、Bd、Cd——凹模刃口尺寸；Amax、Bmin、Cmin——工件的最大、最小尺寸。2）沖孔凸模刃口尺寸計算

以凸模為基準件，再配制凹模。①模具磨損后刃口尺寸變小的，如圖中尺寸A1、A2、A3，計算時應使其具有最大極限尺寸。其基準件尺寸為：②模具磨損后刃口尺寸變大的，如圖中尺寸B1、B2，計算時應使其具有最小極限尺寸。其基準件尺寸為：③模具磨損后刃口尺寸大小不變化的，如圖中尺寸C1、C2、C3，計算時與凹模孔距計算公式相同。式中：Ap、Bp——凸模刃口尺寸；Amin、Bmax——工件的最小和最大尺寸。如圖所示的落料件，其中例2d=22±0.14mm材料為10號鋼。試計算沖裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。由表3-5查得：解：該沖裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按間隙要求配作。

板料厚度t=1mm，由公差表查得：尺寸80mm，選x=0.5；尺寸15mm，選x=1；其余尺寸均選x=0.75。落料凹模的基本尺寸計算如下：磨損后增大的尺寸：落料凸、凹模尺寸

a)落料凹模尺寸

b)落料凸模尺寸

（3）沖模尺寸屬于半邊磨損刃口尺寸的計算其計算方法與其他尺寸計算方法相同，只是在刃口尺寸計算時，把沖裁間隙值及沖模的制造公差減半選取即可。作業1：如圖所示制件，材料為40號鋼，料厚t=1.5mm，圖中各尺寸如下：，計算該制件沖裁凸、凹模尺寸及制造公差。

abcdefgh作業2：如圖所示制件，材料為10號鋼，料厚t=1mm，計算該制件沖裁凸、凹模尺寸及制造公差。60+0.12排樣:合理的排樣：是沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。排樣方案是模具結構設計的依據之一。提高材料利用率、降低成本，保證沖件質量及模具壽命的有效措施。3.5、沖裁排樣與搭邊設計3.5.1、材料的合理利用一個步距內的材料利用率1．材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量合理利用材料的經濟性指標。一張板料(或帶料、條料)上總的材料利用率減少工藝廢料的有力措施是：2．提高材料利用率的方法(續）設計合理的排樣方案；選擇合適的板料規格和合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊余料);當材料和厚度相同時，在尺寸允許的情況下，利用廢料作小零件等;在使用條件許可下，也可以改變零件的結構形狀，提高材料利用率。沖裁所產生的廢料：一類是結構廢料；另一類是工藝廢料。板料的裁剪方法：零件形狀不同材料利用情況的對比3.5.2、排樣方法

沖裁排樣從廢料的角度來分，可分為：1、有廢料排樣：制件尺寸精度高，模具壽命高；2、少廢料排樣：制件質量稍差，模具壽命低；3、無廢料排樣：制件質量和模具壽命均較低，但材料利用率最高。a)有廢料排樣b)少廢料排樣c)、d)無廢料排樣

沖裁排樣按制件在材料上的排列形式來分，可分為直排法、斜排法、對排法、混合排法、多排法和沖裁搭邊法等多種形式。

1）直排：適用于方形、矩形零件。2）斜排：適用于橢圓形、T形、Г形、S形零件。3）直對排：適用于梯形、三角形、半圓形、T形、Π形、Ш形零件。4）斜對排：適用于橢圓形、T形、Г形、S形零件。6）多行排：適用于大批量生產中尺寸不大的圓形、六角形、方形、矩形零件。7）交叉排：適用于C形、Π形、Ш形等零件。5）組合排：適用于材料與厚度相同的兩種以上零件。8）裁搭邊法——整裁法：適用于尺寸較小且形狀較簡單的細長零件。

9）裁搭邊法——分次裁切法：適用于尺寸較小且形狀較復雜的細長零件。典型沖裁排樣案例分析

墊圈電機定子電機轉子電機轉子電機定子電機轉子與電機定子套排（級進工序）

錄音機機芯暫停桿展開件

搭邊：排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料。搭邊的作用：

一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產率；搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。3.5.3、搭邊1．影響搭邊值的因素（1）材料的力學性能

硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。（2）材料厚度一般材料越厚，搭邊值也越大。

（3）沖裁件的形狀與尺寸

零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。（4）送料及擋料方式

用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。（5）卸料方式彈性卸料比剛性卸料搭邊小一些。

2．搭邊值的確定表3-9為最小搭邊值的經驗數表之一，供設計時參考。1．有側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離3.5.4、條料寬度與導料板間距離的計算條料寬度：導料板間距離：2．無側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離條料寬度：導料板間距離：3．用側刃定距時條料的寬度與導料板間距離條料寬度：導料板間距離：

3.5.5、排樣圖

一張完整的排樣圖應標注條料寬度尺寸、條料長度L、板料厚度t、端距、步距S、工件間搭邊和側搭邊。并習慣以剖面線表示沖壓位置。

3.6沖裁力工藝力和壓力中心的計算沖裁力：沖裁過程中凸模對板料施加的壓力。3.6.1、沖裁力的計算用普通平刃口模具沖裁時，沖裁力F一般按下式計算：式中：F——沖裁力；

L——沖裁周邊長度；

t——材料厚度；

——材料抗剪強度；

K——系數，一般取K＝1.3沖壓力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。卸料力：3.6.2、卸料力、推件力及頂件力的計算推件力：頂件力：

從凸模上卸下箍緊著的料所需要的力。將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力。逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力。

（查表3-14）壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和Fz3.6.3、壓力機公稱壓力的確定采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：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：1．階梯凸模沖裁3.6.4、降低沖裁力的方法2．斜刃沖裁

3．加熱沖裁（紅沖）3.6.5、模具壓力中心的計算沖裁模的壓力中心是指沖裁合力的作用點。在設計沖模時必須確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑塊中心重合。（1）簡單形狀工件壓力中心的計算1）對稱形狀的零件對稱工件的壓力中心墊圈復合模2)直線段的壓力中心位于直線段的中心；3)等半徑的圓弧段的壓力中心式中采用弧度制。壓力中心位于角平分線上x

0點（2）復雜工件或多凸模沖裁件的壓力中心根據力矩平衡原理進行計算計算步驟：①按比例畫出工件的輪廓圖或各凸模沖裁輪廓形狀。復雜工件的壓力中心

多凸模沖裁件的壓力中心②在任意處選取坐標軸x、y（選取坐標軸不同，則計算的壓力中心數值也不同）。③復雜形狀工件將其分解成若干直線段或圓弧段，計算其長度分別為L1、L2、…Ln

；多凸模分別算出各刃口輪廓的周長L1、L2、…Ln

。④復雜形狀工件計算各基本線段的中心、多凸模分別計算各刃口輪廓的壓力中心到y軸的距離x1、x2、…xn和到x軸的距離y1、y2、…yn，則根據力矩原理可得壓力中心的計算公式為此外，求壓力中心還有作圖法、懸掛法及應用快速準確的用CAD繪圖軟件的質心查詢功能來確定。3.7、沖裁的工藝設計沖裁工藝設計包括:沖裁件的工藝性和

沖裁工藝方案確定。3.7.1、沖裁件的工藝性分析

沖裁件的工藝性是指沖裁件（結構、形狀、尺寸及公差等）對沖裁工藝的適應性。

沖裁工藝性好是指該工件在沖裁加工中應保證材料消耗少、工序數少、模具結構簡單且壽命長、產品質量穩定、操作安全方便等。1、沖裁件的形狀與結構（1）

沖裁件的形狀沖裁件的形狀應盡可能的簡單、對稱（2）

沖裁件內形及外形的轉角圓角半徑的最小值，參照表3-15選取。（3）沖裁件上凸出的懸臂和凹槽：通常高碳鋼b≥2t；有色金屬及軟鋼b≥1.5t.b≥1mm（4）沖裁件的孔邊距與孔間距:通常不得小于3~4mm.（5）在彎曲件或拉深件上沖孔時（6）沖孔時，因受凸模強度的限制，孔的尺寸不應太小，否則凸模易折斷或壓彎。用無導向凸模和有導向的凸模所能沖制的最小尺寸，分別見表3-16和表3-17。2、沖裁件的尺寸精度和粗糙度普通沖裁件1）尺寸精度一般在IT10~IT11級以下（表3-18、3-19）2）粗糙度低于Ra=6.3μm（表3-20、3-21）3）沖孔精度比落料精度高一級3．沖裁件尺寸標注

沖裁件尺寸的基準應盡可能與其沖壓時定位基準重合，并選擇在沖裁過程中基本上下不變動的面或線上。4、沖裁材料選材原則：1）取決于零件的要求2）“廉價代貴重，薄料代厚料，黑色代有色”3）采用國家標準規格材料1．沖裁工序的組合3.7.2、沖裁工藝方案的確定（1）根據生產批量來確定

（2）根據沖裁件尺寸和精度等級來確定（3）根據對沖裁件尺寸形狀的適應性來確定（4）根據模具制造安裝調整的難易和成本的高低來確定（5）根據操作是否方便與安全來確定包括：工序數的確定、工序的組合方式及工序順序的安排。單工序沖裁復合沖裁級進沖裁2、沖裁順序的安排（1）級進沖裁順序的安排1）先沖孔或沖缺口，最后落料或切斷，將沖裁件與條料分離。

2）采用定距側刃時，定距側刃切邊工序安排與首次沖孔同時進行，以便控制送料進距。（2）多工序沖裁件用單工序沖裁時的順序安排

1）先落料使坯料與條料分離，再沖孔或沖缺口。

2）沖裁大小不同、相距較近的孔時，為減少孔的變形，應先沖大孔后沖小孔。3.8、沖裁模的結構設計3.8.1、單工序沖裁模是指在壓力機的一次行程內，只完成一個沖壓工序的沖裁模。1、落料模1）、無導向的敞開式落料模1-上模座

2-凸模

3-卸料板4-導料板

5-凹模

6-下模座

7-定位板無導向單工序落料模導板式單工序落料模1-模柄

2-止動銷

3-上模座

4、8-內六角螺釘

5-凸模

6-墊板

7-凸模固定板9-導板

10-導料板

11-承料板12-螺釘

13-凹模

14-圓柱銷

15-下模座16-固定擋料銷17-止動銷18-限位銷19-彈簧20-始用擋料銷2）、導板式落料模3）、導柱式單工序落料模（沖孔模）斜楔式水平沖孔模1-斜楔2-座板3-彈簧板4-滑塊5-凸模6-凹模2、沖孔模1）、導柱式沖孔模2）、沖側孔模全長導向結構的小孔沖模1-下模座2、5-導套3-凹模4—導柱6-彈壓卸料板7-凸模8—托板9-凸模護套10-扇形塊11-扇形塊固定板12-凸模固定板13-墊板14-彈簧15-階梯螺釘16-上模座

17-模柄

3）、小孔沖模

復合模是在壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道沖壓工序的模具。優點：3.8.2、復合沖裁模設計難點：結構上的主要特征：缺點：適用：如何在同一工作位置上合理地布置好幾對凸、凹模有一個既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模生產率高，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。結構復雜，制造精度要求高，成本高生產批量大、精度要求高的沖裁件正裝式復合模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-落料凹模9-頂件塊

10-帶肩頂桿

11-沖孔凸模

12-擋料銷

13-導料銷

1、順裝（正裝）式復合模倒裝式復合模1-下模座2-導柱3、20-彈簧4-卸料板5-活動擋料銷6-導套7-上模座8-凸模固定板

9-推件塊

10-連接推桿

11-推板12-打桿

13-模柄

14、16-沖孔凸模

15-墊板

17-落料凹模

18-凸凹模

19-固定板

21-卸料螺釘

22-導料銷

2、倒裝式復合模3.8.3、級進沖裁模（連續模、跳步模）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，便于操作和實現生產自動化。優點：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。

級進模是指在壓力機的一次行程內，一次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的沖模，是一種工位多、效率高的沖模。整個沖件的成形是在連續過程中逐步完成的。

用導正銷定距的沖孔落料級進模1-模柄

2-螺釘

3-沖孔凸模

4-落料凸模

5-導正銷

6-固定擋料銷

7-始用擋料銷

1．用導正銷定位的級進模側刃定距的彈壓導板級進模1、10-導柱2-彈壓導板3、11-導套4-導板鑲塊5-卸料螺釘6-凸模固定板7-凸模

8-上模座

9-限位柱

12-導料板

13-凹模

14-下模座

15-側刃擋塊

2．側刃定距的級進模

圖示連接板沖裁零件，材料為10鋼，厚度為2mm，該零件年產量：①試制；②20萬件，尺寸如圖所示；③20萬件，尺寸為括號內尺寸。沖壓設備初選為250kN開式壓力機，要求進行沖壓工藝設計。沖裁模零部件的分類：3.9、沖裁模零部件設計沖裁模零部件工作零件定位零件卸料、推（頂）件及壓料零件模架連接與固定零件

工藝零件結構零件沖模技術標準：沖模基礎標準、沖模（零部件）產品標準、工藝標準上下模座模柄固定板導柱、導套等緊固及其他零件1．凸模（1）凸模的結構形式及其固定方法3.9.1、工作零件1）圓形凸模：2）非圓形凸模：3）大、中型凸模：階梯式、快換式臺肩固定、螺釘(鋼球)壓緊階梯式、直通式臺肩固定、鉚接、粘結劑澆注法固定整體式、鑲拼式螺釘和銷釘固定結構：整體式、鑲拼式、階梯式、直通式、帶護套式和快換式等。固定方法：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結劑澆注法固定等。圓形凸模

a)b)c)

a)圓形類非圓形凸模b)長方形凸模c)直通式凸模非圓形凸模近似分為圓形類和矩形類圓形類凸模注意凸模定位，常用騎縫銷來防止凸模的轉動。如果用線切割加工非圓形凸模，則固定部分和工作部分的尺寸及形狀一致，即為直通式凸模。非圓形凸模小孔：提高其強度和剛度的措施：①沖小孔凸模加保護與導向:

②采用短凸模的沖孔模③在沖模的其它結構設計與制造上采取保護小凸模措施提高模架剛度和精度；采用較大的沖裁間隙；采用斜刃壁凹模以減小沖裁力。保證凸、凹模間隙的均勻性并減小工作表面粗糙度等；

d＜t或d＜1mm的圓孔和面積A＜1mm2的異形孔。

加保護套4）沖小孔凸模：沖小孔凸模保護與導向結構（2）凸模長度計算當采用固定卸料板和導料板時，其凸模長度按下式計算：

當采用彈壓卸料板時，其凸模長度按下式計算：式中h1——凸模固定板厚度，mmh2——卸料板厚度,mm；h3——導板厚度,mm；L——凸模長度,mm；

h——包括凸模進入凹模的深度、凸模修磨量、沖模在閉合狀態下卸料板到凸模固定板間的距離，一般為10~20mm。（3）凸模的強度校核1)、凸模承載能力校核非圓凸模：圓形凸模：式中：—凸模最小斷面壓應力，Mpa;F—凸模縱向總壓力，N;

—凸模最小斷面積，—凸模最小直徑，；t—沖裁材料厚度，；—沖裁材料抗剪強度，Mpa.

2)、凸模抗彎能力校核

無導向時：對圓形凸模：對非圓形凸模：有導向時：對圓形凸模：對非圓形凸模：式中：J—凸模最小截面的慣性矩；F—凸模的沖裁力；d—凸模最小直徑。2、凹模（1）凹模外形結構及其固定方法外形：圓形、板形結構：整體式、鑲拼式（2）凹模刃口形式刃口形式：直筒形、錐形（3）整體式凹模輪廓尺寸的確定凹模厚（高）度凹模壁厚k見表3-24.H=kb（≥15mm）

C=（1.5~2）H（≥30～40mm）計算值：靠用標準，選擇模架的依據。

3、凸凹模復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。正裝復合模，倒裝復合模的凸凹模最小壁厚見表3-25。凸凹模的最小壁厚:倒裝復合模，內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；

若內孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。4、凸、凹模的鑲拼結構（1）鑲拼結構的應用場合及鑲拼方法大、中型的凸、凹模或形狀復雜、局部薄弱的小型凸、凹模。鑲拼方法：鑲接、拼接應用場合：鑲接凹模拼接結構鑲拼結構實例

（2）鑲拼結構的設計原則1）改善加工工藝性，減少鉗工工作量，提高模具加工精度

①內形加工②拼塊的形狀、尺寸相同；③沿轉角、尖角分割，拼塊角度大于或等于90°；④圓弧單獨分塊，拼接線在離切點4～7mm的直線處；⑤拼接線應與刃口垂直，且不宜過長，一般為12～15mm。外形加工；（3）鑲拼結構的固定方法1）平面式固定2）嵌入式固定3）壓入式固定4）斜楔式固定5）粘結劑澆注固定3.9.2、定位零件定位零件：條料的限位：①在與條料垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為送進導向；②在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距）稱為送料定距。塊料或工序件的定位：基本也是在兩個方向上的限位，只是定位零件的結構形式與條料的有所不同而已。

用來保證板料的正確送進及在模具中的正確位置。

屬于送進導向的定位零件：屬于送料定距的定位零件：屬于塊料或工序件的定位零件：1．導料銷、導料板導料銷：從右向左送料時，從前向后送料時，導料銷裝在左側。

導料銷、導料板、側壓板等；擋料銷、導正銷、側刃等；定位銷、定位板等。兩個，位于條料的同側，導料銷裝在后側；毛坯的定位a-固定擋料銷b、c-導料銷導料板：結構形式：導料板的厚度：應保證板料順利從擋料銷定面通過，因此其值應大于擋料銷厚度與板厚之和的2～６mm。一種是與卸料板制成整體的結構。一種是標準結構，它與卸料板（或導板）分開制造；設在條料兩側簧片壓塊式側壓

1—簧片2—壓塊3—基準導料板

側壓裝置裝于導料板一側，用于消除條料的寬度誤差。側壓裝置3．擋料銷（1）固定擋料銷

圓形及鉤形擋料銷②扭簧彈頂擋料裝置③橡膠彈頂擋料裝置①彈簧彈頂擋料裝置（2）活動擋料銷

④回帶式擋料裝置活動擋料銷（3）始用擋料裝置始用擋料銷用于條料送進時的首次定位。4．側刃：適用：薄料、定距精度和生產效率要求高的情況定距精度高、可靠特點：側刃結構在級進模中，為了限定條料送進距離，在條料側邊沖切出一定尺寸缺口的凸模。材料消耗少，但操作不便，生產率低；與彈簧擋銷配合使用；

特殊側刃：既可定距，又可沖裁零件的部分輪廓側刃凹模按側刃實際尺寸配制，留單邊間隙。尖角形側刃：側刃斷面尺寸寬度b側刃數量：一個或兩個其他尺寸按標準規定可用于沖裁貴重金屬。

雖然側刃定距準確可靠，生產效率高，但增大了總沖裁力、降低了材料利用率。如能用擋料銷滿足定距要求的場合，一般不采用側刃。a）b）c）

側刃斷面形狀a）長方形側刃

b）成形側刃

c）尖角形側刃5．導正銷主要用于:消除送進導向和送料定距或定位板等粗定位的誤差。

導入部分：圓錐形的頭部使用目的:配合使用：與擋料銷或與側刃配合使用，后者粗定位，前者精定位導正部分：圓柱形的結構組成級進模導正部分高度h——取h=(0.8～1.2)t導正部分直徑d——與導正孔采取H7/h6或H7/h7配合與擋料銷的位置關系：基本尺寸：a圖b圖6．定位板和定位銷

定位板厚度或定位銷高度見表３－２７外緣定位、內孔定位定位方式：1．卸料裝置形式：３.９.３、卸料裝置與推件裝置固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切刀（1）固定卸料板特點：卸料力大，卸料可靠

適用：板料較厚（大于0.5mm）、卸料力較大、平直度要求不很高的沖裁件與凸模的雙邊間隙當卸料板僅起卸料作用，取（0.2~0.5）mm當卸料板兼起導板作用，按H7/h6配合，且應小于沖裁間隙。

封閉式適用于沖壓厚度在0.5mm以上的條料；懸臂式適用于窄而長的毛坯；鉤形適用于簡單的彎曲件和拉深件的沖裁。

a）b）c）剛性卸料板

a）封閉式剛性卸料板

b）懸臂式剛性卸料板

c）鉤形剛性卸料板（2）彈壓卸料裝置特點：兼卸料及壓料作用，沖件質量較好，平直度較高。適用：質量要求較高的沖裁件或薄板沖裁。與凸模的單邊間隙：見表３－２８，對特別小的沖孔凸模可將表列數值適當加大。當卸料板兼起導板作用時，同固定卸料板。裝配要求：在模具開啟狀態，卸料板應高出模具工作零件刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料。

工作空間敞開，操作方便，生產效率高，沖壓前對毛坯有壓緊作用，沖壓后又使沖壓件平穩卸料，從而使沖裁件較為平整。

但受彈簧、橡膠等零件的限制，卸料力較小，且結構復雜，可靠性與安全性不如剛性卸料板。

a）b）c）

彈性卸料板

a）順裝式模具

b）倒裝式模具

c）采用橡膠等彈性元件彈性卸料裝置1-卸料板

2-彈性元件

3-卸料螺釘

4-小導柱

凸臺部分的高度：h=H-(0.1~0.3)t（３）、廢料切刀制件較大而卸料力大時，常采用廢料切刀代替卸料板，當制件形狀又比較復雜時，可用卸料板與廢料切刀配合卸料。（1）推件裝置a）剛性推件裝置b）彈性推件裝置特點：2．推件（頂件）裝置組成：壓料、卸料出件力不大，但出件平穩無撞擊，沖件質量較高。打桿、（推板、連接推桿）、推件塊推件力大，工作可靠作用：特點：剛性推件裝置1-打桿2-推板3-連接推桿4-推件塊

a）b）推件裝置

a）剛性推件裝置

b）彈性推件裝置推板（2）頂件裝置①模具處于開啟狀態時，必須順利復位，工作面高出凹模平面，以便繼續沖裁；特點：組成：制造、裝配要求：②模具處于閉合狀態時，其背后有一定空間，以備修磨和調整的需要；③與凹模為間隙配合，外形按h8制造；可根據板料厚度取適當間隙。頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器頂件力容易調節，工作可靠，沖件平直度較高彈性頂件裝置1-頂件塊

2-頂桿

3-托板

4-橡膠

3、彈簧和橡膠零件彈簧和橡膠零件是模具中廣泛應用的彈性零件，主要用于卸料、推（頂）件和壓邊等場合。（1）圓鋼絲螺旋壓縮彈簧1）選用標準彈簧時應滿足以下要求：①壓力要足夠；②壓縮量足夠；③要符合模具結構空間的要求彈簧特性線2）選擇圓鋼絲螺旋壓縮彈簧的步驟：①根據模具結構初步確定彈簧根數n，并計算出每根彈簧分擔的卸料力（或推件力、壓邊力）F卸/n。②根據預壓力F預（≥F卸/n）和模具結構尺寸，以標準彈簧表中初選出若干個序號的彈簧，這些彈簧需滿足最大工作負荷F1＞F卸的條件。③根據所選彈簧的規格，分別計算出各彈簧的H允=自由高度H0—受允許最大負荷F1時的高度H1。并根據負荷——行程曲線，查出各彈簧受載荷F卸時的H預，并算出H總=H預+H工作+H修磨。對于滿足H允≥H總要求的彈簧，作為可選用彈簧。④檢查彈簧的裝配長度（即彈簧預壓縮后的長度）、根數、直徑是否符合模具結構空間尺寸。（2）橡膠橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝調試方便，成本低，是模具中廣泛使用的彈性元件。橡膠在受壓力所產生的變形與其所受的壓力不成正比的線性關系，其特性曲線如圖所示。由圖可知，橡膠的單位壓力與橡膠的壓縮量、形狀及尺寸的關系。橡膠所能產生的壓力為

F=Aq式中

A——橡膠的橫截面積（）；

q——與橡膠壓縮量有關的單位壓力（MPa）,見表3-29橡膠的特性曲線

選用橡膠時的計算步驟：①根據工作行程H工作計算橡膠的自由高度H自由。

H自由=(3.5~4.0)H工作②根據H自由計算橡膠的裝配高度H2。

H2=(0.85~0.90)H自由③在模具裝配時，根據模具大小確定橡膠的斷面面積。1．模架類型3.9.4、模架及組成零件導柱模模架：導板模模架：上模座、下模座、導柱、導套彈壓導板、下模座、導柱、導套（1）導柱模模架

導向結構形式滑動導向模架

滾動導向模架I級Ⅱ級0I級0Ⅱ級a)對角導柱模架b)后側導柱模架c)后側導柱窄形模架d)中間導柱模架e)中間導柱圓形模架

f)四角導柱模架

滑動導向模架滾動導向模模架后側導柱模座對角導柱模座中間導柱模座（2）導板模模架

特點：作為凸模導向用的彈壓導板與下模座以導柱導套為導向構成整體結構。凸模與固定板是間隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量。

2．模座必須十分重視上、下模座的強度和剛度在選用和設計時應注意如下幾點：

（1）、盡量選用標準模架，而標準模架的型式和規格就決定了上、下模座的型式和規格。

圓形模座的直徑：比凹模板直徑大30~70mm；矩形模座的長度應比凹模板長度大40~70mm；寬度可以略大或等于凹模板的寬度；厚度為凹模板厚度的1.0~1.5倍。（２）、尺寸適當。（3）、材料適當。（4）、上下模座表面平行度高。（5）、導柱、導套的安裝中心孔距要一致。（6）、保證模座上下表面的粗糙度。3．導柱和導套零件導向裝置（1）導柱（2）導套導柱導套的配合間隙：必須小于沖裁間隙沖裁間隙小的一般應按H6／h5配合；間隙較大的按H7／h6配合。

導柱導套的長度：據模具閉合高度，一般應符合圖示