中职 冲压工艺与模具结构（第2版） 第冲压工艺与模具结构（第2版）-2章电子课件.ppt

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1、中职冲压工艺与模具结构（第2版）第冲压工艺与模具结构（第2版）-2章电子课件高教版第二章教学纲要知识目标掌握单工序模的典型结构和工作原理，熟悉其结构的优缺点和适用范围。掌握复合冲裁模的分类和结构原理，熟悉其结构的优缺点和适用范围。掌握级进模常用的几种典型结构、工作原理及其优缺点。掌握冲裁模工作零件的凸模、凹模和凸凹模的固定形式。熟悉材料利用率的计算方法和提高利用率的途径；掌握排样的分类和搭边的作用，以及搭边值的查表选用。能够正确确定模具间隙，能够熟练地根据凸模或凹模的刃口尺寸配作凹模或凸模的刃口基本尺寸。掌握刃口尺寸计算的基本原则，能熟练掌握刃口尺寸计算的方法。掌握挡料销、导正销、侧刃、定位板

2、和导尺等定位零件的结构和作用。掌握卸料装置和顶料装置的结构和作用。掌握模架零件、支承零件和紧固零件的结构和作用。了解冲裁变形的过程，掌握冲裁断面的四个区域，掌握影响冲裁件质量的因素及常见的质量问题和解决办法。能力目标提高对单工序冲裁模的认识，为学习其他复杂模具打下基础。能够正确选用复合模的结构。能够比较单工序模、复合冲裁模和级进冲裁模的优缺点。提高对工作零件结构和功能的认识。能够正确排出最优的排样方案和计算条料毛坯的长度。能够正确判断冲裁模具间隙的合理性。能够根据一副模具冲裁工作的制件和废料的实际尺寸，判断出其与凸模或凹模刃口实际尺寸之间的关系。提高对定位零件的结构和作用的认识，为全面掌握模具

3、结构打下基础。提高对退料零件的结构和作用的认识，为全面掌握模具结构打下基础。提高对模架零件的结构和作用的认识，为全面掌握模具结构打下基础。提高解决冲裁件质量问题的能力。第二章冲裁工艺与模具设计第二章冲裁工艺与模具设计2.1单工序冲裁模的典型结构冲裁可分为冲孔和落料。定义：用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，封闭线内是制件，封闭线外是废料的工艺，叫落料；反之是冲孔。冲裁模分类：1.工序组合的形式:单工序冲裁模、复合冲裁模和连续冲裁模。2.按工序分类:落料模、冲孔模、切断模和切边模等。2.1.1落料模.1）敞开模（图2-1无导向简单落料模）特点：结构简单，制造容易，模具的均匀间隙不易保证，安装调试复杂，冲裁

4、制件 精度低 2）导板模（图2-2导板式单工序模）特点：精度较高，模具寿命长，模具间隙由模具制造精度决定，但制造复杂 3）导柱模（图2-3导柱式单工序落料模）特点：精度高，模具寿命长，使用安装方便，但是模具规模大、2.1.2.冲孔模 冲小孔模具，必须考虑凸模的强度和刚度，以及快速更换凸模的结构。1)侧壁冲孔模 如图2-4所示是在成形零件的侧壁上冲孔。适宜壁部有对称孔的冲裁。图2-5所示为斜楔式水平冲孔模。2)小孔冲孔模（图2-6）模具结构采用缩短凸模长度的方法(防止弯曲变形而折断)特点：制造比较容易，凸模使用寿命也较长。第二章冲裁工艺与模具设计2.2 复合冲裁模 复合模（多工序冲裁模）定义：冲

5、床一次行程中，在模具同一位置上能完成几个不同冲裁工序的模具。结构特点：一副模具有一个凸凹模。（图2-7为复合模的结构原理图）分类：正(顺)装式复合模倒装式复合模。2.2.1 正装式复合模（图2-8为正装式复合模的典型结构）适用：制件平直度要求较高或冲裁时易弯曲的大而薄的制件。缺点：操作不方便，也不安全，不适用于多孔制件的冲裁。2.2.2倒装式复合模(图2-9倒装式复合模)特点：操作方便、安全 应用：平直度要求不高，多孔厚板制件的冲裁。复合冲裁模的特点：1）制件形位尺寸精度较高。2）制件冲孔与落料的毛刺同在一侧。3）可以节省材料。4）模具的体积较小，模具结构紧凑。5）制件内外形尺寸直接影响凸凹模

6、强度。6）生产效率高。由于凸凹模的壁厚受到限制，复合模适宜冲裁生产批量大，精度要求高、厚度不 大于3mm的形状复杂软料和薄料。第二章冲裁工艺与模具设计2.3级进冲裁模级进冲裁模定义：一次行程中，在不同的位置上同时完成多道冲裁工序（如冲孔、落料、切边）。关键问题：毛坯定位一、级进模常用以下几种典型结构：用固定挡料销和导正销定位(图2-10)用侧刃定距(如图2-11)特点：侧刀（侧刃的长度等于步距）侧刃作用：是在冲床的每次行程中，沿条料边缘冲下一块长度等于步距的料边。优点：操作方便，定位准确，生产率高。缺点：结构复杂，材料损失大。应用：厚度小于0.5mm的薄板或不便使用定位销、导正销定位时。用切舌

7、定距（如图213）应用：大于1mm厚板料 特点：与侧刃定距相比节省材料，动作操作可靠。二、级进冲裁模的特点：优点：生产率高，制件精度高，便于实现自动化，操作方便，工作安全。缺点：结构尺寸大，制造复杂，成本高。三、连续模与复合模相比的特点:(1)具有比复合模更高的生产率。(2)不存在“最小壁厚”问题，模具的强度高，寿命较长。(3)操作安全，易于实现自动化.(4)比复合模的制件精度低。第二章冲裁工艺与模具设计2.4 冲裁模工作零件的结构（1）凸模一般的结构（如图2-16）.分类：1、凸模按结构形式分类有整体式、相拼式和带护套式；2、按截面形状分类有圆形、矩形、异形等；3、按刃口形状分类有平刃凸模和

8、斜刃凸模等。2.4.1 凸模结构形式1、整体式凸模（如图217）结构形式：1）直通方式（a、b、c）2）台阶型凸模（d）3）肩型台阶凸模（e）4）为挂台型凸模（f）5）异形刃口的凸模结构（g）2、.镶拼式凸模（如图218）采用目的：（1）为了节省贵重金属（2）为了保护小凸模，便于制造 3、护套式凸模（如图222）护套式凸模主要用于小凸模的结构。为了增加小凸模的强度，一般在小凸模外加护套。2.4.2 凸模的固定方式 1、大型凸模的固定（螺钉吊装固定）2、圆形凸模的固定（根据结构形式的不同采用如图220所示的固定方式）3、异形凸模的固定（可采用图221所示的固定方法）4、小凸模的固定（图222）2

9、.4.3 凹模的结构形式 1、凹模外形结构 外形结构：整体式、相拼式、镶嵌式。2、凹模洞口形式 常用凹模洞口类型如图2-25所示：1）直筒式刃口凹模（a、b、c）2）锥筒式刃口凹模（d、e）第二章冲裁工艺与模具设计2.4 冲裁模工作零件的结构（2）2.4.4 凹模固定方法 如图2-26：（a）、（b）所示是常用的圆形冲孔凹模，直接装在凹模固定板中；（c）所示的是采用螺钉和销钉定位固定；（d）为快换式凹模固定方法。2.4.5 凸凹模的结构 凸凹模用于复合模中，它的内形为凹模孔口，外形为凸模，其刃口形式可参照凸模和凹模的刃口形式。但凸凹模壁厚不能小于一定的值。如表2-1所示,表中的代号如图2-27

10、所示。第二章冲裁工艺与模具设计2.5排样与搭边（1）冲裁件在板料(条料或带料)上的布置方法，称为冲裁工件的排样法，简称排样。排样的正确与否将影响到材料的合理利用、冲裁件质量、生产率、模具结构与寿命。2.5.1材料的合理利用 1.材料利用率。(衡量排样合理性的指标)定义：指冲裁件的实际面积与所用的板料面积的百分比。（图2-28排样）表达式：式中：A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距。2.提高材料利用率的方法（减少工艺废料）废料的分类：1）结构废料2）工艺废料 方法：设计合理排样，选择合适的板料规格和合理的裁板方法（减少料头、料尾和边余料）。2.5.2排样方法 排样方法：(1)有废料排

11、样法（如图2-31a）(2)少废料排样法（如图2-31b）(3)无废料排样法（如图2-31c、d）排样时除考虑提高材料利用率外，同时也要对生产操作，生产率和模具结构、寿命等方面作 适当的考虑。（表2-2排样形式分类表）图2-28 一个步距内的材料利用率第二章冲裁工艺与模具设计2.5排样与搭边（2）2.5.3搭边 定义：排样时，制件之间以及制件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。作用：1）补偿定位误差 2）便于条料的送进。搭边值的大小与下列因素有关：1、材料的机械性能 2、零件的形状与尺寸 3、材料厚度 4、送料方式及挡料方式 例2-8图2-32为图2-9模具冲裁制件排样图，制件厚2.5mm，采用手

12、工送料求能冲裁100件的条料尺寸。解：查表2-3可知：a3b2.5 则：冲裁100件的条件尺寸的 宽度B10033106mm长度100（302.5）2.53252.5mm图2-32第二章冲裁工艺与模具设计2.6凸模和凹模间隙2.6.1模具冲裁间隙 如下图模具冲裁间隙是指凸、凹模工作部分尺寸之差(称双面间隙)A-dT 式中：双面间隙 A凹模刃口尺寸 dT凸模刃口尺寸 2.6.2合理间隙的确定（例2-2）（例2-3）1.间隙的确定根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考。2.合理间隙的取值与许多因素有关，其中最主要的是材料的机械性能和板料度。3.确定合理间隙的方法：1）经验确定法 2

13、）查表法。第二章冲裁工艺与模具设计2.7 凸模与凹模刃口尺寸的确定（1）凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度和模具寿命.2.7.1凸模与凹模刃口基本尺寸计算的原则（一）1、冲孔时，以凸模为基准刃口；2、落料时，以凹模为基准刃口。（二）基准刃口磨损分三种情况计算：1、尺寸变小时 AdminXDbX（ab）2、磨损变大时ADmaxXDaX（ab）3、磨损后不变时AdminDb（ab）（三）对没有标注公差的制件尺寸属于自由公差，按IT14IT18处理。图2-41 模具刃口与冲裁断面尺寸关系例2-4第二章冲裁工艺与模具设计2.7 凸模与凹模刃口尺寸的确定（2）2.7.2刃口尺寸偏差的计

14、算 1、在标注模具刃口尺寸偏差和制件刃口尺寸偏差时，一般按“入体”原则标注。1）轴尺寸按基轴制标注，上偏差为零，下偏差为负，即d 2）孔尺寸按基孔制标注，上偏差为正，下偏差为零，即D 3）对于中心距等尺寸标注对称上下标，即A2、为了减少模具刃口制造误差对间隙的影响，有分开加工和配合加工两种加工方法，偏差的计算也不同。1）凸模与凹模分开加工（适用于圆形或形状简单的制件）为了保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足：|+|在不满足上式时，则取：0.4(-)=0.6(-)2）凸模与凹模配合加工(例2-8)对于冲压形状复杂制件的模具，为了保证冲裁凸模、凹模间有一定的间隙，必须采用配合加工。此方法是先做

15、好基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配作加工另外一件。（制造公差一般可取）第二章冲裁工艺与模具设计2.8定位零件的结构定位零件包含：1、挡料零件（如挡料销、导正销、侧刃等）2、导料零件（如导料销、导料板、侧压板）3、块料定位零件（如定位销、定位板）。2.8.1挡料销（挡料销材料为T7，硬度为HRC50-55）作用：是控制板料的送进距离 分类：（1）固定挡料销(图2-53)（2）活动挡料销(图2-54)回带式活动挡料销 隐蔽式活动挡料销 临时挡料销 2.8.2导正销(图2-55、图2-56)导正销主要用在连续模中，对条料进行精确定位，以保证制件外形与内孔相互位置的正确。作用：可以消除步距的误差，

16、起精确定位的作用。注意：当导正销较长时，应适当减少与凸模的精加工长度。2.8.3侧刃（如图2-57）1、侧刃实质是一个裁切边料凸模。2、工作原理：（侧刃的长度等于一个步距）3、在模具结构中，可根据制件的结构和材料的价值，采用单侧刃或双侧刃。（1）单侧刃一般用于步数少、材料较硬或厚度较大的级进模中；（2）双侧刃用于步数较多、材料较薄的级进模中。4、与侧刃相配的侧刃孔(又称侧刃凹模)按侧刃凸模实际尺寸加单面间隙配制。2.8.4定位板和定位钉（单个毛坯的定位装置）注意：1、转角处应用工艺孔过渡如图2-60（a）；2、尽量减少定位板与毛坯的接触面积，如图2-61所示。2.8.5导尺与导料销 导尺,又叫

17、导料板,是控制条料宽度方向在模具中位置的零件。第二章冲裁工艺与模具设计2.9退料零件的结构（1）退料装置包括卸料、推件和顶件装置。其作用是当冲模完成一次冲压之后，把制件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。2.9.1卸料装置的结构 1、刚性卸料（固定卸料板结构）结构形式：1）整体式卸料板（图a)；2）组合式卸料板（图b 最广泛）；3）悬臂式卸料板（图c)；4）拱形卸料板（图d)2、弹性卸料（图2-65）装置组成：弹压卸料板，橡皮或弹簧，卸料螺钉等（一般装在上模）。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用。（用在冲裁料厚在1.5mm以下的板料）3、废料切刀卸料装置（图2-66）应用：落料

18、件尺寸较大或板料厚度较大，卸料力大 2.9.2推件和顶件装置的结构 目的：都是从凹模中卸下冲件或废料。1）推件装置（刚性）图2-67a.b 组成：打杆、推板、连接推杆和推件块 特点：顶件力大，工作可靠 2）顶件装置（弹性）图2-67c 组成：顶杆、顶件杆和顶件块 特点：除顶件以外，一般还最起压料作用。第二章冲裁工艺与模具设计2.9退料零件的结构（2）2.9.3弹性元件（弹簧和橡皮）1）弹簧的选用与计算(例2-9）2）橡胶的选用与计算(例2-10）橡胶一般材料为聚胺酯橡胶，俗称优力胶。（主要用于冲裁模中）橡胶的高径比一般在0.5至1.5之间选取。3）橡胶与弹簧的安装孔（1）弹簧固定孔深度应至少保

19、证有一至两圈弹簧在孔中。弹簧孔的直径比弹簧大1mm.（2）橡胶如果采用中间空心的结构，可以不设计安装孔，设计孔时其孔径比橡胶大3mm。2.9.4 卸料螺钉 卸料螺钉如果采用专用的螺钉则结构如图2-70示。卸料螺钉的大小一般在M8M12之间选用。注意：卸料螺钉应对称分布，工作长度要严格一致图2-70 卸料专用螺钉第二章冲裁工艺与模具设计2.10模架零件2.10.1模架（承受冲压过程的全部载荷）组成：上、下模座和导向零件 导柱模架的基本形式：对角导柱模架（图2-71a)后侧导柱模架（图2-71b)中间导柱模架（图2-71c)四导柱模架（2-71d)注意：图2-71(a)、(c)、(d)所示的三种模

20、架，为了防止装配时上、下模装反方向，导柱大小不一致。2.10.2导向零件（图2-73)冲裁模的导向零件主要有导柱与导套、导板等。（目前主要用导柱与导套结构）导柱与下模座采用过盈配合，导套与上模座过盈配合。2.10.3模架零件 冷冲模的模架零件主要包括模座、模柄、垫板和凸模固定板等。1.模座（标准模架）2.模柄（Q235，无须淬火处理）模柄的轴线应位于模具的压力中心（冲压合力的作用点）重合。结构形式（如图2-76）：1）压入式模柄（型）2）旋入式模柄（型）3）螺钉固定式模柄（型）4）螺钉联接式模柄（型）3.固定板（Q235或45号钢，无须淬火处理）凸模、凹模固定板主要用于小型凸模、凹模或凸凹模等

21、工作零件的固定。4.垫板（T7或T10A钢，热处理后硬度HRC4348）作用：是承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在上、下模座上压出凹坑(图2-78)，影响模具 正常工作。2.10.4紧固零件（销钉和螺钉）主要起定位、连接、拉紧冲模零件的作用。第二章冲裁工艺与模具设计2.11冲裁常见的缺陷及防止措施2.11.1冲裁变形过程 1、弹性变形阶段（图2-80a）2、塑性变形阶段（图2-80b）3、断裂分离阶段（图2-80c、d、e）2.11.2冲裁断面分析（图2-81）切断面的区域性特征：圆角带a 光亮带b 断裂带c 毛刺d 2.113 冲裁件的质量及其影响因素（图2-82）冲裁件质量要求：有良

22、好的断面质量、实际尺寸保证在图样公差范围和形状误差小。1、冲裁件断面质量的影响因素 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。1）间隙过小出现二次光亮带 2）间隙适中光亮带占截1/32/5 3）间隙过大毛刺过长。4）间隙不均匀产生局部毛刺 2、冲裁件尺寸精度的影响因素 主要与模具的制造精度、材料的机械性能、制件的相对厚度和冲裁件的尺寸、形状有关。1）落料时，间隙过大使冲孔尺寸减小，间隙过小，使冲孔尺寸增大。2）冲孔时，间隙过大，使冲孔尺寸增大，间隙过小，使冲孔尺寸减小。3、冲裁件形状误差及其影响因素 1）间隙过大容易引起翘曲。2）材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不

23、均匀会产生扭曲缺陷。3）坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因会因胀形而产生变形。2.11.4冲裁件的常见质量问题和解决办法（见表2-5）第二章冲裁工艺与模具设计图2-1无导向简单落料模图2-2导板式单工序落料模第二章冲裁工艺与模具设计图2-3图2-3 导柱式单工序落料模第二章冲裁工艺与模具设计图2-4图2-4 侧壁冲孔模第二章冲裁工艺与模具设计图2-5图2-5 斜楔式水平冲孔模图2-7 复合模的结构原理图第二章冲裁工艺与模具设计图2-6图2-6 超短凸模的小孔冲模第二章冲裁工艺与模具设计图2-8图2-8 正（顺）装式复合模的典型结构第二章冲裁工艺与模具设计图2-9图2-9 倒装式复合模第二章冲裁工艺

24、与模具设计图2-10图2-10 用挡料销和导正销定位的级进模第二章冲裁工艺与模具设计图2-11图2-11 用侧刃定距的冲孔落料级进模图2-13图2-13 切舌定距模结构图图2-12 切舌尺寸图 图2-15 垫圈排样图图2-14 垫圈 第二章冲裁工艺与模具设计图2-16.17.18图2-16 凸模的外形结构图2-17 常用的整体式凸模图2-18 镶拼式凸模第二章冲裁工艺与模具设计图2-19.20.21图2-19 大凸模的固定方式图2-20 圆形凸模的固定方式图2-21 异形凸模的固定方式第二章冲裁工艺与模具设计图2-22图2-22 小凸模的固定及其保护结构第二章冲裁工艺与模具设计图2-23.24.25图2-25 凹模洞口结构图2-23 凹模零件结构图图2-24 凹模外形结构第二章冲裁工艺与模具设计图2-26.27图2-26 凹模的固定方式图2-27 凸凹模的结构