冲压工艺与模具设计PPT电子教案第5章冲模结构及设计.ppt

冲压工艺与模具设计Stamping Technology and Mould Design,第5章 冲模结构及设计,2,第5章 冲模结构及设计,【主要内容】冲模的分类与组成冲模的典型结构和特点冲模主要零部件的结构和设计冲模设计要点【重点】冲模的典型结构 冲模主要零部件的结构和设计冲模的设计计算,3,5.1 冲模的分类和组成,一、冲模的分类 从如下几个方面进行分类：按工序性质 冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等按工序的组合方式 单工序模、连续模及复合模等按导向方式 分为开式模（无导向）、导板模、导柱模按卸料装置 刚性卸料模和弹性卸料模按挡料和定位的形式 固定挡料销冲模、活动挡料销冲模、导正销冲模、侧刃冲模,4,5.1 冲模的分类和组成,二、冲模的组成 五个部分：1工作部分即冲模的凸模、凹模以及复合模中的凸凹模。功能完成材料的分离或成形，零件质量及精度主要靠该部分来保证。例：落料-冲孔复合模（落料-冲孔复合模组成）中的凸模1、凹模2、凸凹模16即为该模具的工作部分。敞开式简单落料模（敞开式简单落料模组成）中的凸模5、凹模8即为该模具的工作部分。,5,5.1 冲模的分类和组成,2定位及挡料部分功能确定条料或毛坯及半成品在冲模中的正确位置。例：冲孔-落料连续模（冲孔-落料连续模）中的导料板、始用挡料销、固定挡料销构成了该模具的定位及挡料部分。悬臂式冲孔模（悬臂式冲孔模组成）中的凹模支架4、定位销5、定位螺钉6构成了该模具的定位及挡料部分。,6,5.1 冲模的分类和组成,3卸料及推件装置 功能把箍在凸模外围上的料卸下来，把卡在凹模内的件推出去，保证冲压工作继续正常进行。例：落料-冲孔复合模（落料-冲孔复合模组成）中的弹性 卸料板15、打杆9、推块10、推杆11、推件器12、弹簧21构成了该模具的卸料及推件装置。带小导柱的冲孔模（带小导柱的冲孔模组成）中的弹性卸料板2+弹簧构成了该模具的弹性卸料装置。,7,5.1 冲模的分类和组成,4导向装置功能保证上、下模正常运行，使之不产生位置偏移。例：落料-冲孔复合模（落料-冲孔复合模组成）中的导柱3、导套4构成了模具的导向装置。带小导柱的冲孔模（带小导柱的冲孔模组成）中的导柱5+导套6、小导柱3+弹性卸料板（导板）2构成了模具的双重导向装置。,8,5.1 冲模的分类和组成,导板模 导板7为模具的导向装置：,9,5.1 冲模的分类和组成,5连接固定部分功能连接和紧固各零部件，使之成为一个完整的整体。例：模柄1上模板2垫板3凸模固定板4下模板9所有紧固件,10,5.1 冲模的分类和组成,上述五个部分也可按功用分为两大类：1工艺结构零件 直接参与完成工艺过程，并与坯料直接发生作用，包括：工作部分、定位及挡料部分、卸料及推件部分零件。2辅助结构零件 是完成工艺过程的可靠保证，包括导向部分和连接固定部分零件。上模部分装在上模板（或上模座）的全部零件下模部分装在下模板（或下模座）的全部零件,11,5.1 冲模的分类和组成,三、对冲模的要求 设计冲模时应注意满足以下几点要求：在保证规定的生产率和冲压件质量的同时，应力求成本低、寿命长。必须保证操作安全、方便。冲模的结构必须具有良好的工艺性，使其便于制造、装配和修理。应便于搬运和安装。在保证模具强度的前提下，注意外形要美观，各部分尺寸的比例要协调。,12,5.2 冲模的典型结构和特点,一、简单模（单工序模）在压力机的一次冲压行程中只能完成单一冲压工序的模具，如落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模等。1无导向简单模敞开式简单冲裁模 工作情况（敞开式简单落料模演示）该模具无导向装置，上模部分与下模部分之间无直接导向关系，凸模的运动方向由压力机的滑块沿导轨滑动来导向。特点：结构简单，制造容易，成本低。模具调整困难，不易保证间隙的均匀性，因此零件精度不高，模具安装麻烦，寿命低。适用于形状简单、精度低、批量小的零件。,13,5.2 冲模的典型结构和特点,2导板式简单模由导板起导向作用:在冲压过程中依靠凸模与导板之间的间隙配合实现导向。导板还兼有卸料作用，在凸模回程时由导板将条料挡下。,14,5.2 冲模的典型结构和特点,特点：与无导向模相比，制件的精度高、模具寿命长、使用安装容易。制造较复杂。适用于形状较简单的小件冲裁。设计要点：导板孔与凸模的配合间隙不能太大，通常取 保证导向精度及模具间隙均匀性要求。应注意调整凸模的行程保证冲压过程中凸模与导向板不脱离接触。,15,5.2 冲模的典型结构和特点,3导柱导套模 导柱导套简单模下面再介绍几种典型结构的简单模：(1)带小导柱弹性卸料板冲孔模工作情况（带小导柱的冲孔模演示）该模具有导柱与导套、小导柱与弹性卸料板双重导向装置。由于有凸模导向装置，细小凸模不易折断，模具寿命高。在弹性卸料板内压入淬火导向套，可提高卸料板寿命。但模具结构复杂，外形尺寸大，制造困难。适于冲小孔及高速冲孔。,16,5.2 冲模的典型结构和特点,(2)斜楔驱动滑块水平冲孔模工作情况（斜楔式侧面冲孔模演示）依靠斜楔把压力机滑块的垂直运动转变为水平运动，从而实现水平冲孔。模具结构较复杂，轮廓尺寸较大。主要用于冲空心件或弯曲件等成形零件的侧孔、侧槽及侧切口等。设计要点：斜楔的工作角度 为宜，需要较大冲裁力时，可取。若要获得较大的工作行程，可取。(3)悬臂式冲孔模 工作情况（悬臂式冲孔模演示）,17,5.2 冲模的典型结构和特点,（4）弯曲模 Z形件弯曲模 Z形件弯曲模圆形件弯曲模 圆形件一次成形弯曲模演示 自动推件圆形件一次压弯 自动推件机构 铰链一次弯曲模 铰链二次弯曲模多角件弯曲 复杂件一次弯曲1 复杂件一次弯曲2 复杂件一次弯曲3 复杂件一次弯曲4 复杂件一次弯曲5,18,5.2 冲模的典型结构和特点,设计弯曲模时应考虑的问题：模具在结构上应能防止毛坯在弯曲时的偏移和窜动：毛坯定位应可靠，尽量利用零件上的孔，用销钉定位。也可用顶杆或压料板等防止偏移。要考虑弯曲中制件是否会与模具某个零件相碰，尤其是对多角的复杂弯曲件更应注意。弯曲时应尽量使毛坯在确定的弯曲线位置产生简单的弯曲变形，避免产生拉薄或挤压现象。精度高的零件，应使弯曲部分在冲床滑块达到下死点时得到 校正。模具结构上，应使凸、凹模便于拆卸，以便修改补偿回弹。,19,5.2 冲模的典型结构和特点,（5）拉深模 带弹性压边圈的首次拉深模：工作部分：凸模、凹模、弹性压边圈。带弹性压边的首次拉深（正装）带弹性压边的首次拉深模（倒装）,20,5.2 冲模的典型结构和特点,带刚性压边圈的首次拉深模 双动冲床刚性压边装置演示二次拉深模 二次拉深模设计拉深模要考虑的问题：拉深模的结构仍为五大部分组成，但工作部分多一压边圈。压边圈的结构：弹性压边装置 拉深深度小时装在上模上，拉深深度较大时安放在下模上。采用弹性压边装置时，应设置限位装置 压边力为定值例:带弹性压边圈的首次拉深模,21,5.2 冲模的典型结构和特点,22,5.2 冲模的典型结构和特点,刚性压边装置在双动冲床上采用 组成 演示 用于大尺寸零件凸模上应开通气孔，以便卸下零件。对拉深高度大的零件，应注意在压力机行程上死点时能否取出 零件。一般压力机滑块的行程应大于零件高度的两倍以上。凸、凹模间隙和凹模圆角半径：旋转体零件四周相等，矩形件 或异形件可不等，以控制拉深时材料的流动。,23,5.2 冲模的典型结构和特点,（6）翻边模倒装式内孔翻边模（内孔翻边模组成）工作部分为凸模1、凹模3；卸料及推件装置是压料板2、打杆4。工作情况(内孔翻边模演示)设计要点：凸模前端最好做成球形、锥形或抛物面形,以利于翻边成形。,24,5.2 冲模的典型结构和特点,二、级进模连续模或跳步模 P242在压力机一次行程中按一定顺序在同一模具的不同工位上完成两道以上工序的模具。连续模所完成的工序均分布在条料的送进方向上。属于多工序模。例：冲孔、弯曲-落料、落料、弯曲连续模（一）典型结构形式1.销孔定位的连续模 冲孔、落料连续模（带导正销的连续模组成）：工作部分为冲孔凸模l、落料凸模2、凹模4；定位及挡料部分为始冲挡料销6、固定挡料销7、导板3、导正销5。导板3既是卸料装置，又是凸模导向装置。例：带导正销的连续模演示,25,5.2 冲模的典型结构和特点,2.侧刃定距定位的连续模步距较小（），则凸模在送进方向上的尺寸过小，强度太低，因此不宜用导正销定位，可采用侧刃定位。定位及挡料部分为侧刃和导尺。侧刃的作用是在压力机每次行程中沿条料边缘裁下长度等于步距的料边。,26,5.2 冲模的典型结构和特点,3.侧刃-导正销联合定位的连续模例：侧刃-导正销联合定位有三个工位：切边-冲孔、弯曲、截断4.挡块定距的连续模 例：冲孔-剪切-弯曲连续模（类似于图8-43）冲孔-压印-截断-弯曲级进模,27,5.2 冲模的典型结构和特点,（二）生产特点由于连续模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个零件，故生产效率高，适用于大批量生产；连续模冲压可减少模具数量及设备数量，且便于实现冲压生产自动化；连续模结构复杂，制造困难，成本高；由于各个工序是在不同工位上完成的，因此会因定位产生的累积误差而影响工件精度。（三）应用范围 多用于生产批量大、精度要求不高、需要多工序冲压的小零 件加工。,28,5.2 冲模的典型结构和特点,（四）设计连续模时应注意的问题尽可能减少工位数。工位数越多，定位累积误差越大，尤其是仅以侧刃定位的连续模。因此，工位的安排宜少不宜多。相互位置要求较高的部分尽可能在同一工位上冲出。这样既能保证相互位置精度，又能减少工位数量。对间距太近的孔可分步冲出，但应先冲低精度或尺寸大的孔，后冲精度高或尺寸小的孔。对形状复杂的零件可分解为简单形状分步冲出，以便于模具制造与维修，提高模具使用寿命。为增加凹模强度，在排列工位时可设置空工位。一般当步距 时需设置空工位。冲孔、弯曲-落料、落料、弯曲连续模中有一个空工位,29,5.2 冲模的典型结构和特点,级进模的排样 等宽双边载体：,工步：冲导正销孔 冲2-1.8mm孔 空工位 冲切两端局部余料 冲分断槽余料弯曲冲中部长方孔 载体切断,经典连续模3D视频解析,30,5.2 冲模的典型结构和特点,单中载体：,1、冲孔压线 2、导正分切 3、一次压形 4、二次压形冲孔5、压沉孔 6、切边冲窗边孔切尾 7、压凸包窗 8、整形切断,31,5.2 冲模的典型结构和特点,双中载体：,32,5.2 冲模的典型结构和特点,三、复合模 P239压力机一次行程中，在模具的一个工位上同时完成多道不同冲压工序的模具。属于多工序模。复合模的工作部分除凸模、凹模外，还有凸凹模。（一）结构形式 按凸凹模的安装位置不同分为倒装式和正装式两种：1倒装式凸凹模安装在下模上倒装式复合模（落料-冲孔复合模组成）：凸凹模16安装在下模上；冲孔凸模1和落料凹模5安装在上模上。凸凹模具有双重功能冲孔的凹模、落料的凸模。工作情况(落料-冲孔复合模演示),33,5.2 冲模的典型结构和特点,结构特点：冲孔废料由凸凹模上的凹模孔向下排出，从而使结构简单、操作方便。凸凹模孔内因积存废料有可能把孔涨裂。因此，受凸凹模最小壁厚的限制，倒装式复合模不宜冲制内、外尺寸差过小的零件。,34,5.2 冲模的典型结构和特点,2正装式凸凹模安装在上模上正装式复合模（正装式复合模组成）：凸凹模4安装在上模上，冲孔凸模6、落料凹模7安装在下模上。工作情况（正装式复合模演示）落料拉深复合模（落料拉深复合模）结构特点：凸凹模孔内不积存废料，不会涨裂。冲孔废料落在模具的工作表面上不易清除，有可能影响操作及安全。注意特殊结构的复合模无凸凹模 双动压力机上落料拉深复合,35,5.2 冲模的典型结构和特点,（二）生产特点与连续模相比，冲压件精度高（仅与模具精度有关，与定位精度无关），对条料的定位精度要求低。模具结构紧凑，外廓尺寸小。模具结构复杂，制造精度要求高，制造困难，费用高。（三）应用范围生产批量大、精度高、尺寸大的零件。由于受到凸凹模最小壁厚的限制，对于一些内孔与外缘之间及孔间距离较小的零件，不宜采用复合模。,36,5.2 冲模的典型结构和特点,（四）设计复合模时要考虑的问题凸凹模壁部应有足够强度，不得小于凸凹模最小壁厚，以防开裂。冲孔、落料复合时，为便于凸凹模刃口的刃磨，应使两工序同时进行。落料、拉深、冲孔复合时，为使拉深工序顺利进行，不至于拉裂零件，应按落料、拉深、冲孔的工步顺序进行。应充分考虑模具各部位的配合精度要求。,37,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,一、工作零件主要由两部分组成：工作部分用来成形零件。固定部分用来使凸模、凹模正确地联接到模架上。设计模具工作部分时，主要任务就是确定刃口型式和固定方法。1凸模(1)结构型式及固定方式冲压中小型零件用的凸模一般都按整体式设计和制造。,38,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,圆形截面凸模的常见结构有五种：a、b、c用于直径为30mm以下的冲压件。一般用过渡配合（或）直接固定在凸模固定板上。为防止卸料力将凸模拉出，在凸模尾部留有台肩（a、b）或装配时铆开（c）。装配后要磨平，保证凸模上端面、凸模固定板都与上模板接触。凸模的安装（台阶）凸模的安装（铆接）,39,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,d)为带护套结构的凸模，用于冲制孔径与料厚相近的小孔，既可以提高凸模抗纵向弯曲的能力，又能节省模具材料。e)为大件冲裁所用的凸模结构型式，凸模具有较大的平面尺寸，可以直接用销钉或窝座定位，用螺钉固定。,40,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,对具有复杂截面形状的凸模，一般设计成直通式结构（即凸模各处截面相同），以便于用成形磨削、线切割及电火花等工艺进行加工。P222图8-1中的e为可快速更换的凸模固定形式：,41,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,P223图8-2所示为粘接固定形式：,42,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,（2）凸模长度计算 应根据模具的结构确定：凸模长度应为：式中 凸模固定板厚度 卸料板厚度 导料板厚度 附加长度，包括：行程终了时凸模进入凹模的深度模具闭合状态下卸料板与凸模固 定板间的安全距离()总修磨量(),43,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,(3)强度及刚度校核当凸模特别细长及凸模的断面尺寸很小而坯料厚度较大时，须对凸模抗压强度和抗弯刚度进行校核：抗压强度（承压能力）校核对圆形截面凸模,44,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,失稳弯曲应力校核 根据导向情况按下面的公式校核凸模极限长度：有导板导向的圆形截面凸模：有导板导向的一般形状截面凸模：无导板导向的圆形截面凸模：无导板导向的一般形状截面凸模：,45,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,2凹模(1)凹模的孔口型式 三种常用的凹模孔口型式：,46,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,a)锥形型孔刃口锐利，孔中不易积存工件或废料，孔口磨损和胀裂力均较小，刃口每次的修磨量较小。刃口强度较低。孔口尺寸在修磨后略有增大，影响工件精度及凸、凹模间隙。适用于冲裁形状简单、要求不高及板料厚度较小的零件。b)、c)圆柱形型孔刃口强度高，制造容易，修磨后孔口尺寸不变。在孔中易积存工件或废料而增加冲裁力和孔口的磨损。孔口磨损后每次修磨量较大模具的总寿命较低。磨损可能使型孔变成倒锥，冲裁时工件或废料易从型孔中反跳到凹模表面，使操作不便。适用于冲裁形状复杂、要求较高的冲压件及上出件冲裁。,47,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,(2)凹模外形尺寸的确定对冲裁模按经验公式概略计算凹模外形尺寸：凹模高度：系数 查表凹模壁厚(刃口到边缘的距离)：注意：模具上的凹模孔、螺孔、销孔等所有孔都应考虑在内。,48,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,3组合凹模与凸模镶块式拼合结构将凸模或凹模分割成若干个部分，装配时组合在一起。主要用于冲压形状复杂、尺寸较大的零件。,49,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,50,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,51,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,优点容易制造、维修，节约模具钢（模具某一部位损坏后，只需更换该镶块即可）。缺点模具装配较困难。设计要点：分割的各镶块形状要便于机械加工和热处理，容易维修、更换和调整：要考虑镶块的定位、固定、防止相对移动等问题。,52,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,二、定位零件使坯料能够正确送进并保证其对工作零件具有正确的位置。常用的定位零件有以下几种：1导料板和导料销确定条料送进的方向。如：落料-冲孔复合模（落料-冲孔复合模组成）中的固定导料销14,53,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,落料模中的导料板12（两条）：,54,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,2挡料销 用来限制送进步距。有固定式和活动式两种：采用固定挡料销推料或拉料定位方式，需抬起条料 采用活动挡料销拉料定位方式 始冲挡料销用于条料送进时的首次定位。冲孔-落料级进模,55,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,采用固定挡料销推料定位方式时不需抬起条料的结构：图8-42 冲孔、落料连续模,56,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,3导正销在连续模上用来校正侧刃或挡料销的定位误差，提高送料的步距精度。导正销由导入部分、定位部分和联接固定部分组成：导正销演示设计要点：定位部分的尺寸应比所冲孔的直径小0.010.06mm。挡料销与导正销之间的位置 为防止发生干涉，应保证导正销在导正时条料沿送进方向前后可以有少量的移动（）。,57,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,具体位置需根据定位方式按下面两种情况确定：(1)推料定位时 条料向前推，挡料销与条料上的孔在后方接触（推料定位导正销演示）。为使导正销导正时可将条料向后拉，挡料销与导正销间的中心距应为：,58,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,(2)拉料定位时 送料时先向前推，然后向后拉，挡料销与条料上的孔在前方接触（拉料定位导正销演示）。为使导正销导正时可将条料向前推，挡料销与导正销间的中心距应为：,59,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,4侧刃侧刃定位用于步距较小或冲裁材料较薄（导正销会压弯孔边）的场合，也用于对步距要求较高及手工送料的连续模上。侧刃的结构形式：长方形侧刃 凹形侧刃侧刃可设置一个或两个。,60,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,5.定位钉、定位板和定位销类似于机加工中夹具上的定位元件，结构型式很多。悬臂式冲孔模中的凹模支架（定径向）、定位销（定周向）及定位螺钉（未画出，定轴向）。横向冲孔模中的圆柱带弹性压边的首次拉深模中的两个定位钉6.自动送料装置 钩式自动送料装置,61,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,三、卸料与推（顶）件装置为保证冲压过程的顺利进行，必须在模具上设置卸料及推（顶）件装置。1卸料固定卸料板（刚性）卸料力大、结构简单，但有时零件会变形，适用于厚料。弹性卸料板卸料力小、结构复杂，但有压料作用，可防止 冲压时产生翘曲，工件平整，还能实现废料冲压，常用于复合 模中。卸料板的厚度一般为 与凸模间的间隙：固定卸料板一般取，兼作导板时按间隙配合确定；弹性卸料板一般取。,62,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,废料切刀大型零件冲裁或成形件切边时采用，由其将箍在凸模上的废料分段切断而脱落：工作情况（倒装式切边模演示）废料切刀废料切刀应紧靠凸模安装，其刀刃长度应大于废料宽度，高度应比凸模刃口低约。,63,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,2推件和顶件 分刚性和弹性两种：刚性推件一般装于上模，推件力来自压机滑块，推件力大且可靠。工作情况（顶件装置演示）弹性推件一般装于下模，除推出工件外，对工件还有压平作用。（正装式复合模演示）,64,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,四、导向零件模具导向有导板、导柱和导套、滚珠导柱导套等，最常见的是导柱和导套导向以及滚珠导柱导套导向。1导柱和导套 导柱和导套加工方便，容易装配，是模具中应用最广的导向装置，其结构如图所示：,65,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,设计要点：导柱和导套为间隙配合(或)，导柱下部与下模板导柱孔及导套外径与上模板导套孔采用过盈配合。导柱和导套的配合表面要求耐磨，且具有一定的强韧性常用20号钢渗碳淬火，渗碳深度，硬度。,66,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,2滚珠导柱和导套钢球与导柱导套接触，并有 的过盈量，属无间隙导向，导向效果好、精度高、寿命长（滚动摩擦），适用于高速冲模、精密冲裁模等。,67,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,五、固定与联接零件1.模柄上模通过模柄联接到冲床的滑块上，用于在1000kN以下冲床的模具安装。有四种结构型式：,68,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,a、旋入式模柄螺纹联接，用止动螺钉防转。装卸方便，但模柄与上模板平面的垂直度低，主要用于小模具。b、压入式模柄模柄与上模板之间采用（或）过渡配合，并用防转销防止转动。易于保证模柄与上模板平面的垂直度，用于中小型模具。c、凸缘式模柄模柄的凸缘与上模板的窝孔之间采用 的过渡配合，用螺钉固定。用于较大的模具。d、浮动式模柄因有浮动环节（球面），可避免压力机滑块导向误差对模具导向精度的影响。适用于有导柱导套导向的精密冲模。,69,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,2.模板用来安装全部模具零件以构成模具的总体。把上、下模板通过导向装置联系起来便构成了模架，它是整个模具的基础，所有的零件都安装在模架上。国家标准中制定了12种标准模架，设计模具时应尽可能选用标准模架。选用或设计模板时应注意下面几个尺寸的确定：圆形模板的外径应比圆形凹模的外径直径大，以便于安装和固定模具。矩形模板的长度应比凹模长度大，宽度与凹模相同或稍大一点。外轮廓尺寸应比冲床工作台上漏料孔尺寸至少大。厚度一般为凹模厚度的1.5倍。,70,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,3.凸、凹模固定板和垫板固定板主要用于小型凸、凹模或凸凹模的固定，外形与凹模的轮廓尺寸基本上一致，厚度为凹模厚度的，材料可用45钢。垫板的作用是承受凸模或凹模的压力，防止过大的冲压力在模板上压出凹坑。是否加垫板可按支承端面上的压力确定：若 就需要加垫板。垫板的外形尺寸与凸（凹）模固定板相同，厚度，材料为45钢或，硬度。,71,5.3 冲模主要零部件的结构和设计,六、冲模零件材料的选用模具工作部分载荷特点大压小拉的交变冲击载荷失效形式磨损或疲劳断裂。由于结构和热处理原因，也会产生镦粗、局部塌陷、崩刃和折断等早期破坏。对模具材料的性能要求应具有高的抗压强度、疲劳强度和耐磨性以及足够的韧性。多数模具还要求热处理变形要小。冲模零件材料的合理选用：冲压件形状简单、尺寸不大、受力小高碳工具钢冲压件形状复杂、尺寸大、冲压力较大合金钢或高速钢冲压件精度高或模具寿命要求高的高速冲压或精密冲压模具 硬质合金或钢质硬质合金具体的材料与热处理要求可参考有关冲模设计手册选用。,72,5.4 冲模设计要点,一、模具类型和结构型式的确定需考虑的有关项目：已确定的冲压工艺方案 冲压件的形状特点、精度要求及生产批量模具的制造和维修条件送料、出料方式及操作安全性使用的冲床的结构需确定的内容：冲模的类型简单模、连续模或复合模。具体结构工作部分、定位挡料机构、卸料出件机构、导向机构等的具体结构。设计时注意尽量选用标准件。,73,5.4 冲模设计要点,二、压力中心的确定冲模的压力中心冲压合力的作用点压力中心的正确位置：设计冲模时，应使冲模压力中心与冲床滑块的中心线重合，即使冲模的压力中心通过模柄轴线而与冲床滑块的中心线重合，以保证冲模和压力机正常平稳地工作。不重合时，滑块承受偏置载荷作用，使滑块导轨及模具导向装置不正常磨损，同时还引起模具间隙不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具的使用寿命。在进行模具设计时应根据零件图确定模具的压力中心。,74,5.4 冲模设计要点,确定方法：常用方法为解析法求平行力系合力作用点。其步骤如下：画出冲裁件轮廓；建立直角坐标系（任意）；将冲裁件轮廓划分成基本线段或基本图形，分别计算各自的压力中心的坐标位置。注意下面几种特殊情况：有两个对称轴的平面图形，压力中心在其几何中心上；有一个对称轴的平面图形，压力中心在其对称轴上；直线段的压力中心在线段的中点上。,75,5.4 冲模设计要点,任意形状冲裁件的压力中心的坐标值为：各线段的长度 各线段形心的坐标值当采用多凸模同时冲裁时，压力中心仍可用上式进行计算，只不过其中的 为各凸模的轮廓周长，为各凸模压力中心的坐标值。,76,5.4 冲模设计要点,三、冲模的闭合高度冲模的总体结构尺寸必须与所选用的压力机相适应保证模具能在压力机上正常安装与工作。尺寸要求有两方面：平面尺寸和闭合高度模具闭合高度模具在最低工作位置时，上模板上平面与 下模板下平面之间的距离。压力机的装模高度滑块在下止点位置时滑块下表面至压 力机工作台垫板上表面之间的距离。,77,5.4 冲模设计要点,78,5.4 冲模设计要点,为了使模具正常工作，模具的闭合高度 应介于压力机的最大和最小装模高度之间，通常按下面关系式确定：且尽可能取大值，最好为，以免连杆调节过长损坏连接螺纹。连杆长度的调节量当 时，冲模无法安装。但若 则可以另加厚垫板来满足要求。,79,5.4 冲模设计要点,四、选用弹簧和橡胶板的计算（一）弹簧的选用模具用弹簧已形成标准件，设计冲模时可按标准选用。1.对弹簧的要求三方面结构的要求、力的要求和行程的要求。2.选用步骤（以卸料弹簧为例）计算卸料力按模具结构初步确定弹簧根数,则每根弹簧的卸料力为确定弹簧预压力为保证可靠卸料，弹簧预压力应等于卸料力，即；要保证在弹簧行程终了时其压力能够完成卸料,80,5.4 冲模设计要点,根据 的大小，查表初选弹簧规格，使所选用弹簧的许用最大工作负荷，并查得其最大允许压缩量计算弹簧预压缩量,81,5.4 冲模设计要点,计算弹簧的总压缩量 和总压力（最大压力）总压缩量 卸料板工作行程，可取；凸模总修磨量；总压力校核弹簧的总压缩量和总压力合格条件为 若不满足，应重新选用。,82,5.4 冲模设计要点,（二）橡胶板的选用橡胶允许承受较大的负荷，且安装调试比较方便，因此是冲模中常用的弹性元件。橡胶的选用与弹簧相似。选用步骤：1.确定橡胶板的形状、尺寸以及硬度级别根据模具空间尺寸确定2.计算橡胶板的工作压力 橡胶板横截面积()；单位压力，与形状和压缩量有关，一般取。,83,5.4 冲模设计要点,3.确定压缩量和厚度橡胶板压缩量不能太大，否则会影响其压力和寿命。橡胶板的最大压缩量一般不超过厚度的45%，模具安装时橡胶板的预压量为厚度的，因此，橡胶板冲压中允许的压缩量为 橡胶板的厚度（自由高度）为,84,5.4 冲模设计要点,4.校核 三方面要求：预压力不小于卸料力，即 允许压缩量不小于所需压缩量(卸料板工作行程与凸模总修磨量之和)，即 厚度与外径之比应满足 若，则应将橡胶板沿厚度方向分成若干块，使其厚径比满足要求，装配时在橡胶板之间加钢板垫分开。,85,5.4 冲模设计要点,五、模具总装配图的绘制内容及画法：在图纸的右上角画出冲压件的草图和排样图。视图：一般只画模具处于闭合工作状态时的主剖视图和下模部分的俯视图，必要时才画出侧视图或上模部分的仰视图(或俯视图)以及其它的辅助视图。绘图顺序：由内向外，从下半部俯视图开始画，先画工作部分，再画定位、卸料部分，最后画下模板。当俯视图绘制到一定程度便可对应绘制主剖视图。工件的表示：俯视图上用双点画线表示出工件(或坯料)的外形，在主剖视图上以粗线表示出板料的厚度。尺寸标注：外形尺寸、配合尺寸及必要的联系尺寸（与冲床的联接）。,86,5.4 冲模设计要点,87,5.4 冲模设计要点,P256,88,第5章 冲模结构及设计,思 考 题1.冲模由哪几部分构成？各部分有何作用？2.对冲模的要求有哪些？3.什么是连续模？连续模冲压有何特点？4.设计连续模时应注意哪些问题？5.什么是复合模？复合模冲压有何特点？6.设计复合模时应注意哪些问题？7.模具定位零件有何作用？常用定位零件有哪几种？8.什么是冲模压力中心？设计冲模时为什么要使冲模压力中心与冲床滑块中心重合？如何计算压力中心？9.什么是冲模闭合高度？如何确定冲模闭合高度？,