第7章冲模结构设计 图7.4正装式落料冲孔复合模 旋入式模柄:2一打杆:3一推板:4一推杆:5—卸料螺钉:6—凸凹模:7一卸料板 8一凹模:9一顶件块:10—带肩顶杆:11—凸模:12—挡料销:13—导料销 从上述工作过程可以看出,正装式复合模工作时,坯料是在压紧的状态下分离,冲出 的制件平直度较高,较适用于材质较软或厚度较薄的平直度要求较高的冲裁件。但分离后 的制件容易和废料混在一起,影响操作从而影响了生产率。 2.倒装式复合模 图7.5所示为倒装式落料冲孔复合模。凸凹模18装在下模,凹模17和凸模15、16装 在上模。这种结构的优点是便于翻转条料、往复冲裁,实现对排排样,冲模的安装调试也 较方便。缺点是冲裁完成后,制件掉在工作区,出件不够安全,在无气源冲压车间使用会 在一定程度上影响生产效率 m 制件图 图7.5倒装式落料冲孔复合模 导柱:3—弹簧:4—卸料板:5—活动挡料销:6一导套:7—凸模固定板 8一上模座:9—推件块:10—连接推杆:11—推板:12一打杆:13-凸缘模柄 一垫板:15、16一凸模:17—凹模:18—凸凹模:19—固定板:20—导料销
第 7 章 冲模结构设计 211 图 7.4 正装式落料冲孔复合模 1—旋入式模柄；2—打杆；3—推板；4—推杆；5—卸料螺钉；6—凸凹模；7—卸料板； 8—凹模；9—顶件块；10—带肩顶杆；11—凸模；12—挡料销；13—导料销 从上述工作过程可以看出，正装式复合模工作时，坯料是在压紧的状态下分离，冲出 的制件平直度较高，较适用于材质较软或厚度较薄的平直度要求较高的冲裁件。但分离后 的制件容易和废料混在一起，影响操作从而影响了生产率。 2. 倒装式复合模 图 7.5 所示为倒装式落料冲孔复合模。凸凹模 18 装在下模，凹模 17 和凸模 15、16 装 在上模。这种结构的优点是便于翻转条料、往复冲裁，实现对排排样，冲模的安装调试也 较方便。缺点是冲裁完成后，制件掉在工作区，出件不够安全，在无气源冲压车间使用会 在一定程度上影响生产效率。 图 7.5 倒装式落料冲孔复合模 1—下模座；2—导柱；3—弹簧；4—卸料板；5—活动挡料销；6—导套；7—凸模固定板； 8—上模座；9—推件块；10—连接推杆；11—推板；12—打杆；13—凸缘模柄； 14—垫板；15、16—凸模；17—凹模；18—凸凹模；19—固定板；20—导料销
中压工艺与模具设计 倒装式复合模通常直接利用压力机的刚性打杆装置(由打杆12、推板11、连接推杆10 和推件块9组成)进行推件,把卡在凹模与凸模之间的制件推下。冲孔废料直接由凸模从凸 凹模内孔推下,容易与制件分离,为安装自动送料装置提供了有利条件。但如果采用直壁 刃口,凸凹模内有积存废料,胀力较大,当凸凹模壁厚较小时,可能导致凸凹模破裂 坯料的定位靠导料销20和活动挡料销5来完成。非工作行程时,活动挡料销5由弹簧 3顶起,可供定位;工作时,挡料销被压下,上端面与板料平齐。由于采用弹簧弹顶挡料 装置,所以在凹模上不必钻相应的让位孔。但实践证明,这种挡料装置的工作可靠性较差 采用刚性推件的倒装式复合模,坯料不是处在被压紧的状态下冲裁,因而平直度不高。 这种结构适用于冲裁较硬的或1>0.3mm的板料。若上模采用弹性推件装置,也可用于冲裁 材质较软的或<0.3mm的板料,得到平直度精度较高的冲裁件。 从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出,两者各有优缺点。一般情况下,制件 平整度要求较低和制件外形尺寸较大时,优先采用倒装结构 正装式复合模还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件,而倒装式复合模不宜冲裁孔边距离 较小的冲裁件。 72.1.3级进冲裁模 级进冲裁模的工位较多,一些复杂制件可以多达10多个工位(见7.5节)。除简单的级 进模可以靠手工送料外,大多数级进模都配有自动送料装置。自动送料步距的准确性不很 高,为了达到准确定位,级进模都设置有不同形式的定位机构和导向装置。根据定位机构 的特征,级进模有以下几种典型结构 1.用导正销定位的级进模 图7.6所示为挡料销和导正销定位的级进模,第1工位先冲孔,之后条料进给,将孔 送入第2工位,靠挡料销5初定位,再经导正销6导正落料:同时,第1工位又在条料上 冲孔。如此继续下去,即可完成冲压加工。对坯料来说,在两个工位完成冲裁,对模具来 说,除开初一个行程外,每次行程可得到一个制件 制件图排样图 的)中日 送料方向 图7.6挡料销和导正销定位的级进模 1一模柄:2一上模座:3一冲孔凸模:4—落料凸模:5一挡料销;6一导正销 7一导板兼导料板、卸料板:8—凹模:9一下模座:10—始用挡料销
212 冲压工艺与模具设计 倒装式复合模通常直接利用压力机的刚性打杆装置(由打杆 12、推板 11、连接推杆 10 和推件块 9 组成)进行推件，把卡在凹模与凸模之间的制件推下。冲孔废料直接由凸模从凸 凹模内孔推下，容易与制件分离，为安装自动送料装置提供了有利条件。但如果采用直壁 刃口，凸凹模内有积存废料，胀力较大，当凸凹模壁厚较小时，可能导致凸凹模破裂。 坯料的定位靠导料销 20 和活动挡料销 5 来完成。非工作行程时，活动挡料销 5 由弹簧 3 顶起，可供定位；工作时，挡料销被压下，上端面与板料平齐。由于采用弹簧弹顶挡料 装置，所以在凹模上不必钻相应的让位孔。但实践证明，这种挡料装置的工作可靠性较差。 采用刚性推件的倒装式复合模，坯料不是处在被压紧的状态下冲裁，因而平直度不高。 这种结构适用于冲裁较硬的或 t＞0.3mm 的板料。若上模采用弹性推件装置，也可用于冲裁 材质较软的或 t＜0.3mm 的板料，得到平直度精度较高的冲裁件。 从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出，两者各有优缺点。一般情况下，制件 平整度要求较低和制件外形尺寸较大时，优先采用倒装结构。 正装式复合模还可以冲裁孔边距离较小的冲裁件，而倒装式复合模不宜冲裁孔边距离 较小的冲裁件。 7.2.1.3 级进冲裁模 级进冲裁模的工位较多，一些复杂制件可以多达 10 多个工位(见 7.5 节)。除简单的级 进模可以靠手工送料外，大多数级进模都配有自动送料装置。自动送料步距的准确性不很 高，为了达到准确定位，级进模都设置有不同形式的定位机构和导向装置。根据定位机构 的特征，级进模有以下几种典型结构。 1. 用导正销定位的级进模 图 7.6 所示为挡料销和导正销定位的级进模，第 1 工位先冲孔，之后条料进给，将孔 送入第 2 工位，靠挡料销 5 初定位，再经导正销 6 导正落料；同时，第 1 工位又在条料上 冲孔。如此继续下去，即可完成冲压加工。对坯料来说，在两个工位完成冲裁，对模具来 说，除开初一个行程外，每次行程可得到一个制件。 图 7.6 挡料销和导正销定位的级进模 1—模柄；2—上模座；3—冲孔凸模；4—落料凸模；5—挡料销；6—导正销； 7—导板兼导料板、卸料板；8—凹模；9—下模座；10—始用挡料销
第7章冲模结构设计 为保证首件的正确定距,导料板7上设置了始用挡料销10。首件冲孔时,推压始用挡 料销,使它伸出来抵住条料的前端(不推压时,它在弹簧的作用下缩回)。挡料销5只起初 定位作用,导正销6与落料凸模4有很高的位置精度,经它导正后可以保证制件上的孔与 外圆的相对位置精度。导板7不仅起导向作用,还兼有导料及卸料作用。这副模具的特点 是结构简单、实用、效率比较高,应用较多。缺点是不能用自动送料装置 当冲压件的形状不适合用导正销定位时(如孔径太小或孔距太小),可在条料的两侧冲 出工艺孔,利用装在凸模固定板上的导正销进行导正 在图76的基础上加以改进即可成为一副具有自动挡料裝置的级进模如图77所示) 自动挡料装置由挡料杆3、冲搭边凸模1和冲搭边凹模2组成。冲孔和落料的两次送进 由两个始用挡料销分别定位,第3次及以后的送进,由自动挡料装置定位。挡料杆始终不 离开凹模的上平面,使得送料时,搭边被挡料杆挡住而定距,在冲孔、落料的同时,凸模 1和凹模2把搭边冲出一个缺口,条料可以在下一次冲裁时继续送进一个步距。这可以看 作是一种侧刃变形至中间位置的定距方式。另外,该模具设有侧压装置,把条料压向对边 使条料送进方向更为准确。这种挡料方式方便了安装自动送料装置,便于实现自动化生产 缺点是模具结构稍复杂,尺寸较大,加工成本较高。 制件图 ++日 ) 图7.7具有自动挡料装置的级进模 1一冲搭边凸模:2一冲搭边凹模:3一挡料杆 2.用侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的工作原理如图78所示。在凸模固定板上,除装有制件需要的冲孔、落料 凸模外,还装有侧刃(也称侧刀,用来在条料边缘冲切定距用台阶的专用凸模)。在压力机 的每一次行程中,侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于步距的料(A=A′),使坯料形成前窄 后宽。导料板在与侧刃相对应的位置设置有凸肩(导料宽度在这里由宽变窄),只有在坯料 的宽度变窄后,条料才能向前送进,从而保证了每冲裁一次送进一个步距
第 7 章 冲模结构设计 213 为保证首件的正确定距，导料板 7 上设置了始用挡料销 10。首件冲孔时，推压始用挡 料销，使它伸出来抵住条料的前端(不推压时，它在弹簧的作用下缩回)。挡料销 5 只起初 定位作用，导正销 6 与落料凸模 4 有很高的位置精度，经它导正后可以保证制件上的孔与 外圆的相对位置精度。导板 7 不仅起导向作用，还兼有导料及卸料作用。这副模具的特点 是结构简单、实用、效率比较高，应用较多。缺点是不能用自动送料装置。 当冲压件的形状不适合用导正销定位时(如孔径太小或孔距太小)，可在条料的两侧冲 出工艺孔，利用装在凸模固定板上的导正销进行导正。 在图 7.6 的基础上加以改进即可成为一副具有自动挡料装置的级进模(如图 7.7 所示)， 自动挡料装置由挡料杆 3、冲搭边凸模 1 和冲搭边凹模 2 组成。冲孔和落料的两次送进， 由两个始用挡料销分别定位，第 3 次及以后的送进，由自动挡料装置定位。挡料杆始终不 离开凹模的上平面，使得送料时，搭边被挡料杆挡住而定距，在冲孔、落料的同时，凸模 1 和凹模 2 把搭边冲出一个缺口，条料可以在下一次冲裁时继续送进一个步距。这可以看 作是一种侧刃变形至中间位置的定距方式。另外，该模具设有侧压装置，把条料压向对边， 使条料送进方向更为准确。这种挡料方式方便了安装自动送料装置，便于实现自动化生产。 缺点是模具结构稍复杂，尺寸较大，加工成本较高。 图 7.7 具有自动挡料装置的级进模 1—冲搭边凸模；2—冲搭边凹模；3—挡料杆 2. 用侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的工作原理如图 7.8 所示。在凸模固定板上，除装有制件需要的冲孔、落料 凸模外，还装有侧刃(也称侧刀，用来在条料边缘冲切定距用台阶的专用凸模)。在压力机 的每一次行程中，侧刃在条料的边缘冲下一块长度等于步距的料(A=A′)，使坯料形成前窄 后宽。导料板在与侧刃相对应的位置设置有凸肩(导料宽度在这里由宽变窄)，只有在坯料 的宽度变窄后，条料才能向前送进，从而保证了每冲裁一次送进一个步距
中压工艺与模具设计 非样图 d 图7.8侧刃定距的冲孔落料级进模 1一冲孔凸模:2一落料凸模:3一卸料板:4—凹模:5—侧刃:6—侧刃挡板 需要说明的是,采用单侧刃定距存在一个问题,就是当条料冲到最后一件时,条料的 宽边已冲完,条料上没有定位台阶,不能有效定位。所以最后一件冲裁件可能出废品。这 样的话,如果级进模有n个工位,那么将有(n-1)个工序件由于失去准确定位而报废。采 用双侧刃结构(两个侧刃错开排列,一个侧刃排在第1工位或其后面的侧边,另一个侧刃排 在最后一个工位或其后面的侧边)可以避免条料末端的浪费。但由于增加了1个侧刃,坯料 宽度需增加,可能又降低了材料利用率。也有将双侧刃并排布置,其目的是为了送料时条 料不致歪斜,以提髙送料精度。如需考虑凹模的强度问题,侧刃可以设置得离凹模型孔远 些,这样又可能会增加模具的外形尺寸,设计时应综合考虑。侧刃冲裁时是单边受力, 为平衡侧向力,模具上一般设置侧刃挡块(板料较薄的情况下也可以不用) 比较上述两种定位方法的级进模不难看出,板料厚度较小,用导正销定位时,孔的边 缘可能被导正销摩擦压弯,因而起不了正确导正和定位作用;窄长形的制件,由于步距小 而不宜安装始用挡料销(没有容纳空间):尺寸不大的落料凸模安装导正销将影响凸模强度。 因此,挡料销加落料凸模上设导正销定位的级进模,一般适用于1>0.3mm、有足够硬度的 冲裁件和步距与落料凸模尺寸稍大的场合。否则,宜用侧刃定位。侧刃定位的级进模不存 在上述问题,生产效率比较高,定位准确,但材料消耗较多,冲裁力增大,模具比较复杂。 对于精度要求较高的冲裁件或工位数较多的模具,可以采用既有侧刃定位又有导正销 定位(双重方法)。 72.14精密冲裁模 1.精密冲裁模的结构特点 一般意义上的精密冲裁模(简称精冲模)使用的压力机为精冲压力机。精冲压力机具有 导向精度高、刚性好和吨位大等特点。它能提供互不干涉并能各自调节的3种压力,即进
214 冲压工艺与模具设计 图 7.8 侧刃定距的冲孔落料级进模 1—冲孔凸模；2—落料凸模；3—卸料板；4—凹模；5—侧刃；6—侧刃挡板 需要说明的是，采用单侧刃定距存在一个问题，就是当条料冲到最后一件时，条料的 宽边已冲完，条料上没有定位台阶，不能有效定位。所以最后一件冲裁件可能出废品。这 样的话，如果级进模有 n 个工位，那么将有(n－1)个工序件由于失去准确定位而报废。采 用双侧刃结构(两个侧刃错开排列，一个侧刃排在第 1 工位或其后面的侧边，另一个侧刃排 在最后一个工位或其后面的侧边)可以避免条料末端的浪费。但由于增加了 1 个侧刃，坯料 宽度需增加，可能又降低了材料利用率。也有将双侧刃并排布置，其目的是为了送料时条 料不致歪斜，以提高送料精度。如需考虑凹模的强度问题，侧刃可以设置得离凹模型孔远 一些，这样又可能会增加模具的外形尺寸，设计时应综合考虑。侧刃冲裁时是单边受力， 为平衡侧向力，模具上一般设置侧刃挡块(板料较薄的情况下也可以不用)。 比较上述两种定位方法的级进模不难看出，板料厚度较小，用导正销定位时，孔的边 缘可能被导正销摩擦压弯，因而起不了正确导正和定位作用；窄长形的制件，由于步距小 而不宜安装始用挡料销(没有容纳空间)；尺寸不大的落料凸模安装导正销将影响凸模强度。 因此，挡料销加落料凸模上设导正销定位的级进模，一般适用于 t＞0.3mm、有足够硬度的 冲裁件和步距与落料凸模尺寸稍大的场合。否则，宜用侧刃定位。侧刃定位的级进模不存 在上述问题，生产效率比较高，定位准确，但材料消耗较多，冲裁力增大，模具比较复杂。 对于精度要求较高的冲裁件或工位数较多的模具，可以采用既有侧刃定位又有导正销 定位(双重方法)。 7.2.1.4 精密冲裁模 1. 精密冲裁模的结构特点 一般意义上的精密冲裁模(简称精冲模)使用的压力机为精冲压力机。精冲压力机具有 导向精度高、刚性好和吨位大等特点。它能提供互不干涉并能各自调节的 3 种压力，即进
第7章冲模结构设计 行冲裁的冲裁力、齿形压边圈的压边力和推板的反顶力。压力机的速度较慢并能调节,滑 块的上死点、下死点位置能精确控制。 常用的精冲模有两种结构类型(凸模固定式与凸模活动式)。精冲模的典型结构虽然与 普通复合冲裁模相似(图79),但其结构较为特殊,特点如下(参见28节) (a)普通复合冲裁模(b)凸模活动式精冲模c)凸模固定式精冲模 图7.9精冲模和普通复合冲裁模的比较 (1)有齿圈压板,材料在压板和凹模、反压板和凸模的夹持下实现冲裁。工艺要求压 边力和反压力大于卸料力和顶件力,以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求 因此精冲模具受力比普通冲模大,刚性要求更高 (2)冲裁完毕模具开启时,反压板将制件从凹模内顶出,压边圈将废料从凸模上卸下, 不需要另外的顶件和卸料装置。 (3)由于上出料,凸、凹模孔的深度不需要通过凸、凹模整个高度,可使凸、凹模和 模座更坚固。 (4)导向精度要求很高,必须采用滚珠式导柱、导套。大一些的模具常采用4组导柱、 导套导向 (5)上、下模座的厚度比一般冲裁模大很多,以保证模具的稳定性 2.专用精冲压力机上用的精冲模 图7.⑩0所示为凸模固定式精冲模。落料凹模5及冲孔凸模η固定在下模上,凸凹模 固定在上模上。模具的齿圈压板4的压边力由压力机的上柱塞1通过推杆2传递,顶板6 的反压力则由精冲压力机的下柱塞10通过顶块9与顶杆8传递。上、下柱塞一般采用液压 传动。 图7.∏1所示为凸模活动式精冲模。落料凹模3及冲孔凸模2固定在上模上,齿圈压板 4固定在下模上。凸凹模5可以在模架中上下移动,它是由在精冲压力机下工作台面中的 滑块6驱动的。精冲时,由上模的下压产生压边力,由上柱塞1通过推杆传递给推板产生 反压力,由滑块6带动凸凹模5向上运动时产生冲裁力 3.简易精冲模 精冲压力机结构复杂,价格昂贵,所见不多。在不具备精冲压力机的条件下,可以利 用一般的压力机进行改装,装上液压系统成为简易精冲压力机,这样得到的压力可调,且
第 7 章 冲模结构设计 215 行冲裁的冲裁力、齿形压边圈的压边力和推板的反顶力。压力机的速度较慢并能调节，滑 块的上死点、下死点位置能精确控制。 常用的精冲模有两种结构类型(凸模固定式与凸模活动式)。精冲模的典型结构虽然与 普通复合冲裁模相似(图 7.9)，但其结构较为特殊，特点如下(参见 2.8 节)。 图 7.9 精冲模和普通复合冲裁模的比较 (1) 有齿圈压板，材料在压板和凹模、反压板和凸模的夹持下实现冲裁。工艺要求压 边力和反压力大于卸料力和顶件力，以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求。 因此精冲模具受力比普通冲模大，刚性要求更高。 (2) 冲裁完毕模具开启时，反压板将制件从凹模内顶出，压边圈将废料从凸模上卸下， 不需要另外的顶件和卸料装置。 (3) 由于上出料，凸、凹模孔的深度不需要通过凸、凹模整个高度，可使凸、凹模和 模座更坚固。 (4) 导向精度要求很高，必须采用滚珠式导柱、导套。大一些的模具常采用 4 组导柱、 导套导向。 (5) 上、下模座的厚度比一般冲裁模大很多，以保证模具的稳定性。 2. 专用精冲压力机上用的精冲模 图 7.10 所示为凸模固定式精冲模。落料凹模 5 及冲孔凸模 7 固定在下模上，凸凹模 3 固定在上模上。模具的齿圈压板 4 的压边力由压力机的上柱塞 1 通过推杆 2 传递，顶板 6 的反压力则由精冲压力机的下柱塞 10 通过顶块 9 与顶杆 8 传递。上、下柱塞一般采用液压 传动。 图 7.11 所示为凸模活动式精冲模。落料凹模 3 及冲孔凸模 2 固定在上模上，齿圈压板 4 固定在下模上。凸凹模 5 可以在模架中上下移动，它是由在精冲压力机下工作台面中的 滑块 6 驱动的。精冲时，由上模的下压产生压边力，由上柱塞 1 通过推杆传递给推板产生 反压力，由滑块 6 带动凸凹模 5 向上运动时产生冲裁力。 3. 简易精冲模 精冲压力机结构复杂，价格昂贵，所见不多。在不具备精冲压力机的条件下，可以利 用一般的压力机进行改装，装上液压系统成为简易精冲压力机，这样得到的压力可调，且