冲压模具设计与制造-冲模结构及设计.ppt
冲压模具设计与制造,第七章 冲模结构及设计,7.1 冲模及冲模零件的分类,第一节 冲模及冲模零件的分类一.冲模的分类1.按照工序性质分类(1)冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。(2)弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线产生弯曲变形。(3)拉深模 把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件改变形状和尺寸。(4)各种成形模,7.1 冲模及冲模零件的分类,2.按照工序组合程度分类(1)单工序模 在一个工位只完成一道冲压工序。(2)复合模 在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序。(3)级进模 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位。3.按照导向方式分类 开式模、导板模、导柱模,4.按材料定位方式分类 挡料销模、导正销模、侧刃模5.按照卸料和出件方式分类 刚性卸料模、弹性卸料模、顺出件模具、逆出件模具6.按照送料、出件和排除废料的自动化程度分类 手动模、半自动模、自动模7.按照凸、凹模的材料分类 钢模、硬质合金模、锌基合金模、钢带模、聚胺酯橡胶模,7.1 冲模及冲模零件的分类,7.1 冲模及冲模零件的分类,7.1 冲模及冲模零件的分类,二.冲模零件的分类1.工艺零件 直接参与工艺过程的完成，并和坯料有直接接触。(1)工作零件 凸模、凹模、凸凹模；(2)定位零件 挡料板、导正销、侧刃、侧刃挡块，定位销、定位板，导料销、导料板、侧压装置；(3)卸料和压料零件 卸料装置、顶件装置、推件装置、压料装置,7.1 冲模及冲模零件的分类,2.结构零件 不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用。(1)导向零件 导柱、导套、导板、导桶；(2)固定(支撑)零件 上(下)模板、模柄、凸(凹)模固定板、垫板、限位支撑装置；(3)紧固零件 螺钉、销钉、键；(4)其他零件 弹性零件、传动零件,7.1 冲模及冲模零件的分类,7.2 冲模主要零件设计,第二节 冲模主要零件设计一.工作零件1.凸模(1)凸模结构设计原则：a.精确定位 b.防止拔出 c.防止转动,7.2 冲模主要零件设计,(2)凸模的结构形式与固定方法 a.圆形凸模 强度刚性较好，装配修磨方便；与凸模固定板配合部分按过渡配合制造；台肩保证工作时凸模不被拉出。,7.2 冲模主要零件设计,b.非圆形凸模,a)台肩固定 b)铆接固定 c)直通式凸模,7.2 冲模主要零件设计,c.大、中型凸模 镶拼式凸模不但节约贵重的模具钢，而且减少锻造、热处理和机械加工的困难。,7.2 冲模主要零件设计,d.冲小孔凸模（d 1mm，A 1mm2）凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以必须采取措施提高它的强度和刚度，从而提高其使用寿命。冲小孔凸模加保护与导向 采用短凸模的冲孔模 采取在其它措施保护小凸模,7.2 冲模主要零件设计,2.凹模(1)凹模的结构形式与固定方法,7.2 冲模主要零件设计,7.2 冲模主要零件设计,(2)凹模刃口的结构类型,7.2 冲模主要零件设计,a.直壁刃口 刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时，刃口直壁部分磨损较快。用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件。b.斜壁刃口 刃口强度较差，修磨后刃口尺寸略有增大。凹模内不易积存废料或冲裁件，刃口内壁磨损较慢。用于冲裁形状简单、精度要求不高的零件。,7.2 冲模主要零件设计,3.凸凹模 凸凹模是复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。,7.2 冲模主要零件设计,二.定位零件 冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向，零件属于导料装置；在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距，零件属于挡料装置。在两个方向上同时的定位，零件属于定位件。,7.2 冲模主要零件设计,1.导料装置(1)导料销、导料板 导料销或导料板是对条料或带料的侧向进行导向，以免送偏。,7.2 冲模主要零件设计,(2)侧压装置 为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证，在送料方向的一侧装侧压装置，迫使条料始终紧靠另一侧导料板送进。,7.2 冲模主要零件设计,7.2 冲模主要零件设计,2.挡料装置 挡住搭边或冲件轮廓，以限定条料送进距离。(1)固定挡料销,7.2 冲模主要零件设计,(2)活动挡料销,7.2 冲模主要零件设计,(3)始用挡料销（临时挡料销）,7.2 冲模主要零件设计,(4)侧刃 矩形侧刃刃口尖角磨损后，在条料侧边形成的毛刺会影响顺利送进和定位的准确性 成形侧刃毛刺离开了导料板和侧刃挡板的定位面，送进顺利，定位准确。,7.2 冲模主要零件设计,7.2 冲模主要零件设计,(5)导正销 消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差，主要用于级进模。导正销先进入已冲孔中，保证孔与外形相对位置要求。,固定导料销,活动导料销,7.2 冲模主要零件设计,3.定位件 定位板和定位销是作为单个坯料或工序件的定位用。(1)定位板,7.2 冲模主要零件设计,(2)定位销,7.2 冲模主要零件设计,三.卸料装置1.刚性(固定)卸料装置,7.2 冲模主要零件设计,2.弹性卸料装置 弹压卸料装置是由卸料板、弹性元件(弹簧或橡胶)、卸料螺钉等零件组成。弹压卸料既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。,7.2 冲模主要零件设计,3.废料切刀 如果冲件尺寸大，卸料力大，往往采用废料切刀代替卸料板，将废料切开而卸料。,7.2 冲模主要零件设计,四.推件装置 1.刚性推件装置 冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内的打杆与推件板(块)，将凹模内的工件推出。,7.2 冲模主要零件设计,2.弹性推件装置 推件力来源于弹性元件，它同时兼起压料和卸料作用，,7.2 冲模主要零件设计,五.顶件装置,推件块或顶件块要求：闭合状态时其背后有一定空间，以备修磨和调整的需要；开启状态时必须顺利复位，工作面高出凸模或凹模平面；与凹模和凸模的配合应保证顺利滑动，不发生互相干涉。,7.2 冲模主要零件设计,七.连接与固定零件1.固定板 将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。(H7/m6、H7/n6)2.垫板 直接承受凸模的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被局部压陷，,7.2 冲模主要零件设计,3.模柄 作为上模与压力机滑块连接的零件。与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；与上模正确而可靠连接(H7/m6、H7/h6)。,7.2 冲模主要零件设计,(1)滚动导向模架,a)对角导柱模架 b)中间导柱模架 c)四导柱模架 d)后侧导柱模架,八.模架及组成零件1.模架,7.2 冲模主要零件设计,(2)滑动导向模架,a)对角导柱模架 b)后侧导柱模架 c)后侧导柱窄形模架,d)中间导柱模架 e)中间导柱圆形模架 f)四角导柱模架,7.2 冲模主要零件设计,2.导柱和导套零件 用来保证上模相对于下模的正确运动。,7.2 冲模主要零件设计,3.模座(1)标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式和规格；(2)所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核；(3)模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45；(4)模座的上、下表面的平行度应达到要求；(5)上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直；(6)模座的上、下表面粗糙度为Ra1.6 0.8。,7.2 冲模主要零件设计,九.冲模(凸、凹模)零件的材料选用 1.选择原则(1)根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等；(2)满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小；(3)满足经济性要求。,7.2 冲模主要零件设计,7.2 冲模主要零件设计,2.常用冲模材料,7.3 复合模,第三节 复合模一.复合模的特点(1)一次冲压行程，在模具一个工位完成多道冲压工序；(2)有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模；(3)冲压的工件内外形位置精度高，不受送料误差影响，表面较平直；(4)结构复杂，制造精度高，成本高；(5)适用于生产批量大、精度要求高的冲压件,7.3 复合模,2.落料+拉深,二.复合模的基本工序组合方式1.落料+弯曲,7.3 复合模,4.落料+拉深+冲孔,3.落料+弯曲+冲孔,7.3 复合模,5.落料+拉深+冲孔+翻边,7.3 复合模,三.复合模的分类 落料凹模在下模的是正装式复合模。结构复杂、操作不便、精度较高。,7.3 复合模,落料凹模在上模的是倒装式复合模。结构简单、操作方便、精度较低。,7.3 复合模,四.典型复合模结构,7.3 复合模,7.3 复合模,7.4 级进模,第四节 级进模一.级进模的特点(1)一次冲压行程，在模具不同工位完成多道冲压工序；(2)保证条料的精确定位；(3)对排样有较高要求；(4)级进模比单工序模生产率高，便于操作和实现生产自动化。(5)级进模尺寸较大，制造较复杂，成本较高。(6)适用于大批量生产小型冲压件。,7.4 级进模,二.级进模的定位 1.用导正销定位的级进模,7.4 级进模,2.侧刃定距的级进模,7.4 级进模,三.级进模对排样的要求1.级进模的排样原则(1)第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的的工位设置导正销。(2)冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出孔，(3)成形方向的选择要有利于模具的设计和制造、送料的顺畅。(4)为提高凹模镶块，卸料板和固定板的强度，可在排样中设置空工位。,7.4 级进模,(5)对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。(6)在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切槽等技术，以便材料的流动。,7.4 级进模,2.载体的设计 在级进模的设计中把搭边称为载体。载体是运送坯件的物体，载体与坯件或坯件和坯件的连接部分称为搭口。(1)双边载体,7.4 级进模,7.4 级进模,(2)单边载体,7.4 级进模,(3)中间载体,7.4 级进模,(4)加强载体,7.4 级进模,3.排样图中各冲压工位的设计要点(1)级进模冲裁工位的设计要点 a.冲裁工序常安排在前工序和最后工序。b.为了使凸模、凹模形状简化，可将复杂的制件分解成为一些简单的几何形状。c.冲外缘工位在前，冲内孔工位在后。对有严格相对位置要求的局部内、外形，应考虑尽可能在同一工位上冲出。,7.4 级进模,7.4 级进模,(2)级进弯曲工位的设计要点 a.优化冲压弯曲方向 b.分解弯曲成形,c.防止弯曲时坯料的滑移,7.4 级进模,(3)级进拉深成形工位的设计要点 a.由于级进拉深过程中工件间的相互制约，因此，每一工位拉深的变形程度不能太大。b.级进拉深按材料变形区与条料分离情况，可分为无工艺切口和有工艺切口两种工艺方法。,7.4 级进模,7.4 级进模,4.条料的定位精度,7.4 级进模,四.带料的导向和托料装置1.浮动托料装置,7.4 级进模,2.浮动托料导向装置(1)托料导向钉,7.4 级进模,(2)浮动托料导轨导向装置,7.4 级进模,五.典型级进模结构,7.4 级进模,7.4 级进模,7.5 通用冲压设备,第五节 通用冲压设备一.冲压设备分类(1)冲压设备属锻压机械。常见冷冲压设备有机械压力机和液压机(2)机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式(3)按滑块个数可分为单动和双动(4)按床身结构形式可分为开式和闭式(5)按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等(6)而液压机按工作介质可分为油压机和水压机,7.5 通用冲压设备,二.冲压设备的选用1.压力机类型的选择(1)中、小型冲压件选用开式机械压力机；(2)大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机；(3)大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机；(4)校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机；(5)薄板冲裁、精密冲裁选用刚度高的精密压力机；(6)大型、形状复杂的拉深件选用双动或三动压力机；(7)小批量生产中的大型厚板件的成形工序采用液压压力机。,7.5 通用冲压设备,2.压力机规格的选择(1)公称压力,7.5 通用冲压设备,(2)压力机滑块行程长度(3)行程次数(4)压力机工作台面尺寸(5)滑块模柄孔尺寸(6)压力机闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。压力机的装模高度指压力机的闭合高度减去垫板厚度的值。模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。,7.5 通用冲压设备,7.5 通用冲压设备,三.曲柄压力机1.开式曲柄压力机(1)床身(2)运动系统(3)离合器(4)制动器(5)上模紧固装置(6)滑块位置调节装置,7.5 通用冲压设备,(7)打料装置(8)导轨(9)安全块(10)漏料孔,7.5 通用冲压设备,2.闭式曲柄压力机,7.5 通用冲压设备,四.摩擦压力机,7.5 通用冲压设备,五.液压机,7.5 通用冲压设备,六.模具在冲床上的安装调整,(1)根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，使压力机闭合高度大于冲模的闭合高度。,7.5 通用冲压设备,(2)先将滑块升到上止点，冲模放在压力机工作台面规定位置，再将滑块停在下止点，然后调节滑块的高度，使其底平面与冲模座上平面接触，并通过滑块上的压块和螺钉将模柄固定。(3)将压力机滑块上调35mm，开动压力机，空行程12次，将滑块停于下止点，固定下模座。(4)进行试冲，并逐步调整滑块到所需的高度。如上模有顶杆，则应将压力机上的卸料螺栓调整到需要的高度。,
