冲压模具设计与制造-冲模结构及设计.ppt

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1、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

2、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、

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、。(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

9、,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

10、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

11、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

12、，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

13、,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

14、 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

15、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

16、.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

17、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

18、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

19、)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。,