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1、1 冲模结构1第三篇冲压模具第8章冲模结构与设计冲模是冲压生产的主要工艺设备，冲模结构设计对冲压件品质、生产率及经济效益影响很大。因此，了解冲模结构，研究和提高冲模的各项技术指标，对冲模设计和发展冲压技术是十分必要的。8.1 冲模分类及其特点按不同的特征对冲模进行分类，其分类方法主要有：（1）按冲压工序性质可分为冲裁模、拉深模、翻边模、胀形模、弯曲模。习惯上把冲裁模当作所有分离工序模的总称，包括落料模、冲孔模、切断模、切边模、半精冲模、精冲模及整修模等。（2）按冲压工序的组合方式可分为单工序模、级进模和复合模。1）单工序模在压力机一次冲压行程内，完成一道冲压工序的模具。2）级进模在压力机一次冲
2、程内，在模具不同工位上完成多道冲压工序的模具。3）复合模在压力机一次行程内，在模具一个工位上完成两道以上冲压工序的模具。三种模具的简单比较如表8-1。（3）按模具的结构形式，根据有无导向装置和不同的导向装置形式可分为无导向的开式模、有导向的导板模、导筒模、导柱模等；根据挡料或定位方式可分固定挡料销、表8-1 三种模具的简单比较活动挡料销、导正销和侧刃定距冲模；根据卸料方式可分为带刚性卸料板和带弹性卸料板的冲模。（4）按进料、出件及排除废料方式可分为手动模、半自动模、自动模。（5）按模具零件组合通用程度可分为专用模（包括简易模）和组合冲模。（6）按凸、凹模材料可分钢模、硬质合金模、钢结硬质合金模
3、、聚氨酯模、低熔点合金模等。（7）按模具轮廓尺寸可分为大型模、中型模、小型模等。8.2 冲模零部件分类及功能各种类型冲模复杂程度不同，所含零件各有差异，但根据其作用都可归纳为如下五种类型：（1）工作零件工作零件直接使被加工材料变形、分离，而成为工件，如凸模、凹模、凸凹模等。（2）定位零件定位零件控制条料的送进方向和送料进距，确保条料在冲模中的正确位置，有挡料销、导正销、导尺、定位销、定位板、导料板、侧压板和侧刃等。（3）压料、卸料与顶料零件压料、卸料与顶料零件包括冲裁模的卸料板、顶出器、废料切刀、拉深模中的压边圈等。卸料与顶料零件在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压工序顺利进行
4、；拉深模中的压边圈的作用是防止板料毛坯发生失稳起皱。（4）导向零件导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向，使凸模与凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件品质。如导柱、导套、导筒即属于这类零件。（5）固定零件固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固定板、垫板、限位器、弹性元件、螺钉、销钉等。这类零件的作用是使上述四类零件联接和固定在一起，构成整体，保证各零件的相互位置，并使冲模能安装在压力机上。8.3 冲模主要零部件结构设计8.3.1 工作零件（1）凸模1）凸模结构型式与固定方法图81列举了若干种凸模固定方法。a)凸缘固定方式b）铆接固定方式c)、d）、e）、f）、g）螺钉固定方式h
5、）环氧树脂固定方式i）钢球固定方式j）定位销固定方式k）小孔冲裁凸模固定方式1垫板；2凸模板；3侧向螺钉；4环氧树脂；5弹簧；6钢球；7推钢球孔；8凸模板或凸模座；9定位销；10固定螺栓；11凸模套；12针状凸模；13挡销图81 凸模的固定形式常见的圆形凸模结构及固定方法如图8-1a所示。为了增加凸模的强度和刚度，凸模做成台阶式，用固定板固定，台阶处圆滑过渡，以避免应力集中。小端是工作部分，其尺寸和公差根据工作尺寸和制造方法确定。中间台阶与凸模固定板过渡配合（H7/m6）。最大台阶是用其台肩保证凸模在卸料时不被拉出。这种凸模一般用于d=830mm。冲d=18mm的小圆孔凸模，可以采用图8-1b
6、所示的结构和固定方法。固定部分做成直通式，淬火时尾端回火，装配后铆开磨平。容易损坏的凸模可做成快换式凸模结构，其结构和固定方法如图8-1f、g所示。为了便于更换，凸模的固定部分采用间隙极小的间隙配合（H7/h6）。在厚板上冲小孔时，细小的凸模受力较大，容易折断。为了提高凸模的抗纵向弯曲能力，可将小凸模装在护套里，然后再将护套固定在凸模固定板上。这种凸模叫做护套式凸模，其结构如图8-1k所示。冲大圆孔或落料大件用的凸模，可采用图8-2所示的结构。它采用窝孔定位，窝孔与模板或凸模为过渡配合，再用螺钉紧固。为了减少磨削加工面积，凸模外圆的非工作部分要车小，端面加工成凹坑形式。大圆凸模也可以采用镶块式
7、结构，如图83所示。镶块采用工具钢制造并进行热处理。同样，为了减少凸模的磨削面积，将其中部挖成空心。镶块镶嵌在凸模固定座上，中间用螺钉紧固，然后再将凸模固定座用螺钉和销钉紧固在模板上。还有一种薄刃口组合圆凸模，如图84所示。它由刃口部分1和本体部分2组成。相互之间采用螺钉或其他连接方式紧固。刃口部分材料与一般凸模相同；本体部分用普通材料，如Q235钢。本体部分可不进行热处理。对于非圆形凸模，为了便于加工和装配，通常将其固定部分做成圆柱形（图85）或长方形（图86）。如果非圆形凸模的固定部分采用圆柱形，则应有防止转动的结构，如图87中的止动销钉，或采用止动面。具有复杂外形的凸模应设计成直通式（图
8、88），以便于成形磨削或线切割加工，采用铆接固定方式。如凸模横断面足够大，可采用图89所示的固定方式。较小的凸模、冲多孔的凸模或冲薄板的凸模除用机械固定外，还可采用低熔点合金固定（图810）或环氧树脂粘结固定（图81h ）。这两种固定方法不如机械固定法的紧固强度高，但可使模具制造和装配大为简化。其方法是在固定板与凸模连接处留有空槽，装配时，将凸模与凹模的间隙调整好，然后在空槽中灌注低熔点合金或环氧树脂，冷却后即可把凸模紧固住。 1模板；2凸模 1凸模固定座；2凸模镶块 图82 大圆凸模 图83 镶块式凸模 1薄刃口凸模；2凸模本体；3凸模固定板 图85 非圆凸模的圆柱形固定 图86 非圆凸模的
9、长方 图84 薄刃口组合圆凸模 形固定 2）凸模长度的确定 凸模长度一般根据模具结构来确定。采用固定卸料板和导尺的模具结构时（图811），其凸模长度用下列公式计算：L=h 1+h 2+h 3+h 4+h （81）式中 L 凸模长度，mm ；h 1凸模固定板厚度，mm ； h 2卸料板厚度，mm ； h 3导料板厚度，mm ；h 4凸模进入凹模的深度(0.51mm)；h 附加长度，包括凸模的修磨量及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板之间的安全距 离等。一般取h 1520mm 。3）凸模强度校核 凸模长度确定后，一般不做强度校核，但对于细长的或冲厚料的凸模，为防止纵向失稳和折断，应进行凸模承压能力和
10、抗弯能力的校核。a. 承压能力的校核 冲裁时，凸模承受的压应力c 应小于或等于凸模材料的允许压 应力c ： c minc A F 图87 防止凸模转动的止动销 图88 直通式凸模 图89 大断面直通式凸模的固定 图810 低熔点合金浇注固定 图811 凸模长度的确定对圆形凸模，由上式可得： 4min c t d （8-2） 对于其他各种断面的凸模： min c F A （8-3）式中 m in d 凸模最小直径，mm ；t 料厚，mm ； 材料抗剪强度，MPa ； F 冲裁力，N ；A min 凸模最小截面积，mm 2； c 凸模材料的许用压应力，MPa 。b. 凸模抗弯能力的校核 根据模具结
11、构特点，可分为无导向装置和有导向装置的凸模（见图812）进行校核。凸模无导向装置时，对于圆形凸模 Fd 902max L （84）对于其他各种断面的凸模 FIL 425max （85） 凸模有导向装置时，对于圆形凸模 Fd 2702maxL （86）对于其他各种断面的凸模 FIL 1200max （87） 式中 L max 凸模不失稳弯曲的最大自由长度，mm ；d 凸模的最小直径，mm ； F 冲裁力，N ；I 凸模最小断面的惯性矩，mm 4。 （2） 凹模1）凹模的结构形式与固定方法 常见的凹模结构形式有整体式凹模和组合式凹模两种形式。图813所示为整体式凹模结构，其俯视外形按毛坯和工件形状
12、可做成矩形或圆形，用螺钉和销钉直接固定在模板上。整体式凹模特点是制造简单，但工作部分与非工作部分做为一体，全由优质钢制造，使用时，若局部损坏就得整体更换。因此，整体式凹模只适用于冲制中小型工件。图814所示为组合式凹模结构。凹模工作部分与非工作部分是分开制成的，非工作部分（图中凹模套1）可以用普通钢材制造。凹模2以过渡配合压装在凹模套1内，然后再用螺钉和销钉把凹模套紧固在模板上。组合式凹模可以节约贵重的模具材料，且a) 无导向 b) 有导向 图812 无导向和有导向凸模当凹模损坏后易于维修更换。这种凹模适用于冲制大、中型工件上的小孔。2）凹模的刃口形式 如图815所示为凹模刃口常见的几种形式。
13、图中a 、e 为直壁形，刃口强度高，刃磨后工作尺寸不变，制造方便。但是在孔内易积存工件或废料，增大了凹模胀力、推件力和孔壁的磨损；磨损后每次修磨量大，凹模总寿命较低。该形式的凹模刃口内可安装压料板，向上顶出工件或废料，适用于冲裁精度较高、厚度较大的工件。a 适用于圆形或矩形工件；e 适用于形状较复杂的工件。b 、c 、d 的刃口为锥形，孔内不易积存工件或废料，孔壁所受的胀力、摩擦力小，所以凹模磨损及每次刃磨量小，但刃口强度较低，且刃口尺寸在修磨后略有增大。一般用于形状简单、精度要求不高和较薄的冲裁件。c 适用较复杂的冲裁件；d 用于冲裁薄料和凹模厚度较薄的情况。f 为凸台式凹模，适用于冲裁软而
14、薄的金属与非金属材料。凹模孔型的直壁高度（h ）、斜度角（和）与工件的材料厚度和加工方法有关，其数值见表82。 3）凹模外形尺寸的确定 凹模外形尺寸应保证有足够的强度和刚度。由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，一般根据冲裁件尺寸和板料厚度，按下列经验公式确定外形尺寸（见图816）。凹模高度 H=K b （15mm ） （88） 凹模壁厚（刃口到外边缘的距离）C=(1.52.0)H （3040mm ） （89）式中 b 冲裁件最大外形尺寸，mm ；K 考虑坯料厚度影响的系数，其值可参考表83。 1凹模套；2凹模图813 整体式凹模 图814 组合式凹模图815 凹模刃口形式 ）键、楔固定
15、 ）垫片、楔固定 ）热压配合 ）键固定）止口和横向螺栓固定 ）低熔合金和斜楔固定图817 凹模镶块及固定方法上述方法适用于确定普通工具钢经过正常热处理，并在平面支撑条件下工作的凹模尺寸。用于大批量生产条件下的凹模，其高度应该在计算结果中增加总的修磨量。（3） 镶拼结构式组合凹模大、中型和形状复杂、局部薄弱的整体凹模，往往给锻造、机械加工或热处理带来很大困难，当它局部磨损后又会造成整个凹模报废。为此，常采用镶拼结构式组合凹模。镶拼结构一般有拼接与镶接两种。拼接是将整体凹模块分割成若干块拼接起来；镶接则是将局部形状分割出再镶入。图8-17所示为镶拼结构的几个例子。镶拼结构设计的一般原则为：1）便于
16、加工制造，减少钳工工作量，减少热处理变形。具体办法是： 图816 凹模外形尺寸表8-3 系数K 值注：t 为厚度a. 尽量将形状复杂的内形分割后变为外形加工，以便于机械加工和成形磨削；同时，拼块断面可以做得较均匀，以减小热处理变形，提高模具制造精度。b. 如有对称轴线，应沿对称轴线分割，对于圆形件应尽量沿径向线分割。这样形状、尺寸相同的分块可以同时加工磨削，并便于装配紧固。c. 沿转角、尖角分割，拼块角度应90，以便于机械加工，并避免热处理开裂。d. 圆弧单独做成一块，拼接线应在离切点47mm 的直线处。大弧线、长直线可以分为几块，拼接线要与刃口垂直。结合面接触处不宜过长，以减少磨削量，一般为
17、1215mm 。 2）便于维修更换与调整a. 比较薄弱或易磨损的局部凸出或凹进部分，单独做成一块。b. 拼块之间可以通过增减垫片或磨接合面的方法，以调整间隙或中心距。 3）满足冲裁工艺要求a. 如果凸模与凹模都采用镶拼结构，凸模与凹模的拼接线应错开35mm ，以避免产生冲裁毛刺。b. 大型或厚料冲裁件的镶拼模，为减小冲裁力，可以将冲孔凸模或落料凹模做成波浪形斜刃，如图8-18所示，斜刃要对称，分块线一般取在波浪的高点或低点，每块最好取一个或半个波形，以便于加工制造。镶块或拼块的固定可以采用热套、锥套、框套、螺钉销钉紧固以及低熔点合金和环氧树脂浇注等方法。采用螺钉销钉固定时，螺钉布置应接近刃口而
18、销钉则远离刃口，两者参差排列，每块镶块应以两个销钉定位。还有一种框套螺钉紧固法，多用于中小镶块。螺钉通过框套将镶块拉紧或顶紧，使镶块间紧密配合，如图819。图8-20所示为用于两半对合的镶块模的双斜楔紧固方式。图8-21所示为螺钉销钉紧固方式，一般用于大、中型镶块模上。图中a 用于冲压料厚t 1.5mm 的零件，b 增加了止推键，用于冲压料厚t 1.52.5mm 的零件，c 采用了窝槽形式，用于冲压料厚t 2.5mm 的零件。 图818 斜刃冲裁模的镶拼结构 图819 框套螺钉紧固示意图 图820 用斜楔紧固镶块镶拼式组合凹模具的优点有：每个拼块可以磨削，刃口尺寸和模具间隙可以得到精确控制；冲
19、模制造精度高，使用寿命长；分块后消除了应力集中，断面均匀，减少或消除热处理的内应力、变形与开裂；便于维修与更换损坏部分，减少模具制造与维修费用，节约模具钢；凹模分块后，可以用小设备加工大模具。其缺点是拼块尺寸精度高，加工工艺复杂；装配和调整也比整体结构复杂。冲小孔凹模采用镶嵌筒状凹模，为使废料顺利落下，废料孔采用阶梯扩大。筒状凹模的安装采用螺钉或键连接，或用凸缘压接，必须注意对其定位止转。小孔筒状凹模的结构及安装方法如图822。 采用螺钉、销钉固定时，要保证凹模有足够的强度。螺孔之间、螺孔与销孔之间及与刃口边之间最小距离可参考表84。表84 螺孔、销孔之间及至刃口边的最小距离mm ）低熔点合金
20、、螺钉或销钉固定 ）六角螺钉、矩形键固定 ）压入配合固定 ）止动螺钉固定 ）套筒式键固定 图822 小孔筒状凹模结构及安装图821 用螺钉与销钉紧固镶块（4）凸凹模复合模中的凸凹模内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，它不像一般凹模那样可以将外缘轮廓尺寸扩大，所以从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响：凸凹模装于上模（正装复合模）时，内腔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；凸凹模装于下模（倒装复合模）时，直壁型孔内积存废料，胀力大，最小壁厚要大些。凸凹模的最小壁厚值一般按经验数据确定。不积存废料的凸凹模的最小壁厚：对冲制黑色金属和硬材料，约为工料厚的1.5
21、倍，但不小于0.7mm；对冲制有色金属和软材料，约等于工件料厚，但不小于0.5mm。积存废料的凸凹模的最小壁厚(a)和最小直径(D)可参考表85的选用。表85 凸凹模最小壁厚 mm8.3.2 定位零件（1）定位板和定位销一般用于对单个毛坯的定位，其主要形式如图823所示。图823 定位板与定位销1）工件外形简单时，应以外缘定位，外形复杂时以内孔定位；2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全；3）对于形状不对称的工件，定位板要有鲜明的方向性（如图824），以防止出现废品或由于操作不当而引起事故。4）若工件须经几道冲压工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一个定位基准，以避免累积误
22、差。定位板应有两个销钉固定以防止移动。定位板或定位销与毛坯件的配合一般按H9/f9配合。定位板或定位销头部高度h 值，可按表86选取。 （2） 导料销和导料板导料销结构简单，制造容易，多用于简单模或复合模。在条料的同一侧设置两个固定导料销，保持条料沿导料销一侧送进，即可保证条料正确的送进方向。为了保证条料在首次或末次冲裁时的送料方向正确，可专门设置一活动导料销。导料销也可以压装在凹模上。采用导料销导料时，条料宽度可按有侧压装置的公式计算。导料板导料适用简单模和级进模。条料沿导料板送进保证送进方向。导料板与导板（卸料板）可以分开制造，如图825a 、b 所示。也可以制成整体的，如图825c 所示
23、。整体式导料板用于条料宽度小于60mm 的小型模具。为使条料顺利通过，两导料板之间距离应该等于条料最大宽度加上双边间隙值。导料板高度（H ）与条料厚度（t ）、挡料销高度（h ）及挡料方式有关，其数值可参考表87选取。表87 导料板的厚度mm 图824 定位板的方向性图825 分离式和整体式导料板 如果条料宽度尺寸公差较大，为了节省板材和保证冲压件品质，应在进料方向一侧装侧压装置，迫使条料始终紧靠另一侧导料板送进。图826所示为常用的几种侧压装置形式。簧片和簧片压块式侧压结构简单，但侧压力小，常用于料厚1mm 以下的薄料，簧片数量视具体情况而定。弹簧压块式侧压力较大，适用于冲裁厚料，一般设23
24、个。板压式侧压力大，且均匀，但一般只限于装在进料口，如果冲裁工位多，则在末端起不到侧压作用。双压板式能保证条料中心位置不变，不受条料宽度公差影响，常用于无废料排样，但其结构较为复杂。料厚小于0.3mm 或自动送料时，不宜采用侧压装置。有侧压装置时，导料板间距离（S ）按下式确定，见图826e ：S b + c （810）式中b 为条料宽度，c 为导尺与最宽条料间的最小单面间隙。视有无侧压而不同，其值可参考表88。表88 侧压板高度H 、h 与间隙值c 1 mm ）簧片式 ）弹簧压块式 ）压板式 ）双压板式 ）簧片压块式图826 常用的侧压装置（3） 挡料件该件的作用是限定条料送进距离，并起定位
25、作用。挡料件主要形式有固定挡料销、活动挡料销、临时挡料销和侧刃等。1）固定挡料销 固定挡料销分圆形和钩形两种，一般装在凹模上。圆形挡料销（图827a ）结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口较近，会削弱凹模强度。钩形挡料销（827b ）销孔远离刃口，不会削弱凹模强度。为防止形状不对称的钩头转动，需加定向销，增加结构的复杂性。固定挡料销适用于手工送料的简单模或级进模。2）活动挡料销 这种挡料销的后端有弹簧或弹簧片，挡料销能自由伸缩，如图828所示。图a 、b 常用在带有弹性卸料板的模具结构中。图c 是回带式活动挡料销，在其送进方向带有斜面，送料时搭边碰撞斜面使挡料销抬起越过搭边，然后将条料拉回，挡
26、料销后端面抵住搭边定位。每次送料都是先送后拉，作方向相反的两个动作。回带式挡料销通常用在级进模中。3）临时挡料销 临时挡料销又称始用挡料销。这种挡料销在级进模中用得较多。级进模有数个工位，条料首次冲压时需用临时挡料销。用时往里压，挡住条料而定位，第一次冲裁后不再使用，临时挡料销的常见形式如图829所示。4）自动挡料销 采用这种挡料销送料时，无需将料抬起或后拉，只要冲裁后将料往前推便能自动挡料，故能连续送料冲压（图830）。 图827 固定挡料销 图828 活动挡料销 图829 临时挡料销5）侧刃 侧刃定距是通过条料侧边冲切各种形状缺口，达到限定条料送进距离的目的。根据断面形状，常用的侧刃可分为
27、三种类型（图8-31）长方形侧刃（图8-31a ）制造简单，但当刃口尖角磨损后，在条料侧边形成毛刺（图8-31d ）影响送进和定位。成形侧刃（图8-31b ）尖角磨损后产生的毛刺在条料缺口内（图8-31d ），不会影响条料送进和定位。但必须增大切边宽度，增加材料消耗。尖角形侧刃（图8-31c ）需与弹簧挡料销配合使用。先在条料边缘冲切尖角缺口，当条料送进缺口滑过弹簧挡销后，反向后拉条料至挡销卡住缺口而定距。尖角形侧刃定距废料少，但操作较麻烦，生产率低。侧刃固定可以采用图832所示的几种方法，其中铆固法用得最多。如图所示，侧刃工作端部通常做成台阶形，冲裁时凸出部分先进入凹模导向，可避免侧压力损坏
28、侧刃。只有当被冲材料很薄时，才采用无台阶的平断面侧刃。侧刃数量可以是一个或两个。两个侧刃可以布置在同一侧，也可以在两侧对角布置。后者可以保证料尾的充分利用。图833为侧刃、条料宽度与导料板间距离的尺寸关系示意图。侧刃的长度设为/0Smm S S )1.005.0(0/0+=式中 S 0送料进距 S 0D a;D 工件沿送料方向的尺寸; a 搭边值。侧刃宽度 m 610mm侧刃定距准确可靠，生产效率高，但增大了总冲裁力和增加了材料消耗。一般用于级进模冲裁窄长形零件（步距小于68mm ）或薄料零件。 （4） 导正件主要是指导正销，它多用于级进模中以获得内孔与外缘相对位置准确的工件。导正销装在落料凸
29、模的工作端面上，在落料前先插入已冲好的孔中，使孔与外缘相对位置准确，然后落料。导正销精确定位消除了送料和导向造成的误差。导正销结构形式如图834所示，根据孔的尺寸选用。导正销工作部分由导入和定位两部分组成。导入部分一般为圆弧或圆锥形；定位部分）长方形侧刃 ）成形侧刃 ）尖角形侧刃 ）侧刃磨损后形成的毛刺 图831 侧刃型式及磨损后形成的毛刺 ）用侧刃的凸缘固定 ）侧刃铆固在凸模 固定板上）用螺钉固定 ）用销钉固定图832 侧刃的固定方法 图833 有侧刃冲裁的尺寸关系图为圆柱面，其高度可取（0.81.2）t 。考虑到冲孔后孔径缩小，为使导正销顺利地进入孔中，圆柱直径取间隙配合h6或h9。级进模
30、采用挡料销与导正销定位时，挡料销只作初步定位，而导正销将条料导正到精确位置。所以，挡料销的安装位置应保证导正销在导正条料过程中，条料有被拉回少许或推前少许的可能（图835）。故挡料销与导正销的距离e 应满足如下关系式：如图835a 所示挡料销位置e ：1.0220+-=dD S e （811）如图835b 所示挡料销位置e ：1.0220-+=dD S e （812） 式中 S 0步距，mm ；D 落料凸模直径，mm ；d 挡料销直径，mm 。以下几种情况不宜采用导正销： 冲裁条料过薄，小于0.5mm 时，导正销插入孔内易使孔边弯曲； 冲孔直径过小； 落料凸模尺寸较小。后两种情况会减弱凸模强度
31、，可改用侧刃定位。8.3.3 卸料、推件零件 （1） 卸料件卸料装置有刚性卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀等形式。刚性卸料装置主要指刚性卸料板，一般装在凹模和导料板上。它结构简单，卸料力大。卸料板有时还可兼作凸模导板，其上的孔与凸模相对应部位配合加工。刚性卸料板如图836c 所示。弹性卸料装置如图836a 所示，一般由卸料板、弹性元件（弹簧和橡皮）和卸料螺钉组成。对于卸料力要求 图835 挡料销与导正销的位置关系 ）弹性卸料板 ）刚弹性卸料板 ）刚性卸料板1导正销；2落料凸模 图834 导正销较大，又要求卸料板与凹模间有较大的空间位置时，可以采用活动刚性卸料板结构（图836b ）。这种卸料结构
32、可以减小凸模长度和模具闭合高度，适用于在空心件上冲孔的模具。为了防止细长凸模纵向失稳弯折，可以采用有导向的弹性卸料板。卸料板除了对凸模导向外，其本身还利用导柱、导套导向。卸料板孔与凸模之间的单面间隙：对于固定卸料板（仅起卸料作用），取（0.10.5）mm （薄料取小值，厚料取大值）；对于无导向的弹性卸料板，取（0.10.2）mm ；对于带导向的弹性卸料板，通常按H7/h6配合加工。卸料板平面外形尺寸与凹模一致，厚度与卸件尺寸及卸料力有关，一般为：H （0.81.0）H 凹式中 H 卸料板厚度，mm ；H 凹凹模厚度，mm 。对于大型零件冲裁或成形件切边时，一般采用废料切刀（如图837a 、b
33、）分段切断废料。废料切刀夹角一般为78o 80o ，其刃口应比废料宽一些，高度低于模具切边刃口3t 。图837a用于小型模具和切断薄废料；b 适用于大型模具和切断厚废料。（2） 推料件（又称顶料件或打料件）推件装置也分刚性与弹性两种，如图838所示。弹性推件装置一般装于下模，所使用的弹性缓冲器可用气垫或氮气弹簧装于下模板下面如图839所示。弹性推件装置除能推出工件外，还可压平工件。这种装置还可用于卸料。刚性推件装置一般装在上模，如图838a 、b 所示，靠压力机中滑块内的横梁作用，推件力大且可靠。复合模中刚性推件装置通常由推杆、推板、推销和推件器组成。推杆的长度应高出压力机滑块模柄孔510mm
34、 ；推件器需高出凹模刃口平面0.51mm ；为了使推件力均衡分布，推销要分布均匀，长短一致。推板一般装在上模的孔内，其厚度与工件尺寸和推件力有关，对于中小件，一般取510mm 。为了保证凸模的支撑刚度和强度，放推板的孔不能全部挖空。因此，推板的形状要按推下工件的形状来设计。 图837 废料切刀 a) b) c)图838 推件装置 ）弹性缓冲器 ）气垫 图839 弹性缓冲器和气垫图840所示为推板的几种形式。（3） 压边圈采用压边圈可以防止拉深件凸缘部分起皱，见图841。图b 为装在双动压力机上的拉深模，凸模装在内滑块上，压边圈装在外滑块上。图a 是装在单动压力机上的拉深模。倒装形式结构可在下面
35、装弹顶器或利用压力机的气垫，有较大的压边力和压边行程。 （4） 弹性元件弹性元件主要用于卸料、压料或推件等。 1）普通弹性元件 模具用的普通弹簧形式很多，可分为圆钢丝螺旋弹簧、方钢丝螺旋弹簧和碟形弹簧等。圆钢丝螺旋弹簧制造方便，应用最广。方钢丝（或矩形钢丝）螺旋弹簧所产生的压力比圆钢丝螺旋弹簧大得多，主要用于卸料力或压料力较大的模具。碟形弹簧的组装方法如图842。图中a 为单片组装的碟形弹簧，b 为多片组装的碟形弹簧。多片组装的弹簧压力比单片的大得多，但是弹簧压缩量较小。碟形弹簧在模具上的布置方式如图843所示。在中小工厂，冲模的弹性零件还广泛使用橡皮，优点是使用方便，价格便宜。但橡皮和油接触
36、容易被腐蚀损坏。使用聚氨酯橡胶作弹性零件，比橡皮的压力大，寿命也长，但价格较贵。2）氮气弹簧 小型压力机一般不配置气垫。大型压力机的气垫所使用的介质是低压空气，需要有压缩空气气源系统与之配套，结构比较庞大，调整压力既不方便，也不精确。模具在压力机上的位置需要相对固定，缺乏灵活性。氮气弹簧也称氮气缸、氮缸。它将高压氮气密封在确定的容器内，外力通过柱塞杆将氮气压缩。当外力去除时，靠高压氮气膨胀来获得一定的弹簧力。氮气弹簧的构造如图844所示。它在不同程度上克服了其它弹簧、橡胶和气垫的缺点。氮气弹簧在冲裁、弯曲、拉深、成形、整形等模具中均有应用， 图840 推板 图8-41 压边装置图8-42 碟形
37、弹簧的组装方法图8-43 碟形弹簧在模具上的布置方式它简化了模具设计，缩短了模具制造周期，保证冲压件品质稳定，也可延长模具的使用寿命。目前在国外已经相当普及使用氮气弹簧技术。在我国，人们对它的认识也在不断深化，在逐步推广应用。几种弹性元件的特征曲线如图845所示。8.3.4 导向零件对于生产批量大，要求模具寿命长、便于安装、精度高的冲压模具，都应采用导向装置。常用的导向装置有导板式、导柱导套式和滚珠导套式。导板的导向孔按凸模断面形状加工，采用间隙配合，其单面间隙应小于凸、凹模单面间隙。模具工作时凸模始终不脱离导板，从而起到导向作用。为了使导向可靠，导板必须有足够的厚度，一般等于或稍少于凹模厚度
38、。导板平面尺寸与凹模平面尺寸相同。冲压件形状复杂时，导板孔加工困难。为了避免热处理变形，时常不进行热处理，所以其耐磨性差，实际上很难达到和保持稳定的导向精度。因此，生产中广泛地采用导柱、导套导向。如图846所示，固定卸料板又起凸模导向作用，导板与凸模采用H7h6配合。用特别细长的凸模冲孔时，应增加凸模保护套，使凸模在整个工作过程中始终导向，不致弯曲折断。如图847所示的导筒式导向装置，导向十分精确，导柱和导筒有很大的接触面，磨损较慢，使用寿命长。缺点是结构复杂，工作空间小，操作不便，只使用在冲制精密 1柱塞或活塞杆；2端面防尘密封；3钢丝圈；4上内套；5支撑环；6运动密封圈；7缸体；8内腔容积
39、；9螺塞；10充气嘴；11缸底图8-44 氮气弹簧构造图 a ）氮气弹簧b ）弹簧c ）橡胶d ）气垫 图845 几种弹性元件特性曲线 图846 凸模保护套 图847 导筒导向小零件（如钟表零件）。常见的导柱导套布置方式有后侧布置、中间两侧布置、对角布置和四角布置（图848）等几种。后侧布置时，导柱、导套受力不平衡，影响导向精度，但它三个方向敞 开，送料操作方便，容易实现自动化生产。对导向要求不太严格且冲压偏移力不大时广泛采用。中间两侧布置时，受力平衡，但只能一个方向送料，多用于弯曲模和拉深模。对角布置方式受力也较平衡，可以两个方向送料，操作较为方便。采用四角布置的导向装置，受力最均匀，导向精
40、度高，但结构复杂，仅用于大型冲模或对工件精度要求特别高的场合。采用中间两侧布置和对角布置时，两导柱（导套）直径一般不相等，以避免装错方向时损坏凸、凹模刃口。图849为最常用的滑动导柱、导套结构型式。导柱直径（d ）一般在1660mm 之间，长度（L ）在90320mm 之间，下部与下模板导柱孔采用过盈配合，上部与导套孔径d 间隙配合。导套孔径（d ）上有油槽，用以存油润滑，外径D 与上模板孔采用过盈配合，配合时导套孔径会收缩，所以导套过盈配合部分的孔径，应比导套和导柱间隙配合部分导套孔径d 增大1mm ，为（d+1）mm （见图849b ）。根据冲压工序性质、工件精度及模具寿命等要求，导柱与导
41、套的配合精度可分为H6/h5或H7/h6两种。对于冲裁模，导柱与导套间隙应小于凸、凹模间隙。凸、凹模间隙小于0.03mm 时，导柱与导套的配合取H6/h5；大于0.03mm 时，导柱与导套的配合取H7/h6。对于硬质合金模或复杂的级进模，应取H6/h5，一般模具取H7/h6。导柱、导套既要耐磨，又要具有足够的韧度，一般选用20号钢经渗碳淬火处理，硬度为（5862）HRC ，渗碳层深度0.81.2mm 。图850为导柱、导套和上、下模板的尺寸关系。选择导柱长度时，应考虑模具闭合时，导柱下端面和下模板下平 面的距离不小于25mm。导套的上端面与上模板上平面的 ）后侧布置 ）中间两侧布置 ）对角布置
42、 ）四角布置图848 导柱、导套的布置形式 ）导柱 ）导套图849 导柱与导套 图850 导柱、导套和上下模板的尺寸关系距离应大于3mm ，用以排气和出油。高速冲模、精密冲裁模、硬质合金模以及其他精密冲模一般采用导向精度很高的滚珠滚动式导柱导套导向，其结构形式如图851所示。它由导套2、钢球3、保持圈4和导柱5等零件组成。导套和导柱以过盈配合分别压装在上、下模板上。精选尺寸一致的钢球置于保持圈内，以等间距平行倾斜排列，倾斜角度为8o ，以使钢球运动的轨迹互不重合，与导柱导套接触线多，减少磨损。钢球与导柱、导套之间不仅无间隙，还有微量过盈。因此，这种结构的导向精度很高，但结构复杂。目前国内已有专
43、业厂生产销售。8.3.5 固定零件冲模的固定零件有模柄，上、下模板，凸、凹模固定板，垫板，螺钉和销钉等。 （1） 模柄中、小型冲模一般通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。模柄的结构形式很多；主要有以下几种：1）旋入式模柄，如图852a 所示。通过螺纹与上模板连接，为防止松动，拧入防转螺钉固紧。这种模柄装卸方便，多用于有导柱的小型冲模。2）压入式模柄，如图852b 所示。它与模板安装孔的配合采用H7/m6过渡配合，并用销钉防止转动，使用于模板较厚的中、小型模具。3）凸缘模柄，如图852c 所示，用3个或4个螺钉固定在上模板的窝孔内。多用于较大型模具。4）浮动模柄，如图852d 所示。它由模柄1、
44、球面垫块2和接头3等零件组成。这种结构可以通过球面垫块消除压力机滑块导向精度不足所产生的导向误差。适用于需精确导向，且导向装置在工作中始终不脱开的精密冲模，如硬质合金模，精冲模等。除上述结构形式外，在小型简单冲模中，有时还采用把模柄与模板（或凸模）做成整体的结构形式。模柄的安装直径d 和长度L （图852）应与压力机滑块上的模柄孔相适应。一般模柄的轴心线对上模板上平面的垂直度误差在全场范围内不大于0.05mm 。 （2） 模板 1上模板；2导套；3钢球；4钢球保持圈；5导柱；6下模板图851 滚动式导柱导套导向和钢球保持圈 1模柄；2垫块；3接头图852 模柄的结构形式 上、下模板上不仅要安装
45、冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。因此，模板应具有足够的强度和刚度。如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具零件迅速磨损或破坏，降低冲模寿命。上、下模板与导向装置的总体称为模架，而无导向装置的一套上、下模板称为模座。模具设计时，通常是按标准选用模架或模座。进行模板设计时，圆形模板的外径应比圆形凹模直径大3070mm 。同样，矩形模板的长度应比凹模长度大4070mm ，而宽度取与凹模相同或稍大。另外，下模板的轮廓尺寸还应比压力机工作台漏料孔每边至少大4050mm 。模板厚度可参照凹模厚度估算，通常为凹模厚度的11.5倍。上、下模板上的导柱、导套安装孔通常采用组合加工，以保证上、下
46、模板孔距一致。模板上、下平面之间应有平行度要求。模板大多数是铸铁或铸钢件，其结构应满足铸造工艺要求。另外，大型模板上还应设置起重孔或起吊装置，便于模具起吊运输。 （3） 固定板与垫板（见图853）1）固定板的作用是将小型凸、凹模零件间接固定在模板上。固定板的平面尺寸除保证能安装凸模（凹模）外，还要考虑螺钉和销钉孔的位置。固定板固定凸模（凹模）要求固紧牢靠并有良好的垂直度。因此，固定板必须有足够的厚度，可按下列经验公式计算（见图853）。对于凹模固定板 H （0.60.8）H o 对于凸模固定板 H （11.5）D2）垫板的作用是直接承受和分散凸模传来的压力，防止模板被凸（凹）模端面压陷。当冲压件料厚较大而外形尺寸又较小时，冲压中凸模上端面或凹模下端面对模板产生较大的单位压力，有时会超过模