冷沖模具基礎(chǔ)講義.doc

冷沖?；A(chǔ)知識講義模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝配，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電子通訊、家電等行業(yè)，其中有80%以上的產(chǎn)品零件均通過模具生產(chǎn)而成。在國際上，模具又有“工業(yè)之母”之稱。模具分為冷沖壓模具、熱鍛模具、塑料模具、鑄造模具、橡校模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具在各種模具中所占比重最多，占整個模具市場的60%以上，以下僅對冷沖壓模具進(jìn)行詳細(xì)探討。一、概述1、冷沖壓模具的概念：冷沖壓模具是在室溫下，借助于設(shè)備提供的壓力，利用模具使板料發(fā)生分離成塑性變形的一種加工方法。加工對象主要是金屬或非金屬的板料。2、冷沖壓模具的加工特點：冷沖模的加工生產(chǎn)效率高，加工成本低，材料利用率高，產(chǎn)品的一致性好，且操作簡單。3、冷沖模的結(jié)構(gòu)分類：（1） 按其工序性質(zhì)分為落料模，沖孔模，切邊模，彎曲模，拉深模，成形模和翻邊模等；（2） 按其工序組合方式分為單工序模，復(fù)合模和連續(xù)模；（3） 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，按上、下模導(dǎo)向方式，分為無導(dǎo)向模和導(dǎo)柱模，導(dǎo)板模等；按卸料裝置分為固定卸料沖模和彈性卸料沖模；按擋料形式，分為固定擋料釘沖模，活動擋料銷沖模，導(dǎo)正銷沖模和側(cè)刃定距沖模等；（4） 按采用凸、凹模的材料，分為硬質(zhì)合金模，鋼質(zhì)硬質(zhì)合金模，鋼皮沖模，橡皮沖模和聚酯沖模等。二、沖壓模具主要零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成沖模的零部件可分為工藝構(gòu)件和輔助構(gòu)件兩部分。沖模零件的分類如下： 占模 工作零件 凹模 占凹模 定位板、定位銷 擋料銷 工藝構(gòu)件 定位零件 導(dǎo)正銷 導(dǎo)尺側(cè)刃 卸料板 推件裝置 壓料、卸料及出件零部件 頂件裝置 壓邊圈 彈簧、橡膠墊沖模零、部件 導(dǎo)柱 導(dǎo)套導(dǎo)向零件 導(dǎo)板 導(dǎo)筒 上、下模座 模柄 輔助構(gòu)件 固定零件 占、凹模固定板 墊板 限位柱 螺釘 銷釘 緊固及其它零件 鍵 其它三、冷沖模具的結(jié)構(gòu)分類a） 單工序模具（單沖模）在壓力機的一次沖程中，于模具的同一位置上只完成一個沖壓工序，稱之為單沖模具。（圖一）單沖模結(jié)構(gòu)簡單加工精度相對較低，維修方便，加工成本低。b) 復(fù)合模具（復(fù)合模）在壓力機的一次沖程中，于模具的同一位置上完成。兩個或兩個以上的沖壓工序，沖出一個完整制件的模具稱之為復(fù)合模。圖18.1-25 沖模結(jié)構(gòu)示意圖圖20.3-2 倒裝式復(fù)合模圖20.3-1 正裝式復(fù)合模復(fù)合模由于不受送料誤差的影響，因而具有許多優(yōu)點：制件的尺寸一致性好，制件精度高，模具具緊湊，但給刃磨及維修帶來不便。 復(fù)合模分正裝與倒裝兩種。落料凹模裝在下模板上的叫正裝式復(fù)合模。正裝式復(fù)合模由于模具工作區(qū)域內(nèi)有制件和沖孔廢料同時存在，要確認(rèn)排除后才可進(jìn)行第二次沖壓，故生產(chǎn)效率低，但制件精度高，能達(dá)到平整要求。落料凹模布置在上模的，稱為倒裝式復(fù)合模。倒裝式復(fù)合模占凹模內(nèi)的廢料通過工作臺孔落下，工作效率高，但制件平整度不如正裝式復(fù)合模。c) 級進(jìn)模具（順?biāo)湍?、跳步模具，連續(xù)模）（1）結(jié)構(gòu)組成右圖為一簡單的沖孔、落料、連續(xù)模。共有3個工位，分別為：沖側(cè)刃邊距；沖兩個1.8孔與長方孔；落料（圖20.4-1）落料、沖孔連續(xù)模（2）結(jié)構(gòu)特點：與單工序模和復(fù)合模相比，連續(xù)模的結(jié)構(gòu)有以下特點：1） 構(gòu)成連續(xù)模的零件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2） 模具制造與裝配難度大，精度要求較高，步距控制精確，且要求刃磨，維修方便。如有些電機定轉(zhuǎn)子連續(xù)模，其主要零件制造精度達(dá)0.001mm，步距精度0.002mm0.003mm，總壽命達(dá)2億次以上；3） 剛性大；4） 對有關(guān)模具零件及熱處理要求高；5） 一般應(yīng)采用導(dǎo)向機械，有時還采用輔助導(dǎo)向機構(gòu)；6） 自動化程度高，有自動送料、安全檢測的機構(gòu)；7） 生產(chǎn)效率高，每分鐘沖床的沖次可達(dá)300400次/分，可以在模具內(nèi)實現(xiàn)自動疊鉚，自動分臺。實現(xiàn)高效率自動化生產(chǎn)。表1-1 分離工序工序名稱簡 圖特 點 及 應(yīng) 用 范 圍落 料用沖模沿封閉輪廊曲線沖切，沖下部分是零件，用于制造各種形狀的平板零件沖 孔用沖模按封閉輪廊曲線沖切，沖下部分是廢料切 斷用剪刀或沖模沿不封閉曲線切斷，多用于加工形狀簡單的平板零件切 邊將成形零件的邊緣修切整齊或切成一定形狀剖 切把沖壓加工成的半成品切開成為兩個或數(shù)個零件，多用于不對稱零件的成雙或成組沖壓成形之后表1-2 成形工序工序名稱簡 圖特 點 及 應(yīng) 用 范 圍彎 曲把板料沿直線彎成各種形狀，可以加工形狀極為復(fù)雜的零件卷 圓把板料端部卷成接近封閉的圓頭，用以加工類似鉸鏈的零件扭 曲把沖裁后的半成品扭轉(zhuǎn)成一定角度拉 深把板料毛坯成形為各種空心的零件變薄拉深把拉深加工后的空心半成品進(jìn)一步加工成為底部厚度大于側(cè)壁厚度的零件翻 孔將預(yù)先沖孔的板料半成品或未經(jīng)沖孔的板料沖制成豎立的邊緣翻 邊把板料半成品的邊緣按曲線或圓弧成形為豎立的邊緣拉 彎在拉力與彎矩共同作用下實現(xiàn)彎曲變形，可得精度較好的零件脹 形在雙向拉應(yīng)力作用下實現(xiàn)變形，成形各種空間曲面形狀的零件起 伏在板料毛坯或零件的表面上用局部成形的方法制成各種形狀的突起與凹陷擴 口在空心毛坯或管狀毛坯的某個部位上使其徑向尺寸擴大縮 口在空心毛坯或管狀毛坯的某個部位上使其徑向尺寸減小模具間隙：模具問題系指凸、凹模刃口間縫隙的距離，并用C表示，則是單面間隙。而雙面間隙則用Z表示。間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的問題。間隙對沖裁件質(zhì)量的影響：沖裁件質(zhì)量是指斷面質(zhì)量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應(yīng)平直、光潔，即無裂紋、撕裂、夾層、毛刺的缺陷。零件表面應(yīng)盡可能平整，即穹彎小。尺寸應(yīng)保證不超出圖樣規(guī)定的公差范圍。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸凹模間隙大小及分布的均解剖學(xué)性、模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度、材料性質(zhì)等，其中間隙值大小與均勻程度是主要因素。間隙對沖裁件切斷面質(zhì)量的影響：沖裁時，裂紋不一定從兩刃口同時發(fā)生，上下裂紋是否重合與凸、凹模間隙值的大小有關(guān)。當(dāng)把凸、凹模間隙控制在一定的合理值范圍內(nèi)時，由凸、凹模刃口沿最大刀應(yīng)力方向產(chǎn)生的裂紋將互相重合。此時沖出的制件斷面雖有一定的斜度，但比較平直、光潔、毛凸膜繼續(xù)下壓力時，在上、下裂紋中間將產(chǎn)生二次剪切，制件斷面的中部留下撕裂面，而兩端光亮帶，在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖有所增長，但易去除，且制件穹彎小，斷面垂直，故只要中間刺很小。且間隙過小時，由凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋進(jìn)入凸膜下面的壓應(yīng)力區(qū)后停止發(fā)展。當(dāng)撕裂不是很深，仍可使用。間隙過大時，材料的彎曲與拉伸增大，拉應(yīng)力增大，材料易被撕裂，且裂紋在離開刃口稍遠(yuǎn)的側(cè)面上產(chǎn)生，致使制件光亮帶減少，塌角與斷裂斜度都增大，毛刺大而厚，難以去除。所以，隨著間隙的增大，制件斷裂面的傾斜庫與塌角增大。毛刺增高。凸模 凸模 凸模間隙對尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指仲裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠睿皇悄＞弑旧淼闹圃炱?。沖裁件相對于凸、凹模尺寸的偏差，主要是工件脫離模具時，材料在沖裁所受的擠壓變形，纖維伸長，穹彎都要產(chǎn)生彈性恢復(fù)造成的。差值可能為正，也可能為負(fù)值。當(dāng)間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完后因材料的彈性恢復(fù)使落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大小于凸模尺寸。在間隙較小時，由于材料離凸、凹模擠壓力大，故仲裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料尺寸增大，沖孔孔徑變小。此外，尺寸變化量的大小還與材料性質(zhì)、厚度、軋制方向等因素有關(guān)。軟鋼的彈性變形量小，沖裁的彈性恢復(fù)也很小，硬鋼的彈性恢復(fù)量較大。表2-25 沖裁模刃口雙面間隙表2-26 沖裁模間隙表2-23 沖裁模初始雙面間隙表2-24 沖裁模初始雙面間隙九、凸模設(shè)計（一）凸模型式1、圓形凸模圓形凸模的結(jié)構(gòu)，有以下幾種型式：（1） 沖小圓孔凸模：為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)做成逐漸增大的多級型式（圖2-30）圖2-30 標(biāo)準(zhǔn)圓凸模（之一） 圖2-31 標(biāo)準(zhǔn)圓凸模（之二）圖2-30 a)所示適用于d=18mm,圖2-30b)所示適用于d=115mm。（2）沖中型圓孔的凸模：如圖2-31所示，適用于d=830mm。以上三種凸模都有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，設(shè)計時可供參考。（3）沖大圓孔或落料用的凸模，如圖2-32所示，一般用窩座定位，然后用34個螺釘緊固，為減少磨削加工面積，凸模外圓直徑要車小，端面要加工成凹坑型式。如采用圖2-33所示的鑲塊式凸模，其工作部分用工具鋼制造并進(jìn)行熱處理，非工作部分采用一般的結(jié)構(gòu)鋼，為減少凸模的磨削面積，故將中部挖成空心。圖2-32 圓凸模 圖2-33 鑲塊式凸模（4）在厚板料上沖小孔時，常將凸模裝在護(hù)套里，然后再將護(hù)套固定在凸模固定板上，如圖2-34所示。圖2-34 護(hù)套式凸模2、非圓形凸模 （1）剪裁模的凸?？稍O(shè)計成圖2-35a）所示形狀。對剪裁較硬材料的凸模可做成鑲配式結(jié)構(gòu)。如圖2-35b）所示。（2）對于具有復(fù)雜外形的凸模，其固定部分應(yīng)做成圓柱形（圖2-36）或長方形（圖2-37）。如采用成形磨削加工凸模時，工作部分和固定部分的尺寸應(yīng)該一致。如圖2-38所示。圖2-35 剪裁用凸模 圖2-36 復(fù)雜外形凸模（之一） 圖2-37 復(fù)雜外形凸模（之二） 圖2-38 復(fù)雜外形凸模（之三）82 凹模821 凹模形式1、凹模的刃口形式常見的凹模刃口形式如圖8-7所示。圖8-7 （a）為錐形刃口凹模，a一般取1530。其優(yōu)點是沖裁件不會留在凹模內(nèi)，凹模磨損后的修磨量較小，凹模加工容易；缺點是每次刃磨后凹模尺寸增大，刃口強度較低。這種刃口的凹模適用于形狀簡單、精度要求不高的沖裁件。圖8-7（b）,(c)為直筒形刃口，其中h取5mm10mm,a取35。其優(yōu)點是刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變；缺點是孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。這種刃口的凹模適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。（a） (b) (c)圖8-7 凹模刃口形式2、凹模外形尺寸凹模的外形尺寸如圖8-8所示，常用下列經(jīng)驗公式確定：凹模厚度 H=Kb (8-8)凹模壁厚 c=(1.52)H (8-9)式中：H凹模厚度，mm，其值不應(yīng)于15mm； K系數(shù)，見表8-1 b凹模孔的最大寬度，mm； c凹模壁厚，mm；圖8-8 凹模外形尺寸表8-1 系數(shù)K的數(shù)值b/mm料厚t/mm0.51233501000.20.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22按以上公式計算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不再進(jìn)行強度校核。822 凸凹模復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點是一定有一個凸凹模。凸凹模式的內(nèi)、外緣均為刃口或圓角，內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于工件的尺寸。為保證凸凹模的強度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚值m可按板材厚度t確定，一般m1.5t。圖8-9為硅鋼片的落料沖孔復(fù)合模，其中1為凸凹模。823 凸模與凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)凸模與凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)常用于大型沖模和刃口形狀復(fù)雜、局部容易損壞的整體凸模或凹模。采用鑲拼結(jié)構(gòu)可以使加工制造方便，更換易損件容易，還可以節(jié)省模具鋼。但模具裝配比較困難。凸模與凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)常見的有拼接式、嵌入式和壓入式三種方式。圖8-10（a）為拼接式組合結(jié)構(gòu)，凸?；虬寄Ｓ啥鄩K鑲塊拼接組成，各鑲塊用螺釘和銷釘固定在平面固定板上。該結(jié)構(gòu)主要用于大型沖壓模具加工。圖8-10（b）為嵌入式結(jié)構(gòu)，將凸?；虬寄０匆欢ㄐ螤罘殖扇舾蓧K，然后將其嵌入固定板內(nèi)。該結(jié)構(gòu)適用于沖制長槽或壓筋工作。圖8-10（c）為壓入式結(jié)構(gòu)，將凸模或凹模難于加工的窄槽或懸臂等部位與其他部位分開制造，然后再壓配在一起組成組合凸?；蚪M合凹模。適用于沖制形狀不規(guī)則的零件。圖8-10 凸模與凹模的鑲拼方式824 凸模與凹模的固定1、機械固定機械固定凸模和凹模，最常用的方法是采用固定板固定，如圖8-12所示。凸模和凹模H7m6與固定板采用 配合，上面留有臺階。對于形狀簡單的大、中型凸模和凹模可以采用直接固定在模座上，如圖8-13所示。圖8-12 固定在固定板中的凸模與凹模圖8-13 直接固定在模座上的凸模與凹模小凸?？梢圆捎勉T接的方法固定，如圖8-14所示。對于經(jīng)常更換的凸模可以采用快速更換凸模結(jié)構(gòu)，如圖8-4所示。2、物理固定法常用的物理固定方法有低熔點合金澆注固定法，利用低熔點合金冷卻膨脹的原理，使凸?；虬寄Ｅc固定板之間獲得有一定強度的連接。圖8-15（a）為凸模固定方式；圖8-15（b）為凹模固定方式。采用熱壓裝配也是一種物理固定方法。加熱固定套使其受熱膨脹，再壓入凹模，冷卻后使之固定。3、化學(xué)固定法常用的化學(xué)固定方法有無機黏結(jié)劑固定法和環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑固定法。黏結(jié)表面要求粗糙，并留有一定的間隙，使黏結(jié)劑容易進(jìn)入。圖8-15 低熔點合金澆注固定83 卸料板卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。831 剛性卸料板剛性卸料板如圖8-16所示。其中圖8-16（a）為固定式剛性卸料板，適用于沖壓厚度在0.5mm以上的條料；圖8-16（b）為懸臂式剛性卸料板，適用于窄而長的沖壓件卸料；圖8-16（c）為鉤形剛性卸料板，適用于在底部沖孔時卸空心工件，還可用于簡單的彎曲模和拉深模。圖8-16 剛性卸料板剛性卸料板用螺釘和銷釘固定在下模上，能承受的卸料力較大，常用于較厚板材沖壓件的卸料。其卸料可靠、安全；但操作不便，生產(chǎn)效率不高。剛性卸料板和凸模的單邊間隙一般取0.1mm0.5mm。剛性卸料板的厚度與卸料力的大小及卸料尺寸等有關(guān)，一般取5mm15mm。832 彈性卸料板彈性卸料板如圖8-17所示。其中圖8-17（a）為正裝式模具的彈性卸料板；圖8-17（b）為倒裝式模具的彈性卸料板；圖8-17（c）為采用橡膠等彈性元件的卸料板。圖8-17 彈性卸料板采用彈性卸料板有敞開的工作空間，操作方便，生產(chǎn)效率高。彈性卸料板在沖壓前對毛坯有預(yù)壓作用，沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料。但由于受彈簧、橡膠等零件的限制，卸料力較小，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性與安全笥不如剛性卸料板，常用于較薄板材的卸料。彈性卸料板與凸模的單邊間隙一般取0.2mm0.5mm，對于中小件卸料，彈性卸料板的厚度取5mm15mm。833 卸料板常用零件1、 彈簧和橡膠彈簧和橡膠是模具中廣泛應(yīng)用的彈性零件，主要用于卸料、推件和壓力等工作。（1）圓鋼絲、螺旋壓縮彈簧模具設(shè)計時，彈簧一般是按照國家標(biāo)準(zhǔn)選用的，表8-2為沖模中常用的圓柱螺旋壓縮彈簧國家標(biāo)準(zhǔn)。彈簧的選用包括以下內(nèi)容：表8-2 圓柱螺旋壓縮彈簧國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2089-94 標(biāo)記示例：d=1.6 D2=22 ho=72的圓柱螺旋壓縮彈簧 記為 彈簧1.62272 GB/T2089-94D2彈簧中徑，mm； h0自由高度，mm；d材料直徑，mm； n有效圈數(shù)；t節(jié)距，mm； L展開長度，mm；Fj工作極限負(fù)荷，N；hj工作極限負(fù)荷下的變形量；dD2tFjh0nhjL1104.9435.2142.58.7914122414.11893.56.522.9267149.0226.1252.517.9198323.525.1242424.532.22862187.52135222.512.3254384.522.2368607.537.05372513.1101382.524.835358439.6471906.564.466833012.5255503.529.7518654.538.2613906.555.28013516.222355335.355070447.1660955.564.882543512.346145323.255058430.9660906.558.010544518.837165339.7707954.559.59191306.585.91202dD2tFjh0nhjL53812.4757523.523.3657805.536.68951208.556.512545521.555275344.18641104.566.211231707.5110164265016.597460328.2785854.542.310211407.570.414926524.577785349.410211204.574.113272007.51241940 選擇彈簧壓力，即F卸n F預(yù) 式中：F預(yù)彈簧的預(yù)壓力，N； F預(yù)卸料力，N； n彈簧根數(shù)。 選擇彈簧壓縮量，即 hjh總=h預(yù)+h工作+h修磨式中：hj 彈簧允許的最大壓縮量，mm；h總 彈簧需要的總壓縮量，mm；h預(yù) 彈簧的預(yù)壓縮量，mm；h工作 卸料板的工作行程，mm，對于沖裁模?。ò辶虾穸?1）mm；h修磨 模具的修磨量或調(diào)整量，mm，一般取4mm6mm。壓縮彈簧的選擇要符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。因為模具閉合高度的大小限定了彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下的長度；上、下模座的尺寸限定了卸料板的面積，也就限定了允許彈簧占用的面積，所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長度，必須符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。（2）選擇彈簧的步驟根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初步確定彈簧根數(shù)n，并計算出每根彈簧分別承擔(dān)的卸料力F卸/n。根據(jù)預(yù)壓力F預(yù)和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由彈簧標(biāo)準(zhǔn)中選出若干個彈簧，這些彈簧均需足最大工作負(fù)荷FjF預(yù)的條件。h1 模板厚度，mm；h2 凸模高度，mm；h3 刃口修磨量，mm；h4 卸料板厚度，mm；L 卸料螺釘長度，mm。圖8-20 卸料螺釘結(jié)構(gòu)形式 圖8-21 卸料螺釘沉孔深度84 導(dǎo)板導(dǎo)板對凸模起導(dǎo)向作用，并能夠完成卸料工作。所以導(dǎo)板是一種對凸模導(dǎo)向的卸料板。841 導(dǎo)板結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)板導(dǎo)向可以用于結(jié)構(gòu)較簡單的模具，如圖8-22所示的落料模具。圖8-22 導(dǎo)板導(dǎo)向的落料模具導(dǎo)板與凸模之間一般選用H7/h6的間隙配合，所以導(dǎo)板可以起到凸、凹模之間的導(dǎo)向作用。凸?；爻虝r，導(dǎo)板又相當(dāng)于固定卸料板起卸料作用。在多工位連續(xù)模具中，采用導(dǎo)板可以提高模具的導(dǎo)向精度，并且導(dǎo)板能確定各工位的相對位置。圖8-23為用于邊疆模具中的導(dǎo)板，該導(dǎo)板還起到彈性卸料的作用。圖8-23 連續(xù)模具的導(dǎo)板842 凸模與導(dǎo)板的配合形式圖8-24為常用的凸模與導(dǎo)板的配合形式。圖8-24（a）為直接在導(dǎo)板上加工孔與凸模相配合；圖8-24（b）為在導(dǎo)板孔上澆注環(huán)氧樹脂與凸模相配合；圖8-24（c）為在導(dǎo)板本體上另加淬硬拼塊焉凸模相配合；圖8-24（d）以淬硬鑲套嵌入導(dǎo)板本體與圓凸模相配合；圖-24（e）用于異形凸模；淬硬鑲套嵌入導(dǎo)板后用防轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動。圖8-24 凸模與志板的配合形式843 導(dǎo)板配合零件的尺寸計算圖8-25所示為沖壓過程中，凸模工作端面與導(dǎo)板下平面齊平時，有關(guān)零件的相互位置。其中，s t1+m+1.5 （8-18）h L0-h1-h2- s （8-19）L4 L1- s-1 （8-20）式中：s 防止柱與固定板的距離，mm；t1 導(dǎo)料板（導(dǎo)板料在下模一側(cè)）的厚度，mm；m凸?？?cè)心チ袅?，mm；h 限止柱大端高度，mm；L0 新凸模長度，mm；h1 固定板厚度，mm；h2 導(dǎo)板厚度，mm；L1 凸模小直徑部分長度，mm；L2 導(dǎo)板小孔部分高度，mm；圖8-25 導(dǎo)板配合零件尺寸關(guān)系85 壓料裝置壓料裝置可以用于拉深、脹形、起伏成形等工藝中，用于控制金屬流動，防止起皺的發(fā)生。851 壓料裝置的結(jié)構(gòu)形式1、 平面壓料平面壓料可用于首次拉深模的壓料，如圖8-26所示。還可用于起伏成形的壓料。圖8-26 首次拉深模的平面壓料裝置 圖8-27 局部壓料結(jié)構(gòu)2、 局部壓料局部壓料可以減少材料與壓邊圈的接觸面積，增大單位壓力。適用于寬凸緣拉深件，如圖8-27所示。3、 帶限位壓料采用帶限位壓料主要是控制壓料力的大小，避免因壓料力過大而使板料破裂，如圖8-28所示。圖8-28 帶限位壓料裝置4、 帶凸筋壓料在壓料裝置上增加局部或整體的凸筋，可以調(diào)整壓料力，適用于起伏成形、拉深成形等，如圖8-29所示。圖8-29 帶凸筋壓料852 壓料裝置的尺寸計算首次拉深時如圖8-30所示：Dy=(0.020.20)+dT （8-21）式中：Dy壓料圈內(nèi)徑，mm；dT 拉深凸模外徑，mm。二次或以后各次拉深時如圖8-31所示。壓料圈內(nèi)徑Dy按（8-21）式計算，外徑dy按（8-22）式計算：dy=D-(0.030.08) （8-22）式中：dy二次或以后各次拉深壓料圈外徑，mm；D上次拉出的工序件內(nèi)徑，mm；壓料圈圓角半徑ry應(yīng)比上次拉深凸模相應(yīng)的圓角半徑大0.5mm1mm，以便于將工序件套上壓料圈。圖8-30 首次拉深壓料裝置圖8-31 二次拉深壓料裝置86 導(dǎo)料裝置采用條料或帶料沖裁時，利用導(dǎo)料裝置來導(dǎo)正材料的送進(jìn)方向。導(dǎo)料裝置由導(dǎo)料板、承料板和側(cè)壓裝置等組成。861 導(dǎo)料板導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)尺寸如圖8-32所示。圖8-32 導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)尺寸導(dǎo)料板的長度L應(yīng)等于凸模的長度，如果凹模帶有承料板，則導(dǎo)料板的長度L應(yīng)等于凹模長度與承料板長度L0之和，如圖8-33所示。圖8-33 導(dǎo)料板長度導(dǎo)料板的厚度可以根據(jù)沖件材料的厚度、導(dǎo)料板的長度以及送進(jìn)方式查表8-4確定。表8-4 導(dǎo)料板厚度沖件材料厚度導(dǎo)料板長度送進(jìn)時材料抬起送進(jìn)時材料不抬起200200200200112233446468101268101214346810466810導(dǎo)料板的寬度決定于其內(nèi)側(cè)間的距離B0(如圖8-33（a）所示)：B0=D+2（b+）+F （8-23）式中：D 垂直于送料的沖裁件尺寸，mm；b 最小側(cè)面搭邊，mm； 條料剪切誤差，mm；F條料與導(dǎo)料板之間的空隙，mm，查表8-5。表8-5 條料與導(dǎo)料板之間的空隙 mm條料厚度無側(cè)壓裝置有側(cè)壓裝置條料寬度1001002002003001001001150.50.80.51115 588862 承料板和側(cè)壓裝置1、承料板承料板的作用是擴大沖壓板料受承托部分的長度，以便于送進(jìn)。圖8-34為帶有承料板的連續(xù)模具。圖8-34 帶有承料板的連續(xù)模具一般手工送料的承料板長度L0要大于自動送料，如圖8-33（b）所示。如果沖壓材料寬度不超過50mm，自動送料多數(shù)不需要承料板。承料板的尺寸可以查GB2865.6-81。2、 側(cè)壓裝置側(cè)壓裝置的作用是將條料推向基準(zhǔn)導(dǎo)料板一側(cè)，以消除條料寬度誤差。圖8-35所示就是采用簧片壓塊式側(cè)壓裝置，將條料壓向基準(zhǔn)導(dǎo)料板，以保證送料精度。圖8-35 簧片壓塊側(cè)壓裝置圖8-36為利用螺旋彈簧壓力的側(cè)壓裝置。側(cè)壓塊2在導(dǎo)料板4中滑動，起到側(cè)壓作用。此結(jié)構(gòu)采用螺旋彈簧，其特點是側(cè)壓力大并可以調(diào)整。圖8-36 螺旋彈簧側(cè)壓裝置87 頂料裝置在連續(xù)模具中，條料或帶料送進(jìn)時須先從凹模上抬起，然后再送進(jìn)。這種抬起條料或帶料的裝置叫做頂料裝置，又稱浮料裝置。871 頂料裝置的結(jié)構(gòu)形式1、 導(dǎo)向頂料銷如圖8-37所示，導(dǎo)向頂料端把帶料的邊緣頂起，并兼有對材料的導(dǎo)向作用。頂料銷為圓形，頂料銷凹槽中心至端面的距離a必須與卸料板沉孔高度相適應(yīng)，a過大則材料受剪切；a過小則易使材料翹曲，如圖8-38所示。圖8-37 導(dǎo)向頂料銷圖8-38 頂料銷中心距離 圖8-39 中間頂起的頂料銷2、 中間頂起的頂料銷圖8-39為作用于材料中間的頂料銷。這種頂料銷下面的彈簧不宜過硬，以免在材料表面上留下凹痕。872 頂料銷尺寸設(shè)計導(dǎo)向頂料銷的尺寸（如圖8-40所示）：其中，h1=0.5d (8-24)H1=h1+0.5 (8-25)H2=t+1.5 (8-26)式中：h1頂料銷頭部高度，mm；d頂料銷直徑，mm；H1卸料板沉孔深度，mm；H2頂料銷槽寬，mm；t 沖裁件材料厚度，mm。圖8-40 頂料銷尺寸88 擋料和導(dǎo)正裝置881 擋料裝置擋料裝置的作用是保證條料送進(jìn)時有準(zhǔn)確的送進(jìn)量。當(dāng)送進(jìn)材料與擋料裝置的定位面接觸時，即停止送進(jìn)。擋料裝置在單工序模具或復(fù)合模具中，主要是保證沖件輪廓的完整和適量的搭邊；而在連續(xù)模具中，擋料裝置往往決定了沖件的精度。常用的擋料裝置有固定擋料銷、活動擋料銷、始用擋料銷、回帶式擋料裝置以及可調(diào)式擋料裝置；此外，還有側(cè)刃定位方法。1、 固定擋料銷圖8-41為固定擋料銷。送進(jìn)時，需要人工抬起條料送進(jìn)，并將擋料銷套入下一個孔中，向前抵住搭邊而定位。圖8-41（a）為圓柱頭式擋料銷，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛用于各類沖裁模具；圖8-41（b）為鉤式擋料銷，其固定部分的位置可離凹模刃口較遠(yuǎn)，有利于提高凹模強度。但由于此種擋料銷形狀不對稱，為防止轉(zhuǎn)動需另加定向裝置，適用于加工較厚材料的沖裁件。圖8-41固定擋料銷2、 活動捎料銷圖8-42為活動捎料銷。當(dāng)模具閉合后不允許擋料銷的頂端高出板料時，宜采用活動擋料銷結(jié)構(gòu)。圖8-42（a）為利用壓縮彈簧上下活動；圖8-42（b）為利用扭轉(zhuǎn)彈上下活動?；顒訐趿箱N經(jīng)常用于復(fù)合模具。圖8-42 活動擋料銷3、 始用擋料銷這種擋料銷用于條料送進(jìn)時的首次定位，如圖8-43所示。使用時，用手壓出擋料銷，完成條料首次定位后，在彈簧的作用下?lián)趿箱N自動退出。圖8-43 始用擋料銷4、 回帶式擋料裝置圖8-44為回帶式擋料裝置。這種裝置安裝在固定卸料板上，條料送進(jìn)時迫使擋料銷上升，然后擋料銷借彈簧片的壓力插入廢料孔內(nèi)，條料必須回帶使廢料孔靠住擋料銷定位。這種擋料裝置特別適合于狹窄零件的沖裁，因為狹窄零件的廢料孔磁入固定擋料銷不方便。但是，在廢料搭邊強度差的情況下不宜采用這種擋料裝置。5、 可調(diào)擋料裝置這種裝置一般用于通用性的模具上，通過調(diào)整擋料銷的位置可獲得不同尺寸要求的沖裁件，如圖8-45所示。圖8-44 回帶式擋料裝置 圖8-45 可調(diào)擋料裝置6、 側(cè)刃定位圖8-46為常用側(cè)刃的形式。側(cè)刃是以切去條料側(cè)邊上的少量材料來限定送料距離的，在沖模工作的同時，側(cè)刃切去長度等于步距的料邊后，條料即可以向前送進(jìn)一個步距。圖8-46（a）為長方形側(cè)刃，該種側(cè)刃制造簡單，但易磨損，影響送料精度；圖8-46（b）為成形側(cè)刃，側(cè)刃的形狀復(fù)雜，材料消耗大，但送料精度高。882 導(dǎo)正裝置 當(dāng)沖裁板材需要在模具內(nèi)精確定位時，多采用導(dǎo)正裝置完成。常用的導(dǎo)正裝置為導(dǎo)正銷，如圖8-47所示。為保證連續(xù)模具沖裁件內(nèi)孔與外緣的相對位置精度，將導(dǎo)正銷安裝于落料凸模的工作端面上。落料前導(dǎo)正銷先插入已沖好的孔內(nèi)，確定內(nèi)孔與外形的相對位置，從而消除了送料和導(dǎo)向中產(chǎn)生的誤差，提高了沖裁件的精度。圖8-47 導(dǎo)正銷1、 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)正銷導(dǎo)正板料位置的方式有兩種。一種是直接導(dǎo)正，即利用沖件孔導(dǎo)正；另一種是間接導(dǎo)正，即被導(dǎo)正的孔是條料上另外設(shè)置的工藝孔，孔徑范圍一般在3mm10mm間。常用導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式如圖8-48所示，根據(jù)孔的尺寸選用。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入和定位兩部分組成。導(dǎo)入部分一般用圓弧或圓錐過度，定位部分為圓柱面?？紤]到?jīng)_孔后孔徑的縮小，為使導(dǎo)正銷順利地進(jìn)入孔中，圓柱直徑取間隙配合。圖8-48 導(dǎo)正銷形式（GB2864.4-81）（1）圖（a）所示導(dǎo)正銷用于導(dǎo)正直徑為2mm12mm的孔，材料用T19A，熱處理硬度為50HRC54HRC，圓柱面高度h一般可取（0.81.2）t。（2）圖（b）所示導(dǎo)正銷用于導(dǎo)正直徑小于10mm的孔。采用彈簧壓緊結(jié)構(gòu)，對送料或坯件定位不正確時，可避免損壞導(dǎo)正銷或模具。（3）圖（c）所示導(dǎo)正銷用于導(dǎo)正直徑為12mm14mm的孔。采用帶臺肩螺母固定結(jié)構(gòu)，拆裝方便，模具刃磨后導(dǎo)正銷長度可以相應(yīng)調(diào)節(jié)。（4）圖（d）所示導(dǎo)正銷用于導(dǎo)正直徑為12mm50mm的孔。2、 導(dǎo)正銷尺寸設(shè)計（1）導(dǎo)正銷直徑如果導(dǎo)正銷工作端直徑和被導(dǎo)正孔的沖裁直徑均采用公差配合為h的偏差，即上偏差為0，下偏差為負(fù)值，則導(dǎo)正銷直徑接下式計算：d=d-s- -g （8-27）式中：d 導(dǎo)正銷直徑，mm；d沖裁凸模直徑，mm；s 孔最大回彈絕對值，mm；沖裁凸模公差，mm；g 孔與導(dǎo)正銷最小空隙，查表8-6。表8-7 導(dǎo)正銷和孔間的空隙工作高度g mm沖件材料厚度被導(dǎo)正的孔徑661010303050一般精度1.51.53350.040.050.060.060.070.080.070.080.090.080.090.10較高精度0.0250.030.040.05由于導(dǎo)正銷與被導(dǎo)正的孔存在空隙，沖裁件因此引導(dǎo)起的可能最大偏心e為 e=0.5 (+g+s) (8-28)式中：e可能最大偏心，mm；導(dǎo)正銷公差，mm。（2） 導(dǎo)正銷的工作高度導(dǎo)正銷的工作高度h，根據(jù)沖件材料厚度及被導(dǎo)正孔徑查表8-7得到。 表8-7 導(dǎo)正銷工作高度h mm沖件材料厚度被導(dǎo)正的孔徑10102525501.51.5335111.81.82.51.21.22.42.431.51.53348.9 定位裝置定位裝置的作用是保證工序件進(jìn)行后續(xù)沖壓時，使工序件在模具內(nèi)保持正確的位置。891 定位裝置的形式常用的定位裝置有定位板和定位銷。對于單個工序件的定位，定位板和定位銷可以采用外廓定位，也可以采用內(nèi)孔定位。圖8-49為采用定位板確定外廓位置定位。圖8-49（a）為利用工序的兩端定位，是異形落料件常用的定位方式；圖8-49（b）為端部定位，適用于較長工序件的定位。圖8-49 定位板外廓定位圖8-50為采用定位板確定內(nèi)孔位置定位。圖8-50（a）為圓形內(nèi)孔定位；圖8-59（b）為異形內(nèi)孔定位。圖8-50 定位板內(nèi)孔定位 圖8-51（a）為采用定位銷外廓定位，四個定位銷確定了工序件在模具中的位置；圖8-51（b）為采用定位銷內(nèi)孔定位，工序件內(nèi)孔位置被定位銷確定，圖中為拉深件切邊時常用的結(jié)構(gòu)。圖8-51 定位銷定位892 定位裝置設(shè)計定位板或定位銷的數(shù)量，應(yīng)滿足限制被定位件自由度的要求。為了定位可靠，經(jīng)常采用過定位的方法。定位板或定位銷的外形尺寸應(yīng)滿足裝配要求。定位板的厚度和定位銷工作部分的高度，按沖裁材料的厚度確定。當(dāng)材料厚度在3mm以下時，一般應(yīng)高出材料厚度1mm2mm。當(dāng)材料厚度在3mm以上時，高度可與料厚一致。如果定位銷對孔進(jìn)行定位，銷與孔之間應(yīng)有空隙，其單邊的空隙值為0.05mm0.12mm，沖裁件材料厚度較大時取大值。為了保證定位精度，各定位基準(zhǔn)必須在同一工序中沖成。定位裝置在制造時可以和工序件配做。810 出件裝置將沖壓制件從凸?；虬寄Ｉ先〕龅难b置稱為出件裝置。8101 出件裝置的結(jié)構(gòu)形式1、 上模出件裝置圖8-52為上模出件裝置。一般上模出件裝置為剛性機械，也稱為推件或打件裝置。沖壓時，利用壓力機滑塊內(nèi)的打料橫杠，推打模柄中間的打料桿，完成剛性出件。這種方法的推件力大，出件可靠。圖8-52 上模出件裝置 圖8-53 下模出件裝置2、下模出件裝置圖8-53為下模出件裝置，也稱為下模頂件裝置。頂板直接由彈簧驅(qū)動，將工序件從下模中頂出。一般下模出件為彈性頂件機構(gòu)，由于下?？臻g限制，所以彈性元件的尺寸受到了限制，往往不能滿足出件的需要。采用在模具下方增設(shè)彈頂器的方法，可以解決這個問題。圖8-54為采用彈頂器的下模出件裝置，彈頂器通過頂桿2推動頂板1將工序件頂出。圖8-55為常用彈頂器的結(jié)構(gòu)。圖8-55（a）為彈簧驅(qū)動的彈頂器；圖8-55（b）為橡膠驅(qū)動的彈頂器。安裝模具時彈頂器可置于壓力機工作臺的落料孔內(nèi)。圖8-54 采用彈簧頂器的下模出件裝置8102 彈性元件計算出件裝置中常用的彈性元件為螺旋壓縮彈簧、碟形彈簧和橡膠。螺旋壓縮彈簧和橡膠的計算見8.3.3。碟形彈簧結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受大負(fù)荷，因此應(yīng)用逐漸廣泛。碟形彈簧的尺寸參數(shù)如圖8-56所示。第四章 排樣排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏?，是降低成本和保證工件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。 排樣的方式多種多樣。如圖有搭進(jìn)排樣是屬于有廢料排樣，模具沿工件全部外形進(jìn)行沖裁，工作周邊都留有搭邊。這種排樣能保證沖裁件的質(zhì)量，沖模壽命長。但打料利用率低。無搭邊排樣對節(jié)省材料具有重要意義，并有利于一次沖裁多個工件，故可以提高生產(chǎn)率。同時因沖裁周邊減少?？珊喕瘺_模結(jié)構(gòu)和降低沖裁力，但這種排樣由于料寬產(chǎn)生的誤差，使工件的質(zhì)量和精度較低。另外由于單邊沖裁也影響模具的質(zhì)量。硬質(zhì)合金級進(jìn)模硬質(zhì)合金級進(jìn)模的特點是：模具本身設(shè)計的精度是最高的，制造精度也是最高的，要求模度，固定極，導(dǎo)向及導(dǎo)向系統(tǒng)的強度更高。采用更質(zhì)合金沖裁時，應(yīng)避免凸模單邊受邊，而損壞刃口，使用硬質(zhì)合金級沖模一般來說，沖壓件的產(chǎn)量大，且為送料裝置，送料精度高。由于硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱系數(shù)小，難于散熱，所以硬質(zhì)合金沖裁模的間隙比普通工具鋼沖裁模的間隙要大，一般取料厚的12%15%十九、硬質(zhì)合金模具（一）硬質(zhì)合金材料性能與選擇模具用硬質(zhì)合金，是在碳化鎢中加入適量鈷，用粉末冶金方法壓制、燒結(jié)而成的。所以它與工具鋼的成分、制法根本不同，因此有各種各樣的性能差別。1）硬質(zhì)合金中不存在方向性。硬質(zhì)合金是由粉末加壓燒結(jié)而成的，由于不采用鑄造工藝，所以不存在表面層與內(nèi)部成分在密度上的差異，從而消除了由于密度差可能引起的局部機械性能差異。2）硬質(zhì)合金不存在熱處理問題。除了加熱和冷卻過程中熱應(yīng)力的影響外，可以認(rèn)為，其機械性能不因加熱冷卻而變化（例如即使加熱到1000冷卻后，機械性能不發(fā)生變化）。所以，對這類硬質(zhì)合金的加工來說，不能在軟化的條料下進(jìn)行預(yù)加工，即硬質(zhì)合金的預(yù)加工必須在燒結(jié)之前進(jìn)行，燒結(jié)之后除用金剛石工具或電加工方法進(jìn)行加工之外，是無法用其它簡單方法加工的。硬質(zhì)合金的機械性能主要是由含鈷量和碳化鎢的粒度決定的。3）硬質(zhì)合金的楊氏彈性模量大，為工具鋼的2.53倍,而泊松比小,硬質(zhì)合金泊松比為0.210.24，工具鋼的泊松比在0.30左右。因此在加工應(yīng)力作用下，硬質(zhì)合金模具內(nèi)徑尺寸變化比鋼制模具要小很多，所以能獲得與模具尺寸非常接近的制品。4）硬質(zhì)合金抗壓強度高?？箟簭姸扰c含鈷量有關(guān)，低鈷的硬質(zhì)合金可達(dá)6000Mpa以上，即接近工具鋼的二倍。所以這種材料用于承受單位壓力大的冷擠壓模工作部分是有利的。5）硬質(zhì)合金熱膨脹系數(shù)小。與工具鋼熱膨脹系數(shù)1110-6/K相比，硬質(zhì)合金為5710-6/K，要小一些。這一點在模具設(shè)計和制造時