第二章冲裁工艺与冲裁模
2.1 冲裁工艺及冲裁件的工艺性
2.1.1 冲裁工艺概述冲裁,利用模具在压力机上使板料 沿着一定的轮廓形状 产生分离的一种冲压工序。
冲裁所使用的模具叫冲裁模基本工序,落料、冲孔、切断、切边、切口等。
既可加工零件，也可加工冲压工序件 。
用的最多的是落料和冲孔。
落料,从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）。
冲孔,在零件（或毛坯）上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）。
二者性质相同，但进行模具设计时，模具的尺寸确定方法不同。
冲外圆工序为 ---落料冲内孔工序为 ---冲孔右图垫圈,
2.1.2 冲裁件的工艺性
是指冲裁件对冲压工艺的适应性。
良好的工艺性是目标
1.冲裁件的形状和尺寸
1）冲裁件形状应尽可能简单、对称（图 2.2）。
2）冲裁件外形及内孔应避免尖角。（表 2.1）
（ 3）冲裁件的凸起和凹槽宽度要求（图 2.3、表
2.2---表 2.4）
（ 4）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度
（表 2.5）
2.2 冲裁变形过程分析
2.2.1.冲裁变形过程凸、凹模间隙存在，产生弯矩 。
冲裁变形过程在模具凸、凹模间隙正常、刃口锋利情况下,冲裁变形过程 可分为三个阶段：
1,弹性变形阶段变形区内部材料应力小于屈服应力
2,塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服应力。
凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，
凸、凹模有压缩等变形。
3,断裂分离阶段变形区内部材料应力大于强度极限。
裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面 凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇 材料分离
2.2.2冲裁件断面特征
冲裁件断面质量及其影响因素
1.圆角带,刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。
2.光亮带,塑性剪切变形 。 质量最好的区域 。
3.断裂带,裂纹形成及扩展。
4.毛刺区,间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大 毛刺 。
冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
a）冲孔件 b）落料件光亮带光亮带圆角圆角毛刺断裂带
冲裁件质量及其影响因素
冲裁件质量：
指 断面状况,尺寸精度 和 形状误差指 断面状况,
尺寸精度 和 形状误差图纸规定的公差范围内外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小第二章 冲裁工艺与冲裁模设计间隙对剪切裂纹与断面质量的影响
ａ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大复习上次课内容
1.冲裁的概念？
第二章 冲裁工艺与冲裁模
2.冲裁变形过程分为哪三个阶段？裂纹在哪个阶段产生？
首先在什么位置产生？
3.冲裁件质量包括哪些方面？ 冲裁件的断面分成 哪 四个特征区？ 影响冲裁件断面质量 的 因素 有哪些？
4.影响冲裁件尺寸精度,形状误差 的 因素 有哪些？
2.3冲裁排样设计
排样,冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法合理的排样,提高材料利用率、降低成本，
保证冲件质量及模具寿命的有效措施。
排样方案是模具结构设计的依据之一。
1.排样设计原则
1）提高材料利用率； 主要指标 合理设计外形和 排样
2）改善操作性 ; 方便 安全 强度低
3）使模具结构简单，寿命长
4）保证冲裁件质量根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1.有 废料排样（ a） 2.少 废料排样（ b） 3.无 废料排样（ c,d）
2.排样的分类冲裁所产生的废料：一类是 结构废料 ；另一类是 工艺废料 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模减少工艺废料 的措施是：
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 合理的排样方案 ；
选择合适的板料规格和合理的裁板法
（减少料头、料尾和边余料）；
利用废料作小零件（如表 2.6中的混合排样）等。
利用结构废料 的措施有：
当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。
在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
3.排样的形式
（表 2.6）
搭边,
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。
搭边的作用：
一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；
二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；
搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
(1)搭边
4.排样设计
1．影响搭边值的因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
（ 1） 材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些；软材料,脆材料的搭边值要大一些 。
（ 2） 材料厚度 材料越厚,搭边值也越大 。
（ 3） 冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂,圆角半径越小,
搭边值取大些 。
（ 4） 送料及挡料方式 用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些 。
（ 5） 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。
2．搭边值的确定第二章 冲裁工艺与冲裁模搭边表 2.7为最小搭边值的经验数表之一,供设计时参考 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
(2)送料进距与条料宽度模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料距离。
A=D+a1
A---送料进距（ mm）
D---送料方向的冲裁件宽度
a1----冲件之间的搭边值
(3)条料宽度 B
为防止卡死，条料的下料公差规定为负公差。
条料的导向,1.无侧压装置的条料宽度 B
1)无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模
(2)送料进距与条料宽度条料宽度,
导料板间距离,
00 )2( baLB
00 22 baLbBA
Lb0
b0
2)有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模条料宽度,
0)2( aLB
导料板间距离,
00 2 baLbBA
b0
L
L
条料下料方式：
1.纵裁：沿板料 长度 方向剪裁下料。
2.横裁：沿板料 宽度 方向剪裁下料。
首选纵裁第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 4）材料利用率计算
11
0
1 0 0 % 1 0 0 %SSS A B
是重要指标，计算可用一个进距内冲裁件的实际面积与毛坯面积的百分比表示：
S1----一个进距内冲裁件的实际面积,mm
S0-----一个进距内所需毛坯面积,mm
A----送料进距,mm
B---条料宽度,mm.
一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 5）排样图
0B,条料长度 L、板料厚度 t,端距 l、步距 S、工件间搭边和侧搭边 a。并习惯以剖面线表示冲压位置。
第二章 冲裁工艺与冲裁模零件形状不同材料利用情况的对比
2.4 冲裁工艺计算第二章 冲裁工艺与冲裁模
2.4.1,冲裁 间隙冲裁间隙 Z：
指冲裁模中凹模刃口横向尺寸 Dd与凸模刃口横向尺寸 dp
的差值。
p
d
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1.间隙对冲裁件过程的影响
（ 2）间隙对冲裁力的影响随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。
间隙对卸料力、推件力的影响比较显著 。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。
（ 1） 间隙对冲裁件质量的影响间隙是影响冲裁件质量的主要因素。
Z/2 小，断面质量高。
Z/2 大,板料弯曲增大,断面粗糙； 尺寸难以保证。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 3）间隙对模具寿命的影响模具寿命分为 刃磨寿命 和 模具总寿命 。
模具失效的原因一般有,磨损,变形,崩刃,折断 和 涨裂 。
小间隙将使磨损增加,甚至使模具与材料之间产生粘结现象,
并 引起崩刃,凹模胀裂,小凸模折断,凸凹模相互啃刃等异常损坏。
所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用 较大的间隙值 是十分必要的。
在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Zmin
第二章 冲裁工艺与冲裁模
2、合理冲裁模间隙的确定
1.经验确定法
3.查表法
（表 2.10）
0D
Z ct?
C----系数；
T— 材料厚度
2.4.2 冲裁模刃口尺寸的设计生产实践发现的规律：
1．冲裁件断面都带有锥度。
光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，
冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。
第二章 冲裁工艺与冲裁模重要性：
2,凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。
1、凸、凹模刃口尺寸计算原则凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。
模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。
１．设计 落料模 先确定凹模刃口尺寸。 以凹模为基准,间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。
设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。
２．根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；
设计冲孔模时,以凸模为基准,凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。
模具磨损预留量与工件制造精度有关。
第二章 冲裁工艺与冲裁模计算原则：
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
（３）冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（ Zmin）。
（４）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系,(即模具制造精度应比冲裁件精度高 2— 3级 )即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。
（ 6）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按
,入体,原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。
(5)凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取，
复习上次内容：
1.冲裁所产生的废料有几类？
2.何为搭边？ 搭边有何作用？
3.凸、凹模刃口尺寸计算原则有哪些？
落料模先确定 刃口尺寸。以 为基准。基本尺寸应取 的最 极限尺寸；
设计冲孔模先确定 刃口尺寸，以 为基准。基本尺寸应取 的最 极限尺寸；
1.分开加工第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2、凸、凹模刃口尺寸的计算具有互换性、制造周期短，但 Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。
2.配合加工
Zmin易保证，无互换性、制造周期长。
冲裁模的加工方法,
1）互换加工法中 凸模与凹模刃口尺寸计算
（ 1） 冲孔 设冲裁件孔的 直径为,根据刃口计算原则，公式为第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
0d
0m i n()
ppd d x
m in 0 m in 0() dddpd d Z d x Z
() ddoD D x
0m i n()PD D x Z
凸模凹模
（ 2）落料 设冲裁件孔的尺寸为,根据刃口计算原则，公式为0D
凹模凸模此种计算方法适合于圆形和规则现状的冲裁模
p? d?
x
--凸、凹模制造公差（表 2.11）
---磨损系数（表 2.12）
、
满足条件：
m a x m i npd ZZ
d? p?
如果不成立，则应提高模具制造精度，以减少,。所以当模具形状复杂时不能采用此方法。
（ 2）配合加工法中 凸、凹模刃口尺寸计算
（又称 凸模与凹模配作法）
配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），
然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。
第二章 冲裁工艺与冲裁模特点：
m a x m i npd ZZ的条件，并且还可放大基准件的制造公差，
使制造容易。
模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核
（ 2）配合加工法中 凸、凹模刃口尺寸计算
2．凸模与凹模配作法（续）
（ 1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口 尺寸类型,
磨损后变大，变小还是不变。
（ 2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。
a.磨损后变大的尺寸 （ A类 ）,采用分开加工时的 落料凹模尺寸 计算公式 。
b.磨损后变小的尺寸 （ B类 ）,采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式 。
c.磨损后不变的尺寸 （ C类 ）,采用分开加工时的 孔心距尺寸计 算公式 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
m a x 0()A A x
0m i n()B B x
2CC
A类尺寸 (凹模尺寸 )
B类尺寸凸模尺寸
C类尺寸（中心距）
（ 3） 刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的 1/4来选取 。
对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的 1/8并冠以 （ ± ） 。
A,B,C---基准件基本尺寸,mm
Amax-----冲裁件 A类尺寸最大极限值,mm
Bmin----冲裁件 B类尺寸最小极限值,mm
δ---模具制造公差,mm
此种基准件配合加工方法,设计时只需标注基准件的冲裁及公差，配制件只标注基本尺寸,注明其公差 按实际尺寸配制。目前被广泛采用。
冲制图示零件，材料为 Q235钢，料厚
t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。
第二章 冲裁工艺与冲例 1
解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。
外形和 18± 0.09由冲孔同时获得。查表 2.10得，
由落料获得，mm0
62.036 mm12.0062
mmZmmZ 06.004.0 m a xm i n,，则
mmmmZZ 02.0)04.006.0(m i nm a x
由（表 2.4）查得：
第二章 冲裁工艺与冲裁模例 1（续）
为 IT12级，由（表 2.12）取 x = 0.75；
设凸,凹模分别按 IT6和 IT7级加工制造,则冲孔：
≤校核：
0.004 + 0.006 ≤ 0.06 - 0.04
0.01 = 0.02（满足间隙公差条件）
mm12.0062
mm0 62.036 为 IT14级，取 x = 0.5；
0 000,0 0 4 0,0 0 4(6 0,7 5 0,1 2 ) 6,0 9ppd d x
0,0 0 6 0,0 0 6m i n 0 00 ( 6,0 9 0,0 4 ) 6,1 3ddpd d Z m m m m
pd m inm a x ZZ?
孔距尺寸：
第二章 冲裁工艺与冲裁模例 1（续）
C=C± δ /8=18± 0.01/8= 18± 0.00125)mm
校核,0.006 + 0.004 = 0.01 ＜ 0.02（ 满足间隙公差条件 ）
若不满足,只有缩小,提高制造精度,才能保证间隙在合理范围内,
由此可取：
≤ =0.4× 0.02=0.008mm
=0.6× 0.02=0.012mm
落料, 0,0 0 6 0,0 0 6
m a x 0 00 ( 3 6 0,5 0,6 2 ) 3 5,6 9ddD D x m m m m
00m i n m i n
00
0,0 0 4 0,0 0 4
()
( 3 5,6 9 0,0 4 ) 3 5,6 5
p tpd
D D x Z D Z
m m m m
pm i nm a x4.0 ZZ?
d? ≤
m i nm a x6.0 ZZ?
分开加工时的孔心距尺寸计算公式 （ C类尺寸 ） 。
故：
第二章 冲裁工艺与冲裁模三、例 1（续）
0,0 1 203 5,6 9dD m m
0 0,0 0 83 5,6 5pD m m
第二章 冲裁工艺与冲裁模落料冲孔复合模
1-下模板 2-卸料螺钉
3-导柱 4-固定板
5-橡胶 6-导料销
7-落料凹模
8-推件块 9-固定板
10-导套 11-垫板
12,20-销钉
13-上模板 14-模柄
15-打杆
16,21-螺钉
17-冲孔凸模
18-凸凹模
19-卸料板
22-挡料销如图 2.4.3所示的落料件，其中第二章 冲裁工艺与冲裁模例 2
d = 22± 0.14mm
板料厚度 t=1mm，材料为 10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。
由表 2.3.3查得：
解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。
mma 0 42.080
mmb 0 34.040 mmc 0 34.035
mme 0 12.015
mmZmmZ 14.010.0 m a xm i n,
第二章 冲裁工艺与冲裁模三、例 2（续）
落料凹模的基本尺寸计算如下：
第一类尺寸：磨损后增大的尺寸由公差表查得：
尺寸 80mm，选 x = 0.5；尺寸 15 mm，选 x = 1；其余尺寸均选
x = 0.75。
mmmma 1 0 5.0042.00 79.79)42.05.080( 41凹
mmmmb 085.0034.00 75.39)34.075.040( 41凹
mmmmc 085.0034.00 75.34)34.075.035( 41凹第二章 冲裁工艺与冲裁模三、例 2（续）
第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸第二类尺寸：磨损后减小的尺寸
mmmmd 0 070.00 28.0 07.22)28.075.014.022( 41凹
mmmme 0 1 5.094.1412.081)12.05.015(凹落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是 79.79mm，
39.75mm,34.75mm,22.07mm,14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值 mmZ 10.0m i n?
落料凹模、凸模的尺寸如图 2.4.4。
落料凸、凹模尺寸
a) 落料凹模尺寸 b) 落料凸模尺寸第二章 冲裁工艺与冲裁模
2.4.3 冲裁力和压力中心的计算冲裁力,冲裁过程中凸模对板料施加的压力。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力 F一般按下式计算：
F k A k lt
注,F—— 冲裁力；
l—— 冲裁周边长度；
t—— 材料厚度；
—— 材料抗剪强度；
K—— 系数。一般取 K＝ 1.3
也可用材料的抗拉强度 按下式计算：
bF Lt
b?
卸料力,
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力,
顶件力,
从凸模上卸下箍着的料所需要的力 F卸 。
将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力 F推 。
逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力 F顶 。
第六节 冲裁力和压力中心的计算卸料力第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力顶件力
FKF XX?
FnKF TT?
FKF DD?
—— 卸料力,推件力,顶件力系数,见表 2.13；
n—— 同时卡在凹模内的冲裁件 (或废料 )数 。
DTX KKK,、
t
hn?
式中 h—— 凹模洞口的直刃壁高度；
t—— 板料厚度 。
式中压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和 Fz
第二章 冲裁工艺与冲裁模压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
TXZ FFFF
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
DXZ FFFF
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
TZ FFF
1．阶梯凸模冲裁第二章 冲裁工艺与冲裁模降低冲裁力的方法
2．斜刃冲裁
3．加热冲裁（红冲）
3.冲裁压力中心的计算模具的压力中心,
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1）冲模压力中心的确定为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相 重合 。
冲压力合力的作用点。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
2）冲模压力中心的确定方法
1,简单几何图形压力中心的位置
1） 对称冲件的压力中心,位于冲件轮廓图形的几何中心上 。
2） 冲裁直线段时,其压力中心位于直线段的中心 。
3） 冲裁圆弧线段时,其压力中心的位置,按下式计算：
bRsRy //s i n180
第二章 冲裁工艺与冲裁模
3） 确定多凸模模具的压力中心确定多凸模模具的压力中心,是将各凸模的压力中心确定后,再计算模具的压力中心 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同 。
4） 复杂形状零件模具压力中心的确定除上述的 解析法 外,还可以用 作图法 和 悬挂法 。
计算坐标公式见（式 2.18、式 2.19）
2.5 冲裁模的典型结构第二章 冲裁工艺与冲裁模冲裁模的类型：
按工序组合分：单工序冲裁模、连续冲裁模、复合冲裁模
2.5.1 冲裁模结构组成
1.工作零件,直接保证冲裁件形状、尺寸 ----凸模、凹模等。
2.定位零件,保证毛坯在模具中的位置 ----导料板、档料銷等。
3.卸料及推杆零件,复位及推料零件 ----如凹模用的推杆、凸模用的卸料板。
4.导向零件,保持上下模正确位置和运动的元件 — 如导套和导柱等。
5.连接固定件,模具自身、模具与机床之间的连接。
导柱式单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1-螺帽 2-导料螺钉
3-挡料销 4-弹簧
5-凸模固定板
6-销钉 7-模柄
8-垫板 9-止动销
10-卸料螺钉
11-上模座 12-凸模
13-导套 14-导柱
15-卸料板 16-凹模
17-内六角螺钉
18-下模座单工序冲裁模,
在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。
2.冲孔模
（ 1） 导柱式冲孔模
（ 2）导板式侧面冲孔模
（ 3） 斜楔式水平冲孔模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1、单工序冲裁模
（ 4）小孔冲模
（ 5）全长导向结构的小孔冲模
(6)超短凸模的小孔冲模
1.落料模
（ 1）无导向单工序落料模
（ 2） 导板式单工序落料模
（ 3） 导柱式单工序落料模
2.5.2 冲裁模的典型结构单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1-上模座
2-凸模
3-卸料板
4-导料板
5-凹模
6-下模座
7-定位板导板式单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
1-模柄 2-止动销
3-上模座
4,8-内六角螺钉
5-凸模 6-垫板
7-凸模固定板
9-导板 10-导料板
11-承料板
12-螺钉 13-凹模
14-圆柱销
15-下模座
16-固定挡料销
17-止动销
18-限位销
19-弹簧
20-始用挡料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计全长导向结构的小孔冲模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1-下模座
2,5-导套
3-凹模 4— 导柱
6-弹压卸料板
7-凸模 8— 托板
9-凸模护套
10-扇形块
11-扇形块固定板
12-凸模固定板
13-垫板 14-弹簧
15-阶梯螺钉
16-上模座
17-模柄聂延崇副教授
1,用导正销定位的级进模
2．侧刃定距的级进模双侧刃定距的冲孔落料级进模侧刃定距的弹压导板级进模第二章 冲裁工艺与冲裁模级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，
工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。
优点,
缺点,级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。
适用,大批量生产小型冲压件。
级进模 是一种 工位多,效率高 的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。
2.连续冲裁模（又称级进模）
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计用导正销定距的冲孔落料级进模
1-模柄
2-螺钉
3-冲孔凸模
4-落料凸模
5-导正销
6-固定导料销
7-始用导料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计双侧刃定距的冲孔落料级进模
1-内六角螺钉
2-销钉
3-模柄
4-卸料螺钉
5-垫板
6-上模座
7-凸模固定板
8,9,10-凸模 11-导料板
12-承料板
13-卸料板
14-凹模
15-下模座
16-侧刃
17-侧刃挡块第二章 冲裁工艺与冲裁模设计侧刃定距的弹压导板级进模
1,10-导柱
2-弹压导板
3,11-导套
4-导板镶块
5-卸料螺钉
6-凸模固定板
7-凸模
8-上模座
9-限位柱
12-导料板
13-凹模
14-下模座
15-侧刃挡块第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模级进模的排样图
复习上次内容,
排样
（ 1）零件精度对排样的要求第二章 冲裁工艺与冲裁模级进模 的 排样
（ 2）模具结构对排样的要求零件精度要求高的 —— 精确的定位、尽量减少工位数；
孔距公差较小 —— 在同一工步中冲出。
零件较大或零件虽小但工位较多 —— 采用 连续一复合排样法 （ a）。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 3）模具强度对排样的要求孔间距小 —— 其孔要分步冲 （ b） ；
工位间凹模壁厚小 —— 增设空步 （ c） ；
外形复杂 —— 分步冲出 （ d） ；
侧刃的位置 —— 避免导致凸、凹模局部工作而损坏刃口 （ b）
复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。
优点,
第二章 冲裁工艺与冲裁模
3、复合冲裁模设计难点,
结构上的 主要特征,
缺点,
适用,
如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。
结构复杂，制造精度要求高，成本高生产批量大、精度要求高的冲裁件
1,正装式复合模 （又称顺装式复合模）
第二章 冲裁工艺与冲裁模
3、复合模（续）
2,倒装式复合模结构特点,
优点,
三套除料、除件装置缺点,
适用,
可以冲制孔边距离较小的冲裁件。
结构特点,
优点,
两套除料、除件装置缺点,
冲出的冲件平直度较高结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。
冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，
结构简单不宜冲制孔边距离较小的冲裁件第二章 冲裁工艺与冲裁模设计正装式复合模
1-打杆
2-模柄
3-推板
4-推杆
5-卸料螺钉
6-凸凹模
7-卸料板
8-落料凹模
9-顶件块
10-带肩顶杆
11-冲孔凸模
12-挡料销
13-导料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计倒装式复合模
1-下模座 2-导柱
3,20-弹簧
4-卸料板
5-活动挡料销
6-导套 7-上模座
8-凸模固定板
9-推件块
10-连接推杆
11-推板 12-打杆
13-模柄
14,16-冲孔凸模
15-垫板
17-落料凹模
18-凸凹模
19-固定板
21-卸料螺钉
22-导料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2.6冲裁模零部件结构设计
2.6.1凸模结构设计
2.6.1凸模结构设计
凸模一般分成两部分,一部分为冲裁的刃口部分，一部分为联接的固定部分。凸模工作部分的截面形状与相对应的凹模型孔一致，刃口尺寸可按公式计算，也可按凹模实际尺寸配制。
1、凸模的结构形式,按工作部分与固定部分是否相同分为两种：
1）、直通式,其工作部分与固定部分的形状和尺寸完全相同，如图 2-20a，此类凸模可用线切割或成形铣、
磨加工；其冲裁工作部分（全长的 1/3左右）淬火，固定部分不淬火（也可以整体淬火后，将固定部分局部退火）
而反铆；凸模加工长度比设计长度要长 1mm左右。只要凸模强度、刚度好，一般采用此法。
2.6.1 凸模的设计
尺寸 47.81,13.86按凹模实际尺寸配做，双面间隙 0.19mm；
材料Ｃ rWMn，
热处理硬度 60~62HRC
图 2-20a直通式落料凸模全部淬火长度
2.6.1 凸模的设计
2）,阶梯式：一般用作凸模截面较小强度不好的凸模，若工作部分为圆形，其固定部分也为圆形，只是直径由刃口到固定端的直径逐渐加大，
如图 2-20b。圆形阶梯式凸模常用车、磨加工。若刃口为非圆形，固定端多用方、矩形，常用仿形铣或数控铣加工之后，再用成形磨削加工，若工作部分为非圆形，固定部分为圆形则要加上止转销。
2.6.1 凸模的设计
1,尺寸 5,4.25按凹模实际尺寸配做，双面间隙
0.19mm；
2,材料Ｃ rWMn，
3热处理硬度 60~62HRC。
图 2-20b 阶梯式冲圆孔凸模
9.98
2.6.1 凸模的设计
1-垫板 2-凸模固定板 3-凸模 4-凸模 5-防转销
6-上模座图 2-21 凸模的固定方法
2.6.1 凸模结构设计
2、凸模的固定方法
凸模固定到固定板中的配合或间隙对不要求常拆换的凸模用 N7/m6或 M7/m6（双边 0.02mm过盈，
需要经常更换的凸模一般用 H7/h6（双边 0.01mm
的间隙）弹压导板模中凸模与固定板成 0.1mm的双面间隙。
1）铆接固定法：一般用作非圆形小截面直通式凸模的固定，就是将固定板的型孔倒角（ 1× 45° ）
后，再将反铆后的凸模装入，最后一起磨平，如图 2-25所示。
2）台阶固定法：一般用作圆形小截面台阶式凸模的固定，使固定板的型孔与凸模固定部分型状一致，
如图 2-22,2-23,2-24所示。
2.6.1 凸模的设计
3）浇注粘接固定法：圆形或非圆形小截面直通式凸模的另一种固定方法，如图 2-27。
4）螺钉、销钉固定法：此法用作圆形或非圆形直通式大截面有螺钉、销钉分布位置的凸模的固定，如图 2-26。 用此法固定时，
固定板上无型孔，凸模长度短，既省工又省料。
2.6.1 凸模的设计
a）固定板不加工型孔 b）固定板有通型孔
c）固定板有盲型孔图 2-26 螺钉、销钉固定法
2.6.1 凸模的设计
5）低熔点合金粘接法，图 2-27。
图 2-27 低熔点合金粘接法 图 2-28 快换凸模
6）快换凸模，图 2-28。
2.6.1 凸模的设计
2） 凸模最大自由长度的校核
凸模在冲裁过程中，可视为压杆，因此，可根据欧拉公式校核其最大自由度（图 2-29）。
a) 无导向装置凸模 b）有导向装置直通式凸模 c）有导向装置阶梯式凸模图２ - 29 凸模的自由长度
2.6.1 凸模的设计
４、凸模护套
当凸模自由长度大于 max时，则应采用护套保护凸模。图
2-31 a）,b）是两种简单的圆形凸模护套。
图 a）所示护套 1、凸模 2均用铆接固定。
图 b）所示护套 1采用台肩固定
图 c）所示护套 1固定在卸料板（或导板） 4上。
图 d）是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块 6固定在固定板中，具有三个等分扇形的护套 1固定在导板 4中，
可以在固定扇形块 6内滑动，因此可使凸模在任意位置均处于三方导向与保护之中。但是结构复杂，制造比较困难。
图 e）是图 d）所示的改进结构，它既有较好的导向和保护凸模的作用（凸模在任意位置均有两面处于导向和保护之中），又有结构简单，制造容易的优点。
2.6.1 凸模的设计图 2-31 凸模护套在设计中，对于图 c）,d）,e）三种结构应注意两点：
1） 上模处于死点位置时，护套 1的上端不能离开上模的 导向元件（如上模导板 5、扇形块 6、上模护套 7），
其最小重叠部分长度不小于 3~5mm；
2） 上模处于下死点位置时，护套 1的上端不能受到碰撞。
2.6.1 凸模的设计
3、凸模材料及热处理凸模的材料与凹模的材料相同。热处理硬度比凹模稍低，取为 58~62HRC。工作部分的表面粗糙度 Ra=0.32~1.25um,固定部分为 Ra=0.63~2.5um
4、本例的凸模设计
(1) 最小凸模符合自由凸模冲孔最小要求，可不进行强度、刚度校核。
(2) 落料凸模截面较大，可采用直通式铆接固定。见图 2-22。
2.6.2 凹模的设计一、凹模型孔的形状及孔位设计凹模型孔是指进行冲裁所用的孔。型孔的形状与工件形状一致。型孔的尺寸按凹模刃口尺寸公式进行计算。
凹模各型孔的位置根据不同类型的模具决定。
冲孔模型孔位置与工件上所冲孔的位置一致。
落料模、复合模中的落料凹模型孔较少，应使冲裁时冲裁力的压力中心与凹模的几何中心重合。
级进模上凹模型孔较多，各个型孔的位置就是排样图上各个工位的加工位置。多型孔时各型孔的位置尺寸，步距公差可取为工件孔距公差的
1/3～ 1/5或 ± 0.01～ ± 0.05，工位越多公差越小。
2.6 模具主要零部件的设计二、凹模洞口侧壁形状选择图 2-20 凹模洞口形状凹模洞口侧壁形状是指凹模型孔的剖面形状，如图 2-20基本形式有两种，一种是孔壁垂直于顶面的直壁式（图 a，图
c），另一种是刃口与轴线成 α角的斜壁式（图 b）,(图 d)。
2.6 模具主要零部件的设计
直壁式强度好，刃磨以后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁时磨损大，工件易在型孔内聚集，严重时会使凹模涨裂。主要用于工件精度高、形状复杂或带有顶料装置的模具。一般采用线切割加工，要求高的也有的采用座标磨削加工。
斜壁式的特点与直壁式相反，应用也较多，但工件的精度不高。可用电火花加工，也可用带斜度的线切割加工。为了减小孔壁磨损、减小型孔内工件聚集的数量并使模具制造容易，可将反面扩大成台阶形或锥形。
刃口高度 h，斜角 α和 β可查表 2-10确定。
2.6 模具主要零部件的设计
三、凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。螺钉和销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可以在标准中查得，但有时要根据模具上结构的需要作出适当的调整。
四、凹模的技术条件对凹模主要有下列技术要求：
1）凹模零件图上应标注完整的尺寸，其中包括型孔的刃口形状尺寸和公差，各型孔孔距（包括步距）尺寸和公差，型孔孔系对凹模几何中心或凹模外形垂直基准边的位置尺寸，凹模的外形尺寸、
洞口形状和尺寸及螺钉、销孔的尺寸及公差等。
2.6 模具主要零部件的设计
2）凹模的顶面和型孔的工作孔壁应光滑，表面粗糙度小，这样可以提高工件精度和延长模具寿命。
一般取为 Ra=0.8~0.4μm，最差不能大于
Ra=1.6μm。底面和销孔 Ra=1.6μm。其余
Ra=6.3μm
3）要求凹模具有锋利的刃口和刃口有高的耐磨性，
并能承受冲裁时的冲击力。因此凹模应有高的硬度和适当的韧性。形状简单的凹模常选用 T8A、
T10A等制造。形状复杂、淬火变形大，特别是用线切割方法加工型孔的凹模应选用合金工具钢，
如 Cr12,Cr12MoV,Cr12MoV1,9Mn2V,Cr
ＷＭ n、Ｃ r6WV等制造。凹模应进行热处理，硬度应到 60~62HRC。
2.6 模具主要零部件的设计五、其它要求。如底面与顶面的平行度，型孔轴线与顶面的垂直度等，这些在标准中都有规定，图纸上可不标注，但制造时必需保证。
六、本例的凹模设计
1、型孔位置从排样图上被冲切的位置获得。
2、型孔尺寸由刃口尺寸计算获得。（计算方法后面叙述）
3、洞口形状采用直壁式，反面扩孔，直壁高度由表 2-10查得为 6。
4、各螺孔、销孔的大小、数量、位置均可以从标准中查得，此处从略。
5、材料选用Ｃ rWMn，热处理硬度 60~62HRC。
各表面的表面粗糙度见凹模图。
6、将以上设计结果绘制成凹模零件图，见图 2-21。
2.6 模具主要零部件的设计
1材料Ｃ rWMn，
2热处理硬度 60~62HRC
3说明：侧刃型孔按侧刃实际尺寸加 0.095mm的单边间隙制作图 2-21 凹模
95
125
110
140
18
0.8
0.80.8（周边）
60
55
4-
8
+0.015
0
销钉孔
15.2 ± 0.03
6.6
R14
47.81
+0.039 0
28
±
0.03
5
±
0.03
8
45°
6
15.2 ± 0.0322.2 ± 0.03
0.5
6.25
+0.022
0
13.86
+0.039
0
15.8 ± 0.03
4.25
+0.022
0
51
±
0.03
2
8-M10
15.2
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
6、侧刃定距
在级进模中，用侧刃控制步距准确可靠，生产率高。但增加了材料消耗和冲裁力。一般用于要求生产率高、步距小、
材料较薄，或用其他方式定距困难的级进模中。有时也用特殊侧刃切去条料的部分边缘，以得到制件的部分轮廓形状。
侧刃可分为带导向的和无导向的两大类。无导向部分的侧刃如图 2-44所示。其优点是制造和刃磨都很方便；但在冲厚材料时，因单边受力，侧压力较大，使侧刃不能保持正确位置，甚至出现非工作一侧啃口的现象。
图 2-44无导向部分的侧刃
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
图 2-45是带导向部分的侧刃，工作时导向部分首先插入侧刃孔，改善了受力状况，能保持侧刃的正确位置。但是制造和刃磨都较困难。
图 2-45 带导向部分的侧刃
上述两类侧刃又可根据断面形状分为多种，其中 A、
B,C均为标准型（ GB2865.1-81）,A型断面为矩形，其结构简单，制造方便。但不能准确定位。
如图 2-46 a)所示。送料不够畅通。矩形侧刃常用于料厚为 1.5mm以下且要求不高的一般制件冲裁的定位。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
B型和 C型为成型侧刃从图 2-46b）定位准确可靠。但侧刃形状较前者复杂，加工较困难，而且增加了材料的消耗，
常用于冲裁厚度在 0.5mm以下或公差要求较严的制件。成形侧刃斜为 45° (B型或 C型 )。
冲去条料边缘的废料容易跳回模面而影响侧刃的正常工作,
所以常在大批量生产中将侧刃作成内斜 60° 以上的燕尾槽形 (图 2-47),以增大废料与凹模的磨擦力,使废料在侧刃的推动下向漏料。
a) b）
1-导料板 2-侧刃挡块 3-侧刃 4-条料图 2-46 侧刃定位误差
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计图 2-47 燕尾槽形侧刃
E型为尖角侧刃,材料消耗少，但送料需先送后拉，才能使定位面１（图 2-48）紧靠挡销 2定位,生产率较低，所以只有在冲裁贵重金属时才采用。
1-定位面 2-挡销 3-侧刃 4-条料图 2-48 尖角侧刃定位
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
当需要冲条料一侧或两侧的成形边缘时，则可设计相应的特殊侧刃（图 2-49）。此时切去的条料边缘既可用来定位，
又是制件的部分轮廓。
图 2-49 特殊侧刃
侧刃个数：单侧刃一般用于步数少、材料较硬或厚度较大的级进模中；双侧刃用于步数较多、材料较薄的级进模中。
用双侧刃定距比单侧刃定距准确，但材料利用率略有下降。
双侧刃的排列：有对称排列（图 2-47）和错开排列（图 2-
49等）两种。错开排列可使条料全长得到利用，材料利用率略比对称排列高。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
侧刃的起始位置，不得使凸、凹模切于材料端部边缘或冲小半孔，后侧刃的位置应根据凹模强度和工位布局而定。同时应使侧刃孔与型孔间的壁厚有足够的强度。
侧刃沿送料方向的断面尺寸：一般应与步距相等。
但在导正销（导头）与侧刃兼用（或矩形侧刃）
的级进模中，侧刃的这一尺寸最好比步距大
0.05~0.10mm。
侧刃在送料方向的断面尺寸公差：一般按基轴制
h6制造，在精密级进模中按 h4制造。
侧刃孔按侧刃实际尺寸加单面间隙配制。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
７、本例导料及定距零件的设计
（１）定距零件的设计
① 定距方式的选择定距方式有始用挡料＋固定挡料定距和侧刃定距两种方式。
从提高生产率、便于操作，可以实现自动送料的角度，本例选择侧刃定位。
② 侧刃的断面形状由于Ｂ和Ｃ型定位准确可靠，Ｃ型又具有与Ｂ型相同的特点，Ｃ型相对简单，故选用Ｃ型。
③ 有无导向的选择由于该冲件料厚ｔ＝１．２相对厚度不是很大，从便于制造和刃磨的角度则选用无导向的。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
④ 侧刃的排列为了使条料全长上的零件都能冲出，故选用双侧刃错开排列。
⑤ 侧刃长度尺寸为步距尺寸取ＩＴ６正负偏差，得
15.2± 0.1。
⑥ 侧刃宽度按侧刃长度查,国标,得出宽度为８，可不给公差。
⑦ 侧刃材料与凸模一致。淬火到５８～６０ＨＲＣ。
综上所述，本例侧刃如图 2-50。
淬火长度
15
.2
±
0.
01
1 材料 T10A 2 热处理 58~60HRC。
图 2-50 侧刃
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
（２）导料板的设计
① 导料板的总长和厚度及孔径、孔距由典型组合查得
② 导料板的间距为
Ａ 1＝Ｂ＋Ｃ＝５５＋０．２＝５５．２
③ 导料板的宽度为若垂直于送料方向的压力中心与凹模几何中心重合，
则两边导料板的宽度相等。
若垂直于送料方向的压力中心与凹模几何中心不重合，
则两边导料板的宽度不相等。一边应减去压力中心与几何中心的偏移量，而一边应加上偏移量。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
本例两边导料板的宽度应相等，Ｂ＝ （１２５－５
５．２）／２＝３４．９
由此得出两导料板如图 2-51。
通孔沉孔2- 15深4
通孔沉孔2- 15深4
110
20
(装配尺寸)
51
(装配尺寸)
55
M8
M8
1材料 45
2热处理 HRC43～ 48。
图 2-51 导料板
2.1 冲裁工艺及冲裁件的工艺性
2.1.1 冲裁工艺概述冲裁,利用模具在压力机上使板料 沿着一定的轮廓形状 产生分离的一种冲压工序。
冲裁所使用的模具叫冲裁模基本工序,落料、冲孔、切断、切边、切口等。
既可加工零件，也可加工冲压工序件 。
用的最多的是落料和冲孔。
落料,从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）。
冲孔,在零件（或毛坯）上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）。
二者性质相同，但进行模具设计时，模具的尺寸确定方法不同。
冲外圆工序为 ---落料冲内孔工序为 ---冲孔右图垫圈,
2.1.2 冲裁件的工艺性
是指冲裁件对冲压工艺的适应性。
良好的工艺性是目标
1.冲裁件的形状和尺寸
1）冲裁件形状应尽可能简单、对称（图 2.2）。
2）冲裁件外形及内孔应避免尖角。（表 2.1）
（ 3）冲裁件的凸起和凹槽宽度要求（图 2.3、表
2.2---表 2.4）
（ 4）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度
（表 2.5）
2.2 冲裁变形过程分析
2.2.1.冲裁变形过程凸、凹模间隙存在，产生弯矩 。
冲裁变形过程在模具凸、凹模间隙正常、刃口锋利情况下,冲裁变形过程 可分为三个阶段：
1,弹性变形阶段变形区内部材料应力小于屈服应力
2,塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服应力。
凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，
凸、凹模有压缩等变形。
3,断裂分离阶段变形区内部材料应力大于强度极限。
裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面 凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇 材料分离
2.2.2冲裁件断面特征
冲裁件断面质量及其影响因素
1.圆角带,刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。
2.光亮带,塑性剪切变形 。 质量最好的区域 。
3.断裂带,裂纹形成及扩展。
4.毛刺区,间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大 毛刺 。
冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
a）冲孔件 b）落料件光亮带光亮带圆角圆角毛刺断裂带
冲裁件质量及其影响因素
冲裁件质量：
指 断面状况,尺寸精度 和 形状误差指 断面状况,
尺寸精度 和 形状误差图纸规定的公差范围内外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小第二章 冲裁工艺与冲裁模设计间隙对剪切裂纹与断面质量的影响
ａ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大复习上次课内容
1.冲裁的概念？
第二章 冲裁工艺与冲裁模
2.冲裁变形过程分为哪三个阶段？裂纹在哪个阶段产生？
首先在什么位置产生？
3.冲裁件质量包括哪些方面？ 冲裁件的断面分成 哪 四个特征区？ 影响冲裁件断面质量 的 因素 有哪些？
4.影响冲裁件尺寸精度,形状误差 的 因素 有哪些？
2.3冲裁排样设计
排样,冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法合理的排样,提高材料利用率、降低成本，
保证冲件质量及模具寿命的有效措施。
排样方案是模具结构设计的依据之一。
1.排样设计原则
1）提高材料利用率； 主要指标 合理设计外形和 排样
2）改善操作性 ; 方便 安全 强度低
3）使模具结构简单，寿命长
4）保证冲裁件质量根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1.有 废料排样（ a） 2.少 废料排样（ b） 3.无 废料排样（ c,d）
2.排样的分类冲裁所产生的废料：一类是 结构废料 ；另一类是 工艺废料 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模减少工艺废料 的措施是：
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 合理的排样方案 ；
选择合适的板料规格和合理的裁板法
（减少料头、料尾和边余料）；
利用废料作小零件（如表 2.6中的混合排样）等。
利用结构废料 的措施有：
当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。
在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
3.排样的形式
（表 2.6）
搭边,
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。
搭边的作用：
一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；
二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；
搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
(1)搭边
4.排样设计
1．影响搭边值的因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
（ 1） 材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些；软材料,脆材料的搭边值要大一些 。
（ 2） 材料厚度 材料越厚,搭边值也越大 。
（ 3） 冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂,圆角半径越小,
搭边值取大些 。
（ 4） 送料及挡料方式 用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些 。
（ 5） 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。
2．搭边值的确定第二章 冲裁工艺与冲裁模搭边表 2.7为最小搭边值的经验数表之一,供设计时参考 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
(2)送料进距与条料宽度模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离称为送料距离。
A=D+a1
A---送料进距（ mm）
D---送料方向的冲裁件宽度
a1----冲件之间的搭边值
(3)条料宽度 B
为防止卡死，条料的下料公差规定为负公差。
条料的导向,1.无侧压装置的条料宽度 B
1)无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模
(2)送料进距与条料宽度条料宽度,
导料板间距离,
00 )2( baLB
00 22 baLbBA
Lb0
b0
2)有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模条料宽度,
0)2( aLB
导料板间距离,
00 2 baLbBA
b0
L
L
条料下料方式：
1.纵裁：沿板料 长度 方向剪裁下料。
2.横裁：沿板料 宽度 方向剪裁下料。
首选纵裁第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 4）材料利用率计算
11
0
1 0 0 % 1 0 0 %SSS A B
是重要指标，计算可用一个进距内冲裁件的实际面积与毛坯面积的百分比表示：
S1----一个进距内冲裁件的实际面积,mm
S0-----一个进距内所需毛坯面积,mm
A----送料进距,mm
B---条料宽度,mm.
一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 5）排样图
0B,条料长度 L、板料厚度 t,端距 l、步距 S、工件间搭边和侧搭边 a。并习惯以剖面线表示冲压位置。
第二章 冲裁工艺与冲裁模零件形状不同材料利用情况的对比
2.4 冲裁工艺计算第二章 冲裁工艺与冲裁模
2.4.1,冲裁 间隙冲裁间隙 Z：
指冲裁模中凹模刃口横向尺寸 Dd与凸模刃口横向尺寸 dp
的差值。
p
d
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1.间隙对冲裁件过程的影响
（ 2）间隙对冲裁力的影响随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。
间隙对卸料力、推件力的影响比较显著 。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。
（ 1） 间隙对冲裁件质量的影响间隙是影响冲裁件质量的主要因素。
Z/2 小，断面质量高。
Z/2 大,板料弯曲增大,断面粗糙； 尺寸难以保证。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 3）间隙对模具寿命的影响模具寿命分为 刃磨寿命 和 模具总寿命 。
模具失效的原因一般有,磨损,变形,崩刃,折断 和 涨裂 。
小间隙将使磨损增加,甚至使模具与材料之间产生粘结现象,
并 引起崩刃,凹模胀裂,小凸模折断,凸凹模相互啃刃等异常损坏。
所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用 较大的间隙值 是十分必要的。
在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Zmin
第二章 冲裁工艺与冲裁模
2、合理冲裁模间隙的确定
1.经验确定法
3.查表法
（表 2.10）
0D
Z ct?
C----系数；
T— 材料厚度
2.4.2 冲裁模刃口尺寸的设计生产实践发现的规律：
1．冲裁件断面都带有锥度。
光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，
冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。
第二章 冲裁工艺与冲裁模重要性：
2,凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。
1、凸、凹模刃口尺寸计算原则凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。
模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。
１．设计 落料模 先确定凹模刃口尺寸。 以凹模为基准,间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。
设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。
２．根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；
设计冲孔模时,以凸模为基准,凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。
模具磨损预留量与工件制造精度有关。
第二章 冲裁工艺与冲裁模计算原则：
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
（３）冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（ Zmin）。
（４）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系,(即模具制造精度应比冲裁件精度高 2— 3级 )即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。
（ 6）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按
,入体,原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。
(5)凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取，
复习上次内容：
1.冲裁所产生的废料有几类？
2.何为搭边？ 搭边有何作用？
3.凸、凹模刃口尺寸计算原则有哪些？
落料模先确定 刃口尺寸。以 为基准。基本尺寸应取 的最 极限尺寸；
设计冲孔模先确定 刃口尺寸，以 为基准。基本尺寸应取 的最 极限尺寸；
1.分开加工第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2、凸、凹模刃口尺寸的计算具有互换性、制造周期短，但 Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。
2.配合加工
Zmin易保证，无互换性、制造周期长。
冲裁模的加工方法,
1）互换加工法中 凸模与凹模刃口尺寸计算
（ 1） 冲孔 设冲裁件孔的 直径为,根据刃口计算原则，公式为第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
0d
0m i n()
ppd d x
m in 0 m in 0() dddpd d Z d x Z
() ddoD D x
0m i n()PD D x Z
凸模凹模
（ 2）落料 设冲裁件孔的尺寸为,根据刃口计算原则，公式为0D
凹模凸模此种计算方法适合于圆形和规则现状的冲裁模
p? d?
x
--凸、凹模制造公差（表 2.11）
---磨损系数（表 2.12）
、
满足条件：
m a x m i npd ZZ
d? p?
如果不成立，则应提高模具制造精度，以减少,。所以当模具形状复杂时不能采用此方法。
（ 2）配合加工法中 凸、凹模刃口尺寸计算
（又称 凸模与凹模配作法）
配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），
然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。
第二章 冲裁工艺与冲裁模特点：
m a x m i npd ZZ的条件，并且还可放大基准件的制造公差，
使制造容易。
模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核
（ 2）配合加工法中 凸、凹模刃口尺寸计算
2．凸模与凹模配作法（续）
（ 1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口 尺寸类型,
磨损后变大，变小还是不变。
（ 2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。
a.磨损后变大的尺寸 （ A类 ）,采用分开加工时的 落料凹模尺寸 计算公式 。
b.磨损后变小的尺寸 （ B类 ）,采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式 。
c.磨损后不变的尺寸 （ C类 ）,采用分开加工时的 孔心距尺寸计 算公式 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
m a x 0()A A x
0m i n()B B x
2CC
A类尺寸 (凹模尺寸 )
B类尺寸凸模尺寸
C类尺寸（中心距）
（ 3） 刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的 1/4来选取 。
对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的 1/8并冠以 （ ± ） 。
A,B,C---基准件基本尺寸,mm
Amax-----冲裁件 A类尺寸最大极限值,mm
Bmin----冲裁件 B类尺寸最小极限值,mm
δ---模具制造公差,mm
此种基准件配合加工方法,设计时只需标注基准件的冲裁及公差，配制件只标注基本尺寸,注明其公差 按实际尺寸配制。目前被广泛采用。
冲制图示零件，材料为 Q235钢，料厚
t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。
第二章 冲裁工艺与冲例 1
解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。
外形和 18± 0.09由冲孔同时获得。查表 2.10得，
由落料获得，mm0
62.036 mm12.0062
mmZmmZ 06.004.0 m a xm i n,，则
mmmmZZ 02.0)04.006.0(m i nm a x
由（表 2.4）查得：
第二章 冲裁工艺与冲裁模例 1（续）
为 IT12级，由（表 2.12）取 x = 0.75；
设凸,凹模分别按 IT6和 IT7级加工制造,则冲孔：
≤校核：
0.004 + 0.006 ≤ 0.06 - 0.04
0.01 = 0.02（满足间隙公差条件）
mm12.0062
mm0 62.036 为 IT14级，取 x = 0.5；
0 000,0 0 4 0,0 0 4(6 0,7 5 0,1 2 ) 6,0 9ppd d x
0,0 0 6 0,0 0 6m i n 0 00 ( 6,0 9 0,0 4 ) 6,1 3ddpd d Z m m m m
pd m inm a x ZZ?
孔距尺寸：
第二章 冲裁工艺与冲裁模例 1（续）
C=C± δ /8=18± 0.01/8= 18± 0.00125)mm
校核,0.006 + 0.004 = 0.01 ＜ 0.02（ 满足间隙公差条件 ）
若不满足,只有缩小,提高制造精度,才能保证间隙在合理范围内,
由此可取：
≤ =0.4× 0.02=0.008mm
=0.6× 0.02=0.012mm
落料, 0,0 0 6 0,0 0 6
m a x 0 00 ( 3 6 0,5 0,6 2 ) 3 5,6 9ddD D x m m m m
00m i n m i n
00
0,0 0 4 0,0 0 4
()
( 3 5,6 9 0,0 4 ) 3 5,6 5
p tpd
D D x Z D Z
m m m m
pm i nm a x4.0 ZZ?
d? ≤
m i nm a x6.0 ZZ?
分开加工时的孔心距尺寸计算公式 （ C类尺寸 ） 。
故：
第二章 冲裁工艺与冲裁模三、例 1（续）
0,0 1 203 5,6 9dD m m
0 0,0 0 83 5,6 5pD m m
第二章 冲裁工艺与冲裁模落料冲孔复合模
1-下模板 2-卸料螺钉
3-导柱 4-固定板
5-橡胶 6-导料销
7-落料凹模
8-推件块 9-固定板
10-导套 11-垫板
12,20-销钉
13-上模板 14-模柄
15-打杆
16,21-螺钉
17-冲孔凸模
18-凸凹模
19-卸料板
22-挡料销如图 2.4.3所示的落料件，其中第二章 冲裁工艺与冲裁模例 2
d = 22± 0.14mm
板料厚度 t=1mm，材料为 10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。
由表 2.3.3查得：
解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。
mma 0 42.080
mmb 0 34.040 mmc 0 34.035
mme 0 12.015
mmZmmZ 14.010.0 m a xm i n,
第二章 冲裁工艺与冲裁模三、例 2（续）
落料凹模的基本尺寸计算如下：
第一类尺寸：磨损后增大的尺寸由公差表查得：
尺寸 80mm，选 x = 0.5；尺寸 15 mm，选 x = 1；其余尺寸均选
x = 0.75。
mmmma 1 0 5.0042.00 79.79)42.05.080( 41凹
mmmmb 085.0034.00 75.39)34.075.040( 41凹
mmmmc 085.0034.00 75.34)34.075.035( 41凹第二章 冲裁工艺与冲裁模三、例 2（续）
第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸第二类尺寸：磨损后减小的尺寸
mmmmd 0 070.00 28.0 07.22)28.075.014.022( 41凹
mmmme 0 1 5.094.1412.081)12.05.015(凹落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是 79.79mm，
39.75mm,34.75mm,22.07mm,14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值 mmZ 10.0m i n?
落料凹模、凸模的尺寸如图 2.4.4。
落料凸、凹模尺寸
a) 落料凹模尺寸 b) 落料凸模尺寸第二章 冲裁工艺与冲裁模
2.4.3 冲裁力和压力中心的计算冲裁力,冲裁过程中凸模对板料施加的压力。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力 F一般按下式计算：
F k A k lt
注,F—— 冲裁力；
l—— 冲裁周边长度；
t—— 材料厚度；
—— 材料抗剪强度；
K—— 系数。一般取 K＝ 1.3
也可用材料的抗拉强度 按下式计算：
bF Lt
b?
卸料力,
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力,
顶件力,
从凸模上卸下箍着的料所需要的力 F卸 。
将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力 F推 。
逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力 F顶 。
第六节 冲裁力和压力中心的计算卸料力第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力顶件力
FKF XX?
FnKF TT?
FKF DD?
—— 卸料力,推件力,顶件力系数,见表 2.13；
n—— 同时卡在凹模内的冲裁件 (或废料 )数 。
DTX KKK,、
t
hn?
式中 h—— 凹模洞口的直刃壁高度；
t—— 板料厚度 。
式中压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和 Fz
第二章 冲裁工艺与冲裁模压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
TXZ FFFF
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
DXZ FFFF
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
TZ FFF
1．阶梯凸模冲裁第二章 冲裁工艺与冲裁模降低冲裁力的方法
2．斜刃冲裁
3．加热冲裁（红冲）
3.冲裁压力中心的计算模具的压力中心,
第二章 冲裁工艺与冲裁模
1）冲模压力中心的确定为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相 重合 。
冲压力合力的作用点。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
2）冲模压力中心的确定方法
1,简单几何图形压力中心的位置
1） 对称冲件的压力中心,位于冲件轮廓图形的几何中心上 。
2） 冲裁直线段时,其压力中心位于直线段的中心 。
3） 冲裁圆弧线段时,其压力中心的位置,按下式计算：
bRsRy //s i n180
第二章 冲裁工艺与冲裁模
3） 确定多凸模模具的压力中心确定多凸模模具的压力中心,是将各凸模的压力中心确定后,再计算模具的压力中心 。
第二章 冲裁工艺与冲裁模复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同 。
4） 复杂形状零件模具压力中心的确定除上述的 解析法 外,还可以用 作图法 和 悬挂法 。
计算坐标公式见（式 2.18、式 2.19）
2.5 冲裁模的典型结构第二章 冲裁工艺与冲裁模冲裁模的类型：
按工序组合分：单工序冲裁模、连续冲裁模、复合冲裁模
2.5.1 冲裁模结构组成
1.工作零件,直接保证冲裁件形状、尺寸 ----凸模、凹模等。
2.定位零件,保证毛坯在模具中的位置 ----导料板、档料銷等。
3.卸料及推杆零件,复位及推料零件 ----如凹模用的推杆、凸模用的卸料板。
4.导向零件,保持上下模正确位置和运动的元件 — 如导套和导柱等。
5.连接固定件,模具自身、模具与机床之间的连接。
导柱式单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1-螺帽 2-导料螺钉
3-挡料销 4-弹簧
5-凸模固定板
6-销钉 7-模柄
8-垫板 9-止动销
10-卸料螺钉
11-上模座 12-凸模
13-导套 14-导柱
15-卸料板 16-凹模
17-内六角螺钉
18-下模座单工序冲裁模,
在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。
2.冲孔模
（ 1） 导柱式冲孔模
（ 2）导板式侧面冲孔模
（ 3） 斜楔式水平冲孔模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1、单工序冲裁模
（ 4）小孔冲模
（ 5）全长导向结构的小孔冲模
(6)超短凸模的小孔冲模
1.落料模
（ 1）无导向单工序落料模
（ 2） 导板式单工序落料模
（ 3） 导柱式单工序落料模
2.5.2 冲裁模的典型结构单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1-上模座
2-凸模
3-卸料板
4-导料板
5-凹模
6-下模座
7-定位板导板式单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
1-模柄 2-止动销
3-上模座
4,8-内六角螺钉
5-凸模 6-垫板
7-凸模固定板
9-导板 10-导料板
11-承料板
12-螺钉 13-凹模
14-圆柱销
15-下模座
16-固定挡料销
17-止动销
18-限位销
19-弹簧
20-始用挡料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计全长导向结构的小孔冲模第二章 冲裁工艺与冲裁模
1-下模座
2,5-导套
3-凹模 4— 导柱
6-弹压卸料板
7-凸模 8— 托板
9-凸模护套
10-扇形块
11-扇形块固定板
12-凸模固定板
13-垫板 14-弹簧
15-阶梯螺钉
16-上模座
17-模柄聂延崇副教授
1,用导正销定位的级进模
2．侧刃定距的级进模双侧刃定距的冲孔落料级进模侧刃定距的弹压导板级进模第二章 冲裁工艺与冲裁模级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，
工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。
优点,
缺点,级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。
适用,大批量生产小型冲压件。
级进模 是一种 工位多,效率高 的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。
2.连续冲裁模（又称级进模）
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计用导正销定距的冲孔落料级进模
1-模柄
2-螺钉
3-冲孔凸模
4-落料凸模
5-导正销
6-固定导料销
7-始用导料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计双侧刃定距的冲孔落料级进模
1-内六角螺钉
2-销钉
3-模柄
4-卸料螺钉
5-垫板
6-上模座
7-凸模固定板
8,9,10-凸模 11-导料板
12-承料板
13-卸料板
14-凹模
15-下模座
16-侧刃
17-侧刃挡块第二章 冲裁工艺与冲裁模设计侧刃定距的弹压导板级进模
1,10-导柱
2-弹压导板
3,11-导套
4-导板镶块
5-卸料螺钉
6-凸模固定板
7-凸模
8-上模座
9-限位柱
12-导料板
13-凹模
14-下模座
15-侧刃挡块第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模级进模的排样图
复习上次内容,
排样
（ 1）零件精度对排样的要求第二章 冲裁工艺与冲裁模级进模 的 排样
（ 2）模具结构对排样的要求零件精度要求高的 —— 精确的定位、尽量减少工位数；
孔距公差较小 —— 在同一工步中冲出。
零件较大或零件虽小但工位较多 —— 采用 连续一复合排样法 （ a）。
第二章 冲裁工艺与冲裁模
（ 3）模具强度对排样的要求孔间距小 —— 其孔要分步冲 （ b） ；
工位间凹模壁厚小 —— 增设空步 （ c） ；
外形复杂 —— 分步冲出 （ d） ；
侧刃的位置 —— 避免导致凸、凹模局部工作而损坏刃口 （ b）
复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。
优点,
第二章 冲裁工艺与冲裁模
3、复合冲裁模设计难点,
结构上的 主要特征,
缺点,
适用,
如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。
结构复杂，制造精度要求高，成本高生产批量大、精度要求高的冲裁件
1,正装式复合模 （又称顺装式复合模）
第二章 冲裁工艺与冲裁模
3、复合模（续）
2,倒装式复合模结构特点,
优点,
三套除料、除件装置缺点,
适用,
可以冲制孔边距离较小的冲裁件。
结构特点,
优点,
两套除料、除件装置缺点,
冲出的冲件平直度较高结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。
冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，
结构简单不宜冲制孔边距离较小的冲裁件第二章 冲裁工艺与冲裁模设计正装式复合模
1-打杆
2-模柄
3-推板
4-推杆
5-卸料螺钉
6-凸凹模
7-卸料板
8-落料凹模
9-顶件块
10-带肩顶杆
11-冲孔凸模
12-挡料销
13-导料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计倒装式复合模
1-下模座 2-导柱
3,20-弹簧
4-卸料板
5-活动挡料销
6-导套 7-上模座
8-凸模固定板
9-推件块
10-连接推杆
11-推板 12-打杆
13-模柄
14,16-冲孔凸模
15-垫板
17-落料凹模
18-凸凹模
19-固定板
21-卸料螺钉
22-导料销第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2.6冲裁模零部件结构设计
2.6.1凸模结构设计
2.6.1凸模结构设计
凸模一般分成两部分,一部分为冲裁的刃口部分，一部分为联接的固定部分。凸模工作部分的截面形状与相对应的凹模型孔一致，刃口尺寸可按公式计算，也可按凹模实际尺寸配制。
1、凸模的结构形式,按工作部分与固定部分是否相同分为两种：
1）、直通式,其工作部分与固定部分的形状和尺寸完全相同，如图 2-20a，此类凸模可用线切割或成形铣、
磨加工；其冲裁工作部分（全长的 1/3左右）淬火，固定部分不淬火（也可以整体淬火后，将固定部分局部退火）
而反铆；凸模加工长度比设计长度要长 1mm左右。只要凸模强度、刚度好，一般采用此法。
2.6.1 凸模的设计
尺寸 47.81,13.86按凹模实际尺寸配做，双面间隙 0.19mm；
材料Ｃ rWMn，
热处理硬度 60~62HRC
图 2-20a直通式落料凸模全部淬火长度
2.6.1 凸模的设计
2）,阶梯式：一般用作凸模截面较小强度不好的凸模，若工作部分为圆形，其固定部分也为圆形，只是直径由刃口到固定端的直径逐渐加大，
如图 2-20b。圆形阶梯式凸模常用车、磨加工。若刃口为非圆形，固定端多用方、矩形，常用仿形铣或数控铣加工之后，再用成形磨削加工，若工作部分为非圆形，固定部分为圆形则要加上止转销。
2.6.1 凸模的设计
1,尺寸 5,4.25按凹模实际尺寸配做，双面间隙
0.19mm；
2,材料Ｃ rWMn，
3热处理硬度 60~62HRC。
图 2-20b 阶梯式冲圆孔凸模
9.98
2.6.1 凸模的设计
1-垫板 2-凸模固定板 3-凸模 4-凸模 5-防转销
6-上模座图 2-21 凸模的固定方法
2.6.1 凸模结构设计
2、凸模的固定方法
凸模固定到固定板中的配合或间隙对不要求常拆换的凸模用 N7/m6或 M7/m6（双边 0.02mm过盈，
需要经常更换的凸模一般用 H7/h6（双边 0.01mm
的间隙）弹压导板模中凸模与固定板成 0.1mm的双面间隙。
1）铆接固定法：一般用作非圆形小截面直通式凸模的固定，就是将固定板的型孔倒角（ 1× 45° ）
后，再将反铆后的凸模装入，最后一起磨平，如图 2-25所示。
2）台阶固定法：一般用作圆形小截面台阶式凸模的固定，使固定板的型孔与凸模固定部分型状一致，
如图 2-22,2-23,2-24所示。
2.6.1 凸模的设计
3）浇注粘接固定法：圆形或非圆形小截面直通式凸模的另一种固定方法，如图 2-27。
4）螺钉、销钉固定法：此法用作圆形或非圆形直通式大截面有螺钉、销钉分布位置的凸模的固定，如图 2-26。 用此法固定时，
固定板上无型孔，凸模长度短，既省工又省料。
2.6.1 凸模的设计
a）固定板不加工型孔 b）固定板有通型孔
c）固定板有盲型孔图 2-26 螺钉、销钉固定法
2.6.1 凸模的设计
5）低熔点合金粘接法，图 2-27。
图 2-27 低熔点合金粘接法 图 2-28 快换凸模
6）快换凸模，图 2-28。
2.6.1 凸模的设计
2） 凸模最大自由长度的校核
凸模在冲裁过程中，可视为压杆，因此，可根据欧拉公式校核其最大自由度（图 2-29）。
a) 无导向装置凸模 b）有导向装置直通式凸模 c）有导向装置阶梯式凸模图２ - 29 凸模的自由长度
2.6.1 凸模的设计
４、凸模护套
当凸模自由长度大于 max时，则应采用护套保护凸模。图
2-31 a）,b）是两种简单的圆形凸模护套。
图 a）所示护套 1、凸模 2均用铆接固定。
图 b）所示护套 1采用台肩固定
图 c）所示护套 1固定在卸料板（或导板） 4上。
图 d）是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块 6固定在固定板中，具有三个等分扇形的护套 1固定在导板 4中，
可以在固定扇形块 6内滑动，因此可使凸模在任意位置均处于三方导向与保护之中。但是结构复杂，制造比较困难。
图 e）是图 d）所示的改进结构，它既有较好的导向和保护凸模的作用（凸模在任意位置均有两面处于导向和保护之中），又有结构简单，制造容易的优点。
2.6.1 凸模的设计图 2-31 凸模护套在设计中，对于图 c）,d）,e）三种结构应注意两点：
1） 上模处于死点位置时，护套 1的上端不能离开上模的 导向元件（如上模导板 5、扇形块 6、上模护套 7），
其最小重叠部分长度不小于 3~5mm；
2） 上模处于下死点位置时，护套 1的上端不能受到碰撞。
2.6.1 凸模的设计
3、凸模材料及热处理凸模的材料与凹模的材料相同。热处理硬度比凹模稍低，取为 58~62HRC。工作部分的表面粗糙度 Ra=0.32~1.25um,固定部分为 Ra=0.63~2.5um
4、本例的凸模设计
(1) 最小凸模符合自由凸模冲孔最小要求，可不进行强度、刚度校核。
(2) 落料凸模截面较大，可采用直通式铆接固定。见图 2-22。
2.6.2 凹模的设计一、凹模型孔的形状及孔位设计凹模型孔是指进行冲裁所用的孔。型孔的形状与工件形状一致。型孔的尺寸按凹模刃口尺寸公式进行计算。
凹模各型孔的位置根据不同类型的模具决定。
冲孔模型孔位置与工件上所冲孔的位置一致。
落料模、复合模中的落料凹模型孔较少，应使冲裁时冲裁力的压力中心与凹模的几何中心重合。
级进模上凹模型孔较多，各个型孔的位置就是排样图上各个工位的加工位置。多型孔时各型孔的位置尺寸，步距公差可取为工件孔距公差的
1/3～ 1/5或 ± 0.01～ ± 0.05，工位越多公差越小。
2.6 模具主要零部件的设计二、凹模洞口侧壁形状选择图 2-20 凹模洞口形状凹模洞口侧壁形状是指凹模型孔的剖面形状，如图 2-20基本形式有两种，一种是孔壁垂直于顶面的直壁式（图 a，图
c），另一种是刃口与轴线成 α角的斜壁式（图 b）,(图 d)。
2.6 模具主要零部件的设计
直壁式强度好，刃磨以后尺寸不增大，冲件精度高，但冲裁时磨损大，工件易在型孔内聚集，严重时会使凹模涨裂。主要用于工件精度高、形状复杂或带有顶料装置的模具。一般采用线切割加工，要求高的也有的采用座标磨削加工。
斜壁式的特点与直壁式相反，应用也较多，但工件的精度不高。可用电火花加工，也可用带斜度的线切割加工。为了减小孔壁磨损、减小型孔内工件聚集的数量并使模具制造容易，可将反面扩大成台阶形或锥形。
刃口高度 h，斜角 α和 β可查表 2-10确定。
2.6 模具主要零部件的设计
三、凹模的固定方法凹模一般采用螺钉和销钉固定在下模座上。螺钉和销钉的数量、规格和它们的位置尺寸均可以在标准中查得，但有时要根据模具上结构的需要作出适当的调整。
四、凹模的技术条件对凹模主要有下列技术要求：
1）凹模零件图上应标注完整的尺寸，其中包括型孔的刃口形状尺寸和公差，各型孔孔距（包括步距）尺寸和公差，型孔孔系对凹模几何中心或凹模外形垂直基准边的位置尺寸，凹模的外形尺寸、
洞口形状和尺寸及螺钉、销孔的尺寸及公差等。
2.6 模具主要零部件的设计
2）凹模的顶面和型孔的工作孔壁应光滑，表面粗糙度小，这样可以提高工件精度和延长模具寿命。
一般取为 Ra=0.8~0.4μm，最差不能大于
Ra=1.6μm。底面和销孔 Ra=1.6μm。其余
Ra=6.3μm
3）要求凹模具有锋利的刃口和刃口有高的耐磨性，
并能承受冲裁时的冲击力。因此凹模应有高的硬度和适当的韧性。形状简单的凹模常选用 T8A、
T10A等制造。形状复杂、淬火变形大，特别是用线切割方法加工型孔的凹模应选用合金工具钢，
如 Cr12,Cr12MoV,Cr12MoV1,9Mn2V,Cr
ＷＭ n、Ｃ r6WV等制造。凹模应进行热处理，硬度应到 60~62HRC。
2.6 模具主要零部件的设计五、其它要求。如底面与顶面的平行度，型孔轴线与顶面的垂直度等，这些在标准中都有规定，图纸上可不标注，但制造时必需保证。
六、本例的凹模设计
1、型孔位置从排样图上被冲切的位置获得。
2、型孔尺寸由刃口尺寸计算获得。（计算方法后面叙述）
3、洞口形状采用直壁式，反面扩孔，直壁高度由表 2-10查得为 6。
4、各螺孔、销孔的大小、数量、位置均可以从标准中查得，此处从略。
5、材料选用Ｃ rWMn，热处理硬度 60~62HRC。
各表面的表面粗糙度见凹模图。
6、将以上设计结果绘制成凹模零件图，见图 2-21。
2.6 模具主要零部件的设计
1材料Ｃ rWMn，
2热处理硬度 60~62HRC
3说明：侧刃型孔按侧刃实际尺寸加 0.095mm的单边间隙制作图 2-21 凹模
95
125
110
140
18
0.8
0.80.8（周边）
60
55
4-
8
+0.015
0
销钉孔
15.2 ± 0.03
6.6
R14
47.81
+0.039 0
28
±
0.03
5
±
0.03
8
45°
6
15.2 ± 0.0322.2 ± 0.03
0.5
6.25
+0.022
0
13.86
+0.039
0
15.8 ± 0.03
4.25
+0.022
0
51
±
0.03
2
8-M10
15.2
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
6、侧刃定距
在级进模中，用侧刃控制步距准确可靠，生产率高。但增加了材料消耗和冲裁力。一般用于要求生产率高、步距小、
材料较薄，或用其他方式定距困难的级进模中。有时也用特殊侧刃切去条料的部分边缘，以得到制件的部分轮廓形状。
侧刃可分为带导向的和无导向的两大类。无导向部分的侧刃如图 2-44所示。其优点是制造和刃磨都很方便；但在冲厚材料时，因单边受力，侧压力较大，使侧刃不能保持正确位置，甚至出现非工作一侧啃口的现象。
图 2-44无导向部分的侧刃
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
图 2-45是带导向部分的侧刃，工作时导向部分首先插入侧刃孔，改善了受力状况，能保持侧刃的正确位置。但是制造和刃磨都较困难。
图 2-45 带导向部分的侧刃
上述两类侧刃又可根据断面形状分为多种，其中 A、
B,C均为标准型（ GB2865.1-81）,A型断面为矩形，其结构简单，制造方便。但不能准确定位。
如图 2-46 a)所示。送料不够畅通。矩形侧刃常用于料厚为 1.5mm以下且要求不高的一般制件冲裁的定位。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
B型和 C型为成型侧刃从图 2-46b）定位准确可靠。但侧刃形状较前者复杂，加工较困难，而且增加了材料的消耗，
常用于冲裁厚度在 0.5mm以下或公差要求较严的制件。成形侧刃斜为 45° (B型或 C型 )。
冲去条料边缘的废料容易跳回模面而影响侧刃的正常工作,
所以常在大批量生产中将侧刃作成内斜 60° 以上的燕尾槽形 (图 2-47),以增大废料与凹模的磨擦力,使废料在侧刃的推动下向漏料。
a) b）
1-导料板 2-侧刃挡块 3-侧刃 4-条料图 2-46 侧刃定位误差
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计图 2-47 燕尾槽形侧刃
E型为尖角侧刃,材料消耗少，但送料需先送后拉，才能使定位面１（图 2-48）紧靠挡销 2定位,生产率较低，所以只有在冲裁贵重金属时才采用。
1-定位面 2-挡销 3-侧刃 4-条料图 2-48 尖角侧刃定位
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
当需要冲条料一侧或两侧的成形边缘时，则可设计相应的特殊侧刃（图 2-49）。此时切去的条料边缘既可用来定位，
又是制件的部分轮廓。
图 2-49 特殊侧刃
侧刃个数：单侧刃一般用于步数少、材料较硬或厚度较大的级进模中；双侧刃用于步数较多、材料较薄的级进模中。
用双侧刃定距比单侧刃定距准确，但材料利用率略有下降。
双侧刃的排列：有对称排列（图 2-47）和错开排列（图 2-
49等）两种。错开排列可使条料全长得到利用，材料利用率略比对称排列高。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
侧刃的起始位置，不得使凸、凹模切于材料端部边缘或冲小半孔，后侧刃的位置应根据凹模强度和工位布局而定。同时应使侧刃孔与型孔间的壁厚有足够的强度。
侧刃沿送料方向的断面尺寸：一般应与步距相等。
但在导正销（导头）与侧刃兼用（或矩形侧刃）
的级进模中，侧刃的这一尺寸最好比步距大
0.05~0.10mm。
侧刃在送料方向的断面尺寸公差：一般按基轴制
h6制造，在精密级进模中按 h4制造。
侧刃孔按侧刃实际尺寸加单面间隙配制。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
７、本例导料及定距零件的设计
（１）定距零件的设计
① 定距方式的选择定距方式有始用挡料＋固定挡料定距和侧刃定距两种方式。
从提高生产率、便于操作，可以实现自动送料的角度，本例选择侧刃定位。
② 侧刃的断面形状由于Ｂ和Ｃ型定位准确可靠，Ｃ型又具有与Ｂ型相同的特点，Ｃ型相对简单，故选用Ｃ型。
③ 有无导向的选择由于该冲件料厚ｔ＝１．２相对厚度不是很大，从便于制造和刃磨的角度则选用无导向的。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
④ 侧刃的排列为了使条料全长上的零件都能冲出，故选用双侧刃错开排列。
⑤ 侧刃长度尺寸为步距尺寸取ＩＴ６正负偏差，得
15.2± 0.1。
⑥ 侧刃宽度按侧刃长度查,国标,得出宽度为８，可不给公差。
⑦ 侧刃材料与凸模一致。淬火到５８～６０ＨＲＣ。
综上所述，本例侧刃如图 2-50。
淬火长度
15
.2
±
0.
01
1 材料 T10A 2 热处理 58~60HRC。
图 2-50 侧刃
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
（２）导料板的设计
① 导料板的总长和厚度及孔径、孔距由典型组合查得
② 导料板的间距为
Ａ 1＝Ｂ＋Ｃ＝５５＋０．２＝５５．２
③ 导料板的宽度为若垂直于送料方向的压力中心与凹模几何中心重合，
则两边导料板的宽度相等。
若垂直于送料方向的压力中心与凹模几何中心不重合，
则两边导料板的宽度不相等。一边应减去压力中心与几何中心的偏移量，而一边应加上偏移量。
2.6.3 定位、导料及定距零件的设计
本例两边导料板的宽度应相等，Ｂ＝ （１２５－５
５．２）／２＝３４．９
由此得出两导料板如图 2-51。
通孔沉孔2- 15深4
通孔沉孔2- 15深4
110
20
(装配尺寸)
51
(装配尺寸)
55
M8
M8
1材料 45
2热处理 HRC43～ 48。
图 2-51 导料板
