单工序冲裁模与复合冲裁模

《模具工程技术基础》电子教案[11]

[课题编号] 2-1①

[课题名称]

单工序冲裁模与复合冲裁模 [教材版本]

任建伟主编、中等职业教育国家规划教材—模具工程技术基础，北京：高等教育出版社，2002。

[教学目标与要求] 一、知识目标

1、掌握冲模的分类及基本结构；

2、掌握单工序冲裁模的结构、工作过程、结构特点；

3、掌握复合冲裁模的种类、结构、工作过程、结构特点。 二、能力目标

1、能看懂冲裁模的装配图；

2、能根据冲裁模的装配图分析冲裁模的工作过程及结构特点。 [教学重点]

1、单工序冲裁模的结构；

2、复合冲裁模的种类、结构。 [分析学生]

由于模具装配图一般比较复杂，对学生而言要看懂冲裁模的装配图并分析冲裁模的工作过程及结构特点比较困难。

[教学思路设计]

将模具的基本结构分析透彻，以此为基础分析各种冲裁模具的具体结构。通过分解模具模型，激发学生的学习兴趣。

[教学资源]

冲裁模教学模型、图片、动画等。 [教学安排] 2课时

教学策略：利用冲裁模教学模型和ppt的图片、动画演示，创设教学情景，启发学生思考与讨论，及时归纳总结。

[教学过程] ※复习：

1、冲裁工艺有哪些工序？

2、冲裁工序有哪些组合形式？

※导入新课：模具是冲压生产、塑料模塑生产、压铸生产的主要工艺装备，冲压件、塑件和压铸件等各种成形件的尺寸精度、表面质量与生产效率均与冲模、塑料模和压铸模的结构密不可分。本章要学习各类模具的基本组成、结构特点及

应用范围。首先学习冲模的基本结构。

新课内容： 一、冲模概述 1、冲模的分类

（1）按冲压工序性质分有冲裁模、弯曲模、拉深模、挤压模等； （2）按工序的组合程度分有单工序模、复合模、级进模等； （3）按上下模的导向方式分有无导向模、导板模、导柱模等； （4）按模具的机械化程度分有手工冲模、半自动冲模和自动模。 2、冲模的基本结构

生产中冲压件的形式各种各样，成形各种式样冲压件的模具结构也不同，但模具的基本结构大体上是相似的。

※以图2－1落料模为例讲解：

该模具分上模和下模两部分。上模部分由模柄4、上模座7、垫板8、凸模固定板9、凸模3、卸料板12及螺钉、销钉等零件组成。下模由凹模16、下模座21、导料板19、挡料销18、螺钉及销钉等零件组成。

该模具的上模通过模柄4与压力机的滑块相连接，下模放置在压力机的工作台面上用压板螺钉紧固。工作时将条料沿导料板送到挡料销18处，开动压力机，上模随滑块下行，凸模与凹模对条料冲压，使材料分离得到冲裁件。

从图2－1的模具结构看出，模具中各零部件的功能如下：

（1）模具工作零件：能按要求直接冲出冲压件的形状、尺寸和精度。如凸模3和凹模16。

（2）模具卸料零件：在冲压后能将卡在模具中的工件或废料从模具中卸出。如卸料板12、橡胶垫（或弹簧）22和卸料螺钉7。

（3）模具定位零件：能将条料或单个毛坯引导到模具中确定位置。如导料板19和挡料销18。

（4）模具支承零件：能把成形零件、卸料零件和定位零件等相连接并固定，构成模具的整体。这类零件有上下模座、固定板、垫板等。

（5）模具导向零件：保证模具各相对运动部位都具有正确的位置和良好的运动状态。如图中导柱11和导套10能保证上下模部分的相对位置，即保证该模具中凸模和凹模的间隙均匀。

（6）紧固与其他类零件：能把模具中的各零件定位并紧固。如图中销钉5、紧固螺钉6、承料板20等。

二、单工序冲裁模

冲裁模按工序组合的程度又分为单工序冲裁模、复合冲裁模、级进冲裁模。 1、（案例1）固定卸料的落料模（图2－2） （1）结构：由凸模6、凸模固定板13、上模座5等组成上模部分；由固定卸料板7、导料板8、凹模1、下模座9等组成下模部分，模具采用了后侧滑动导向模架。

（2）工作过程：

①送料：冲压时从右向左送料（称横向送料），导料板8给条料导向，在凹模面上设置了钩式挡料销，控制条料的送进距离。同时钩式挡料销可加大凹模上装挡料销的孔与凹模型孔之间的距离，提高凹模的强度，但要防止钩式挡料销在凹模中转动，影响条料的送进距离。

②冲裁

③卸料：冲结束时，条料会卡在凸模上，当凸模上行时，卡在凸模上的条料被下模的固定卸料板卸下。而卡在凹模中的落料件逐渐地被凸模冲裁时推下，从下模座的漏料孔中落下。凹模上钩式挡料销的孔与下模座孔直通，便于刃磨凹模时卸出钩式挡料销。固定卸料的落料模主要用于冲制厚料（材料厚度大于1.5mm），其卸料的可靠性高。 ※讨论：图2－2与图2－1的卸料装置有何不同？

图2－1采用弹压卸料。采用了中间滑动导向模架，条料从前往后送进（称纵向送料）。在落料时弹压卸料板能将条料压紧，条料变形较小，得到的落料件较平整。该模具主要用于冲制薄料，应用较多。

（3）零部件的配合要求：

①凸模与凸模固定板、压入式模柄（图2－1中件4）与上模座、钩式挡料销与凹模、销钉与凹模、销钉与导料板、销钉与上下模座、销钉与固定板采用过渡配合（ H7/m6、H7/n6或M6/f7、N6/h7）；

②导柱与下模座、导套与上模座采用过盈配合（H7/r6、H6/r5）； ③导柱与导套采用间隙配合（H7/h6、H6 /h5）。 2、（案例2）小孔冲模（图2－3）

这是一副冲制孔径小于材料厚度的冲模。 ※分析结构特点：

（1）在冲裁小孔时，由于模具的凸模直径过小而较长，容易因凸模刚度不足使凸模折断，因此，该小孔冲模在结构上考虑了提高凸模刚度以及加工、装配的可靠性等问题。在模具中采用小导柱6给卸料板3导向，卸料板再给小凸模4导向，提高了凸模的刚性和稳定性。其导向部分采用间隙配合（H7/h6），同时凸模与凸模固定板采用了间隙配合（H9/b9或H8/b7），卸料板和凹模均采用了组合结构，既便于模具加工与装配，又节约了模具材料。

（2）模具采用了强力的矩形弹簧7，保证在冲孔时压紧材料，可避免因材料的变形对凸模产生偏载。

（3）一般在冲制层压板时往往要用较大的力进行压料，以防止材料分层。在模具中为了减小凸模对冲孔废料的推力，凹模型孔的下端作成较大的排料孔，使凹模型孔内不积存过多的冲孔废料（也有助于提高凸模的刚性）。 三、复合冲裁模

压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成两道以上冲裁工序的模具，称为复合冲裁模。

复合冲裁模的基本结构形式有顺装复合模和倒装复合模。落料凹模装在上模的复合模称倒装复合模；落料凹模装在下模的复合模称顺装复合模。

复合模的主要优点是结构紧凑，制件较平整，一般精度为IT11－ITl0，有时可达IT8。一般公差要求较高，送料定距较困难的薄料、软料零件多采用复合模冲制。若冲制一般零件，宜采用固定模柄、刚性推件的倒装复合模。

当凸凹模壁厚较小时，宜采用固定模柄的顺装复合模结构，以确保凸凹模的壁厚的强度。

1、（案例1）倒装复合模（图2－4）

（1）结构：冲孔凸模1、落料凹模2、模柄6及推件装置10、9、8、7等零件装于上模；在下模中装有凸凹模14、卸料板13、凸凹模固定板15、活动挡料销11、18及卸料弹簧19等零件。凸凹模是复合模的一个特殊零件，凸凹模的内孔为冲孔凹模，外形是落料凸模。

（2）工作过程：该模具采用横向送料，工作时凸模、凸凹模、凹模对材料进行冲制，冲孔废料从凸凹模型孔落下，冲制的工件卡在凹模中，在上模上行时被推件装置推出（图中的推件装置称为刚性推件）。抱在凸凹模外的条料由卸料板卸下。倒装复合模由于不需去除冲孔的废料，操作比较方便。但制件在冲裁时没有被压紧，制作的平整度不高。

（3）对工作零件的要求：由于模具刃口有一定的高度（称刃壁高度），冲孔时凸凹模中会积存多个废料，这些废料对凸凹模会形成一定的胀力，当胀力较大、凸凹模壁厚较小时会胀裂凸凹模。因此，为了保证模具具有一定的强度，凸凹模的最小壁厚不能过小，即倒装复合模不能冲制孔壁较小的零件。倒装复合模的最小壁厚见表1－6。

2、（案例2）顺装复合模（图2－5）

（1）结构：弹压卸料板4、凸凹模5、刚性推件装置6、7和模柄8（旋入式模柄）等零件装于上模；在下模中装有落料凹模2、冲孔凸模10、11、固定挡料销12、顶杆1和顶板3等零件，在下模座中设置了弹顶器与件1、3构成弹性顶件装置。

（2）工作过程：该模具是纵向送料，冲制的工件由弹性顶件装置从下模顶出，冲孔的废料由装在凸凹模中的刚性推件装置推出，弹性卸料板将抱在凸凹模外的条料卸下。

（3）结构特点：

①顺装复合模的弹性顶件装置和弹性卸料板在冲裁或卸料时，能将条料压紧，使制件很容易被嵌在条料的废料孔中，需要操作者将工件从条料中拍出；冲孔的废料会落在凹模面上，必须清除后才能进行下一次冲压，因此，操作不方便，也不安全。尤其在冲多孔制件时，不宜采用此类结构。

②顺装复合模所冲条料因被凸模、凹模和弹性顶件装置压紧后冲裁，冲出的制件比较平整。

③顺装复合模的凸凹模内不积存废料（每次冲裁只有一个废料），使凸凹模

胀裂的可能性减小，因此其壁厚比倒装复合模的最小壁厚小。根据经验，顺装复合模的最小壁厚b：黑色金属为b = 1.5t >0.7mm：有色金属为b = t >0.5mm（t为材料厚度）。

小结：

1、冲模按冲压工序性质分有冲裁模、弯曲模、拉深模、挤压模等。

2、模具的基本结构一般有以下几个部分：模具工作零件、卸料零件、定位零件、支承零件、导向零件、紧固件及其他类零件。

3、冲裁模按工序组合的程度又分为单工序冲裁模、复合冲裁模、级进冲裁模。

4、复合冲裁模的基本结构形式有顺装复合模和倒装复合模。 课后作业：

1、冲模有哪些类型？

2、冲模由哪些零部件组成？其功能是什么？ 3、复合冲裁模有哪些结构形式？有何特点？

4、小孔冲裁模的主要问题是什么？如何解决这些问题？ 5、提高冲裁模寿命有哪些途径？ 教学后记：