切邊沖孔模設計步驟2007年7月

比亞迪汽車沖壓模具設計教材

一、設計前的分析和計算分析本序沖壓內容

進行模具設計前，需要分析本工序的沖壓內容，主要有以下幾點：確定本工序的沖壓方向確定本工序的送料方向確定本工序的數模中心確定本工序的切邊線，沖孔個數、孔徑、孔位檢查有無C/H孔分析上序沖壓內容

上工序的沖壓內容對本序的設計有影響，需要確定幾點：上序完成后的數模坯料大小，用來確定本序廢料刀長度，保證切斷。或者用來做本序的定位邊，確定定位板或定位銷的位置。檢查上序的制件放在本序模具上時不能與本序模具干涉。一、設計前的分析和計算計算沖裁力和退料力，分析側向力，確定導向及防側形式沖裁力無剪切角時的沖裁力PP=Ltσb（N）

P：沖裁力（N）

L：沖裁輪廓長度（mm）

T：板厚（mm）

σb：抗拉強度（σb=350-500N/

一般取400N/切刃側壓力N

約為沖裁力P的1/3，即N=P/3=Ltσb/一、設計前的分析和計算退料力Ps在常規設計中，退料力一般為沖裁力的3-5%。（一般厚料取小薄料取大）如雙邊間隙為板厚的10%以下時，退料力將增大。

t≤2mm，Ps=0.05P（形狀簡單）；退料Ps=0.06P（形狀復雜）；P為沖裁力。

t=2～4.5mm，Ps=0.07P（形狀簡單）；退料力Ps=0.08P（形狀復雜）；P為沖裁力。

t≥4.6mm，退料力Ps=（0.10-0.20）P；P為沖裁力。一、設計前的分析和計算卸料力卸料力因料厚、形狀等的不同而各異，一般取沖裁力的2～6%。一、設計前的分析和計算確定沖裁間隙間隙選取原則落料尺寸取決于凹模尺寸（基準側），間隙取在凸模上；沖孔尺寸取決于凸模尺寸（基準側），間隙取在凹模上。標準間隙（單邊間隙，單位mm）

料厚為0.6—1.0時，間隙為料厚的5%

料厚為1.2—1.5時，間隙為料厚的6%

料厚為2.0—2.5時，間隙為料厚的6.5%

一般我們可以查沖裁間隙表來獲取間隙值。一、設計前的分析和計算沖裁切入量的確定在沒有廢料刀的情況下上模切入下模2-3mm即可在有廢料刀的情況下料厚t≤1.2mm時，上模切入下模7mm,廢料刀切入2mm

料厚t>1.2時，上模切入下模約(4+2.5t)mm，廢料刀切入2mm。二、模具運動行程的分析強制沖裁的行程分析定義：當立邊的切邊線方向與沖壓方向θ≤8°時，此時切斷為強制沖裁。強制沖裁刃口設計：下模（凸模刃口）與制件形狀完全一致。上模（凹模刃口）立邊刃口與垂直方向成8°夾角，最小法向切入量≥1mm。強制沖裁工作行程加大，相應壓料器行程也加大。強制沖裁處的刃口鑲塊應注意防側。二、模具運動行程的分析壓料行程的分析根據計算的退料力，選擇適當的彈簧和壓縮行程，保證在開始切邊時彈簧的壓縮力大于退料力。二、模具運動行程的分析估算模具的大小和閉合高度根據制件大小，沖切線的大小和位置，保證沖裁力中心與模具中心重合，估算出模具的長度和寬度。根據溜料角度和模具寬度估算出下模座的高度。根據壓料行程確定壓料塊的高度。根據壓料塊高度及所選彈簧的型號，確定上模高度。估算出模具的閉合高度，和壓床參數進行比較，看所選壓床是否合適，如不合適應更換壓床以免影響模具設計。二、模具運動行程的分析凸模及廢料刀的設計

大件修邊模的沖切刃口必須根據修邊線的形狀、修邊線的高度差、修邊線的角度等因素來選擇最好的形式。以提高修邊的質量，減少毛刺的產生，提高刃口的使用壽命。堆焊刃口（本公司不使用，暫不介紹）鑲塊式刃口鑲塊分鑄造鑲塊和鍛造鑲塊兩種，鑄造鑲塊用于型面起伏較大的情況，鍛造鑲塊用于型面比較平緩的情況。

三、下模設計如圖所示切周邊的鑲塊，中間可以空開，周圈做20-30寬的沿形面即可。三、下模設計鑄造鑲塊的選擇如左圖所示鑲塊型面變化很大，若采用鍛造鑲塊不僅浪費材料而且增加了加工量，所以應該采用鑄造鑲塊。

我公司ICD-5最大可鑄造重量250KG三、下模設計如左圖所示鑲塊型面變化不大，一般采用鍛造鑲塊。三、下模設計廢料刀的結構形式如圖三、下模設計分塊原則：在結構滿足機加工，熱處理可行的情況下，凸模分塊盡量少。鑲塊的刃口處，避免出現銳角或鈍角，以增加模具的壽命。三、下模設計沖孔凹模的選擇及設計沖孔凹模應盡量選擇標準凹模套，但是當孔與修邊線太近或者孔距較小的情況下，應采用鑲塊凹模的形式。三、下模設計切邊沖孔模的定位切邊沖孔模一般可以靠制件的內形和廢料刀定位，在制件有孔的情況下應盡量采用孔定位加形定位的形式，這樣可以提高制件切邊的精度。采用孔定位時應盡量取與沖壓方向一致的孔，這樣有利于取件方便。無論采用哪種定位形式，應注意制件的防反。三、下模設計取料的設計可以在沒有切邊的位置開空手槽人工取件。

三、下模設計對于切周邊的制件無法開空手槽，可以選取制件比較平的地方加氣缸托料，當有特殊要求時托料架采取滾輪托料。三、下模設計三、下模設計廢料的排出及收集切邊廢料一般采取斜溜的方式

溜料的角度控制在20度到30度之間，如果條件允許時，斜溜角度應盡量取大

三、下模設計沖孔廢料一般用廢料盒進行收集，當沖孔較大時也應采取斜溜方式。三、下模設計三、下模設計注意廢料盒如果在壓板槽上方，應該留出70-80的安裝空間。三、下模設計鑄件上的廢料孔按下圖加工：沖大孔時的廢料斜溜可按下圖設計三、下模設計傾斜面沖孔時，低處廢料先接觸滑板，高處鑄件要空開，以防堵塞。圖示陰影部分的鑄件應該空開。三、下模設計當切邊廢料不易排出時，可以在上模增加彈性頂料銷，或其他排料措施，如氣缸，扒鉤等。三、下模設計下模座的設計

下模座的高度主要根據廢料排出的需要確定。同時模座要有足夠的強度，要滿足鑄造的工藝性。外導向設計

當制件的切邊沒有側向力時可以采用四導柱導向，當有側向力時則應該采取復合導向。外導向間隙為0.03mm-0.05mm。壓板槽的數量及位置選擇壓板槽的數量應遵循通用設計規范選擇壓板槽的位置時應充分考慮廢料的排出三、下模設計廢料滑道及廢料盒的設計在設計廢料斜溜時一定要注意廠家的要求，看是要溜出模具還是要求溜出機床臺面。模具敞開部分的溜料可以適當減小角度，20度至25度即可，注意在設計溜料時一定要考慮壓板槽的位置，如避不開就要增加高度保證廢料溜出的角度。

三、下模設計模具工作及存放限制器的設計模具工作及存放限制器一般布置于模座的四角以增加模具的穩定性。選擇存放器的直徑，隨模具外形的增加，而增大。三、下模設計鑲塊的設計材料的選擇及熱處理

切邊鑲塊材料的選擇一般根據料厚、產量、形狀等綜合考慮來決定。一般來說，當材料為ICD-5或者CH-1時，熱處理為HRC56-60；當材料為Cr12MoV時，熱處理為HRC58-62。四、上模設計

T≤1.41.5≤T≤2

2＜T

凸

模ICD-5(形狀復雜時)

Cr12MoV

Cr12MoV

凹

模CH-1(形狀規則時)鑲塊結構形式

根據材料的不同，鑲塊結構形式主要分為鍛造鑲塊和鑄造鑲塊兩類。其結構形式區別如下

鑄造鑲塊的結構形式，用于型面起伏較大模塊。鍛造鑲塊的結構形式，用于型面較平緩模塊。

四、上模設計凹模的分塊原則注意分塊的大小，長度一般≤300mm拼接的位置要選擇直線上分塊盡量保證方便間隙的調節四、上模設計分塊線與刃口線夾角應在70-110°范圍，盡可能垂直。凹模的分界線與凸模分界線應錯開5mm以上四、上模設計臺階鑲塊的分塊刃口鑲塊相鄰安裝臺階平面原則上高度差≥25鑲塊之間的接觸面尺寸四、上模設計鑲塊的安裝螺釘銷釘的選用當料厚T≤1.6時，螺釘一般選用M12，銷釘Φ12；

當料厚T＞1.6時，螺釘一般選用M16，銷釘Φ16。單個鑲塊重量在20Kg以上時，應設置起吊螺紋孔（M8、M10、M12）

四、上模設計沖孔凸模的選擇標準沖頭的選用當孔有公差要求時：凸模的名義尺寸=產品孔名義尺寸+75%公差值當孔沒有公差要求時：凸模的名義尺寸=產品孔名義尺寸+0.1當孔徑＜6mm或者孔最小短邊＜6mm時，在結構允許的情況下盡量采用快換沖頭。在大模的設計中，沖孔凸模使用定心沖頭；小模設計和斜楔設計中不使用定心沖頭。四、上模設計異形孔或者超出標準沖頭選擇范圍的孔需要自行設計凸模

鍛件異形沖頭鑄件異形沖頭

四、上模設計壓料塊的設計壓料塊外形設計周圈修邊的模具，其壓料塊外輪廓大小根據修邊線輪廓來確定。在這種情況下如果是窄長件，要充分考慮彈簧、拉桿螺釘位置能否布置開，導板能不能安裝。對稱件，導向應采取防反措施。如下圖所示，壓料塊用導柱導向。

四、上模設計壓料塊的高度根據行程的大小，導板的選擇來確定。其中導板高度一般比行程大60左右，壓料塊的高度為切邊處導向高度50左右加上導板高度再加上40左右。當然，壓料塊的高度還要根據整個壓料塊輪廓大小來綜合考慮。壓料面高低起伏比較大時，要保證壓料塊最小高度處的強度。四、上模設計壓料塊的壓料面小于等于下模加工形面。切邊時，壓料面沿切邊線周圈壓料40左右，不工作的地方避讓，以減小加工量。

四、上模設計壓料塊與上模座沖頭固定板安裝座周圈空開10mm,高度方向與安裝后的固定板下表面空開10-15mm。空開后保證沖孔處壓料厚度15mm左右，如果太薄就要加高沖頭以保證壓料厚度。當孔徑＜6mm，或沖孔位置較集中時，局部可單鑲小壓料塊。

四、上模設計壓料塊的掏芯在確定完壓料塊的輪廓和高度后就可以掏壓料塊的減重芯。通常的做法是保證壓料塊壓料面沿形厚60，周圈壁厚40，其余中間部分先全部挖空，然后再補筋。特別在沖孔很多的模具中經常使用這種方法。補筋的時候就很清楚哪兒需要躲避沖頭安裝座，找合適的位置做出筋的走向。四、上模設計如果是窄長件或者是壓料塊比較小的模具就沒有比較先全部挖空再補筋，也許窄長件本身寬度就不允許周圈壁厚40后還能掏芯。這種情況下就在沖頭安裝座的地方掏躲避孔，保證壓料塊與沖頭、固定板、安裝座鑄件之間符合結構要求即可。四、上模設計當只有局部修邊的情況下，壓料塊可以向外長大，應優先布置足夠的彈簧和拉桿螺釘，最后再確定壓料塊的具體輪廓。如上圖同樣可以反映出這種情況，上圖所示模具只切前后兩邊，左右不修邊，那么壓料塊就可以向兩端加長，以留出足夠空間布置導板和彈簧。四、上模設計壓料塊的導向選擇

導板、導柱、復合導向、錐形定位導板導向：一般情況下壓料塊優先選擇導板導向，同側導板距離盡量加大。導板的高度應該在壓料塊走完行程以后仍能含合60mm左右，即導板高度為壓料塊行程加上60mm。壓料塊導板安裝面的墻厚最少保證40mm。四、上模設計導柱導向：當沖孔所在形面有角度或者沖孔過小的情況下，需要在壓料塊上保護沖頭的措施，安裝沖頭導套。在這種情況下，需要提高導向精度，壓料塊就應該使用導柱導向。下圖表示了壓料塊導柱導向的安裝方法，一般導柱安裝在壓料塊上，下端改制加螺紋孔，用螺釘緊固。導套安裝在上模座上，保證周圈有足夠的壁厚。四、上模設計復合導向：復合導向一般用在符合上述條件的模具，而且壓料塊又比較大的情況下使用。如下圖的壓料塊使用了沖頭保護套和復合導向。

四、上模設計錐形導正：當壓料塊產生側力或沖小孔的狀態下，壓料塊需增強平衡穩定作用，保證壓料器形面與下模形面吻合，避免壓料器在制件上移動產生壓痕；以及減少導板和導柱的磨損，這樣就要用到錐形導正塊。一般都用在大型外覆蓋件模具的壓料塊上，壓料塊在制件上偏心壓料時，或者大型切邊沖孔模中為了保護沖頭斜楔裝置。四、上模設計沖頭導套的結構：在沖孔所在面有角度（一般大于7度），或者沖孔過小導致沖頭很細（一般孔徑小于Φ6）的情況下使用沖頭保護套。保護套如下圖，其尺寸根據不同情況選擇使用。四、上模設計壓料塊的限位選擇側銷：在結構允許的情況下盡量選擇側銷限位方式，一個壓料塊上一般使用4個工作側銷和2個安全側銷。四、上模設計套筒退料螺栓：在結構尺寸限制無法使用側銷結構的情況下選擇套筒退料螺栓部件，小模可以選擇普通退料螺釘。

四、上模設計限位板四、上模設計彈性壓料的選擇彈簧壓料方式根據前面計算所需要的預壓力以及壓料塊工作行程的大小，來選擇彈簧的規格。彈簧行程S=工作行程+預壓量四、上模設計聚氨酯彈簧壓料方式聚氨酯彈簧用在需要大壓力小行程的模具中，但因聚氨酯會產生永久變形，所以原則上不建議使用。氮缸壓料