第八章 模具结构及零件设计

本章主要内容 第八章 模具结构及零件设计 1.模具结构的类别 2.模具结构组成部分 3.模具零件设计: 凸模﹑凹模﹑凸凹模 定位零件 卸料零件 导向零件 固定联结零件 4.几种常见类型模具的总体结构 第八章 模具结构及零件设计

§8-1模具总体结构 1、模具分类 (1)单工序模 　　压力机滑块一次行程只完成一道工序 的模具。单工位，单工序。 第八章 模具结构及零件设计

（2）级进模 压力机滑块一次行程在不同工位，同时完成多道工序的模具。多工位，多工序。 模具总体结构

（3）复合模 　压力机滑块一次行程,在同一工位，同时完成 多道工序的模具。 单工位，多工序。

（3）复合模 　压力机滑块 一次行程, 在同一工位， 同时完成 多道工序 的模具。 单工位， 多工序。

（3）复合模 　　压力机滑块一次行程,在同一工位，同 时完成多道工序的模具。单工位，多工序。 模具总体结构

2、模具结构组成部分 （1）工作部分 　　直接完成冲压工序的零件。 （2）定位部分 　　确定条料或半成品在模具中的位置。 （3）卸料部分 　　将工件或废料从模具的凸模上和凹模 中脱卸。 以上三部分零件都将在模具工作时与冲 压材料直接接触。 模具总体结构

模具总体结构 （4）导向部分 　　保证上、下模之间的精确导向,以保证凸、凹模间隙的均匀。 （5）固定连接部分 　　将模具各零件固定联结在上、下模座上，并固定在压力机上。

已经标准化了的零件，专业化加工、销售，可直接选用。 例如： 3、标准件与非标准件 （1）标准件 　　已经标准化了的零件，专业化加工、销售，可直接选用。 例如： 模架 （GB/T 2851、 GB/T 2852），模座（GB/T 2855、GB/T 2856），导向装置（GB/T 2861.1~11）； 冲模凸模（JB/T 5825~ JB/T 5830），冲模模板（JB/T 7643~JB/T 7644），冲模导向装置（JB/T 7645），冲模模柄（JB/T 7646），冲模导正销（JB/T 7647），冲模侧刃和导料装置（JB/T 7648），冲模挡料和弹顶装置（JB/T 7649），冲模卸料装置（JB/T 7650），冲模废料切刀（JB/T 7651）， 。。。。。。 等等 模具总体结构

模具总体结构 3、标准件与非标准件 （2）非标准件 　　需要专门设计、专门制造的零件，主要是工艺零件，也有一些特殊的结构零件。

§8-2模具零件结构及设计 以冲裁模具为例。 1、工作零件 主要为凸模、凹模、凸凹模。 （1）凸模 ①型式 a.标准圆凸模 常为三段式结构：刃口段、装配段、台肩。

b.非圆形凸模 与固定板配合的台肩采用简单形状。

c.直通式凸模 复杂形状。为方便线切割加工，设计成等截面形式。

②长度 L=H1+H2+H3+A H1：凸模固定板厚度； H2：卸料板厚度； H3：导料板厚度； A：附加长度，15~20mm。 标准圆凸模长度系列： 45、50、56、63、71、80、90、100mm

③凸模强度与刚度校核 　抗压强度： σp = F/冲头断面积≤许用压应力[σc] 对于圆形凸模，直径与料厚的关系：

抗弯强度： 凸模最大自由长度的计算。 无导向装置：Lmax≤95d2/(F)1/2 有导向装置：Lmax≤270d2/(F)1/2 凸模端面强度： F/凸模尾端端面积； 大于100MPa， 则需加垫板

零件设计 ④其它要求 凸模材料： Cr12MoV，Cr12， CrWMn， Cr6WV 等 硬度： 58~62HRC。 表面粗糙度： 工作部分 Ra0.8~0.4μm； 固定部分 Ra1.6~0.8μm。 零件设计

（2）凹模 ①型孔类型（冲裁凹模） a.直壁式型孔 冲裁件精度较高，应用最广泛。 刃口高度h：t＜0.5mm h=3~5mm 即5~10倍料厚 t=0.5~5mm h=5~10mm t＞5mm h=10~15mm。或查表。

b.锥形型孔 斜壁式，用于冲裁形状简单、精度要求不高的薄板工件。

c.可调间隙 铆刀口凹模，通过锤打，使刃口断面尺寸发生变化，以调整间隙。使用较少。

零件设计 ②外形尺寸 厚度：H＝k·b 但须大于15mm； 壁厚：c＝(1.5~2)H 但须大于30~40mm。 凹模外形尺寸，将决定模架的规格。 零件设计

零件设计 ③其它要求 材料：与凸模一致； 强度：不需校核； 硬度：略大于凸模，60~64 HRC； 粗糙度： 工作部分 Ra0.8~0.4μm； 底面与销孔 Ra1.6~0.8μm。 零件设计

（3）凸凹模 内、外缘皆为刃口，形状、尺寸根据工件确定。 零件设计

凸凹模壁厚尺寸受工件限制， 为保证强度， 应满足最小壁厚要求。

（4）模具固定 ①直接固定 与模座直接固定。 螺钉+销钉（按H7/m6过渡配合）； 螺钉+窝座（按H7/K6过渡配合）。 零件设计

零件设计 ②固定板固定 固定板与凸模、凹模、凸凹模间按H7/m6或H7/n6过过渡配合； 按照孔，或者轴的极限偏差确定公差值。 例如：固定板上孔径20mm，H7的公差为0~+0.021mm； 对应的模具固定段外径20mm，n6的公差为+0.015~+0.028mm 磨平表面后，再由螺钉+销钉与模座固定连接。 零件设计

③铆接固定 用于复杂形状凸模。 凸模不做出台阶，与固定板装配后，铆合，磨平。 ④其它固定 粘结、热装等 零件设计

2、定位零件 （1）控制方向 平行条料送进方向的定位 ①导尺 固定在下模的落料凹模上。 （图示为前后送料）

导尺间距=条料宽度+(0.5~1)mm 导尺厚度=(2~3)×挡料销高度 一般用45钢， 45~50HRC 零件设计

②导料销 在条料的送进方向， 同一侧装有两个销钉， 条料送进时紧靠销钉定位。 固定导料销: 落料凹模在下模时， 导料销按H7/m6过渡 配合装在凹模上。 位置根据搭边值a1 确定。

活动导料销： 落料凸模在下模，导料销装在凸模固定板上。 可上下移动，无需在凹模上挖孔，就可以保证压料。 零件设计

零件设计 （2）控制步距 垂直条料送进方向的定位。 ① 挡料销 板料所带的废料孔前端或后端，与挡料销的定位侧面接触时，停止送进，得到所需的送进量

零件设计 固定挡料销： 按H7/m6过渡配合， 装在下模的凹模上， 其位置根据搭边值a确定。 圆形、钩形。

零件设计 活动挡料销： 装于下模卸料板上,当凹模下压时，挡料销向下移动，保证压料。凹模无需挖孔，避免凹模损坏。

零件设计 活动挡料销

零件设计 始用挡料销：用于级进模第一工步定位。预先用手压入，首次冲裁后，不再使用。 挡料销一般用45钢， 45~50HRC。

零件设计 ②侧刃 用于定位精度要求较高，步距较小的连续模。 切掉条料旁侧少量材料，使条料宽度减小，限定进料步距。. 导尺间距入口侧较大而出口侧较小。当尺寸较宽的板料从右向左移送时，头部与导尺的M处台阶相碰，板料停止；模具在完成一个工位的冲制时，侧刃同时完成一个步距条料的冲裁，板料减小到与出口侧导尺间距相适应的宽度；条料宽度减小后，能够通过较窄的导尺间隙，从右向左移送，当板料上冲裁出的台阶N与导尺的M处相碰时，板料又停住，进行下一冲裁；如此循环往复，控制了板料移送的步距。 零件设计

零件设计 侧刃断面长度：L=A+(0.05~0.1)mm 侧刃断面宽度：B=6~10mm 可设置一个侧刃，但板料尾段无法定位，可设置二个； 二个侧刃可单侧并列布置，也可对角布置。 侧刃冲裁类似于凹、凸模，其固定、制造也类似于凹、凸模，一般用T10A钢，硬度为58~62HRC。 零件设计

③导正销 用于连续模中，以校正侧刃或挡料销的定位误差。

③导正销 用于上道工序预制孔的定位,以保证内孔与外形尺寸位置。 零件设计

零件设计 一般用T8A 钢，硬度为52~56HRC。 ③导正销 导正销结构有多种形式，根据不同孔径选用。 导正销由导入、定位和连接三部分组成，按H7/m6过渡配合安装在凸模端面。 一般用T8A 钢，硬度为52~56HRC。 零件设计

（3）定位板和定位销 用于单个坯料或工件的定位。 零件设计

①定位销 内孔定位；外缘定位。

②定位板 内缘定位；外缘定位。 一般用45钢，硬度 43~48HRC。

3、卸料与推件装置 （1）卸料装置 将条料或废料从凸模上卸去。 ①固定卸料板 特点：卸料力大；结构简单；但无压料作用。 一般用于t＞0.8mm的条料。

零件设计 ①固定卸料板 安装在下模的落料凹模上，可单独，也可与导料板作成整体。 固定卸料板厚度一般为5~10mm，有时也起导向作用。与凸模间间隙净空为0.2~0.6mm（双面）。 零件设计

②弹性卸料板 特点：卸料力较小；结构较复杂；但有压料作用。 用于t＜1mm的材料。 零件设计

②弹性卸料板 根据凸模的位置， 可安装于上模， 也可安装于下模。 一般由卸料板、 弹性元件 （弹簧或橡皮）、 卸料螺钉组成。 卸料板厚度 一般为6~20mm。

③废料切刀 用于切边模中， 将废料切断以卸料。 紧靠凸模安装， 刃口长度稍大于废料 宽度，高度比凸模稍低。

（2）推件装置 安装于上模中，顺冲压方向将工件或废料从上模中推出。利用压力机滑块提供的刚性力。无压料作用。 零件设计

（2）推件装置 一般由打杆、 （推板、推杆）、 推件板组成。 推板安装在上模座内， 为保证有效传力面积， 推板可采用“爪”形 结构。

（2）推件装置 防止推板从模具中掉下：台阶限位；横销。 零件设计

（3）顶件装置 安装于下模中, 逆冲压方向， 将工件或废料 从下模中顶出。

（3）顶件装置 利用弹性元件（橡皮、弹簧） 提供的弹性力，或压力机气垫 （液压垫）提供的压力。 顶件装置有压料作用。 为防止顶件块从模具中弹出， 用卸料螺钉或台阶限位。

①弹簧的选用及安装: a.根据模具结构，选定弹簧数量； b.计算每个弹簧的预压力； c.计算最大压缩行程； d.计算总行程； e.计算极限负荷及变形量； f.选取弹簧型号。

②橡皮的选用： a.确定橡皮的压缩量 和厚度 最大压缩量≤35%； 预压缩量10~15%； 故：工作行程 l1＝(0.25~0.30)h 橡皮厚度 h＝ l1/ (0.25~0.30)

②橡皮的选用： b.计算橡皮产生的压力和面积 F ＝p×A A ＝F/p p ＝2~3MPa 根据面积确定橡皮的尺寸。 c.校验 0.5≤h/D≤1.5

4、导向装置 上、下模之间的运动导向，保证凸、凹模间隙均匀。 （1）导板式导向装置 凸模与导板之间 保持H7/h6间隙配合， 工作时凸模不脱离导板。 厚度＝（0.8~1.0）H凹 一般由固定卸料板 替代导板。 用于简单冲裁模。

（2）导柱、导套 普通模具均采用。 一般有2副，也有4副，或6副。 导柱安装在下模座， 导套安装在上模座， H7/r6 过盈配合， 压入安装孔内。 导柱、导套之间间隙配合， H6/h5, 或H7/h6。 导柱、导套之间相对滑动， 要求有足够的硬度和韧性。 20钢，表面渗碳，58~62HRC。

对于要求无间隙导向时，需用滚珠导柱导向。 点接触的过盈配合，保证导向精度。 零件设计

5、固定连接零件 （1）模柄 将上模安装在压力机滑块上。用于中小模具。 常见型式： a.压入式 应用较广，以H7/n6或H7/m6与上模座过渡配合。 用防转销防转。 b.凸缘式 模柄凸缘与窝孔过渡配合H7/js6，3~4个螺钉紧固。用于较大的模具。

c.整体式 模柄与上模座成整体结构。 d.旋入式 模柄与上模座螺纹连接， 止动螺钉防松。 e.浮动式 模柄与模座之间有球面垫， 保证导向精度。 模柄用Q235或Q275钢制造。

（2）上、下模座 上、下模座和导柱导套，共同组成模架 用于安装模具零件， 传递冲压力。 根据模具大小和送料 方式选择模架形式。 上、下模座均 选用标准件， 后置导柱式应用最广泛。

根据模具大小和送料方式选择模架形式：

上、下模座选用标准件，尺寸由凹模周界确定。 上、下模座一般用灰铸铁、铸钢制造，减震、便宜。 HT200、ZG270-500、ZG310-510。

（3）固定板 将凸模、凹模、凸凹模固定成一个整体，再与模座连接。 凸模、凹模、凸凹模 与固定板之间， 按H7/m6或H7/n6过渡配合， 压入后底面磨平。 厚度： 凸模固定板：H=0.4H凸； 凹模固定板：H=（0.6~0.8）H凹 用45钢制造， 配合面粗糙度Ra1.6~0.8μm。

（4）垫板 在小截面凸模与模座之间，用以分散模座所受压强。 尾端端面压力大于100MPa时， 必须设置垫板； 采用压入式模柄时， 必须设置垫板。 厚度：4~12mm。 常用：45钢，43~48HRC ； 重载：T10A，56~60HRC 。

（5）螺钉与销钉 螺钉用于紧固，销钉用于定位。 螺钉：直径4~20mm，根据模具厚度选择； 数量根据间距选取。 进入被连结件深度：钢1.0d，铸铁1.5d。 销钉：直径与螺钉相近，2个，按H7/m6过渡配合。 压入深度约为2d 。

（5）螺钉与销钉 螺钉用于紧固，销钉用于定位。 螺钉：直径4~20mm，根据模具厚度选择； 数量根据间距选取。 进入被连结件深度：钢1.0d，铸铁1.5d。 销钉：直径与螺钉相近，2个，按H7/m6过渡配合。 压入深度约为2d 。

模具闭合高度H： （6）模具闭合高度 模具在下底点位时， 上模座顶面至下模座 底面的距离。 压力机闭合高度： 滑块在下底点位时， 滑块下端面至工作 台面的距离。

（6）模具闭合高度 通过连杆调节，有Hmax和Hmin。 其关系应满足： Hmax -5≥H≥ Hmin +10 若H大于Hmax，则无法安装； 若H小于Hmin，可另外附加垫板。

§8-3典型模具结构实例 第八章 模具结构及零件设计 单工序冲裁模 冲孔落料级进模 落料拉深复合模 落料拉深冲孔复合模 二次拉深模 落料拉深冲孔翻边复合模 第八章 模具结构及零件设计

1、落料单工序模 典型模具结构

典型模具结构 导柱式导向； 固定板卸料； 导尺导料； 钩形挡料销； 压入式模柄； 圆柱形型孔凹模。 正装复合模； 倒装复合模； 落料模； 弯曲模； 拉深模； 落料冲孔模。 典型模具结构

2、冲孔落料级进模 典型模具结构

典型模具结构 销孔定位：始用挡料销、固定挡料销、导正销； 凸模：冲孔为台阶式，尾端铆接； 落料为直通式，尾端铆接； 凹模：冲孔、落料成一整体，锥形型孔； 导板：导向、卸料、导料； 压入式模柄； 带有垫板。 典型模具结构

3、落料拉深复合模 　（1）筒形件的落料、拉深　 典型模具结构

典型模具结构 导料销导料，挡料销挡料； 弹性卸料板（弹簧）； 拉深凸模窝座定位，螺钉连接； 凸、凹模螺钉、销钉直接固定； 后置导柱式模座，凸缘式模柄。 典型模具结构

（2）凸缘件的落料、拉深 典型模具结构

典型模具结构 落料：10、16配合完成； 拉深：16、22配合完成； 定位：导尺+挡料销； 卸料：固定卸料板+顶件装置+推件块（横销）； 固定：上模固定板+下模直接固定； 凸缘式模柄； 后置导柱模架； 导柱、导套导向。 典型模具结构

4、二次拉深模 典型模具结构

典型模具结构 拉深：14、18配合完成； 定位：12（压边、卸料）； 卸料：顶件装置+推件块； 固定：上模直接固定，下模窝座+螺钉； 凸缘式模柄； 后置导柱模架； 导柱、导套导向。 典型模具结构

5、落料拉深冲孔复合模 典型模具结构

典型模具结构 落料：10、17配合完成； 拉深：18、10配合完成； 冲孔：15、18配合完成； 定位：导料销+挡料销； 卸料：弹性卸料板（弹簧驱动）； 顶件装置； 推件装置。 固定：上模固定板，下模直接固定+固定板 ； 凸缘式模柄； 后置导柱模架； 导柱、导套导向。

6、落料拉深冲孔翻边复合模 典型模具结构

典型模具结构 落料：35、21配合完成； 冲孔：12、28配合完成； 拉深：29、21配合完成； 翻边：10、28配合完成； 定位：导料销+挡料销； 卸料：弹性卸料板（弹簧驱动）6、7； 顶件装置32、26，台阶限位； 推件装置14、16、17、9，叉形结构。 固定：上模固定板+下模直接固定； 凸缘式模柄； 后置导柱模架，带限位柱； 导柱、导套导向。 典型模具结构

§8-4 冲压设计内容及实例 一、冲压工艺设计 典型模具结构 1、分析零件的冲压工艺性 衡量零件采用冲压加工的合理性。 形状结构 材质 尺寸 §8-4 冲压设计内容及实例 一、冲压工艺设计 1、分析零件的冲压工艺性 衡量零件采用冲压加工的合理性。 形状结构 材质 尺寸 精度 是否需要修改？ 是否需要与其它加工方法配合？ 典型模具结构

2、拟订冲压工艺方案 典型模具结构 （1）计算毛坯尺寸 （2）工艺初步计算 根据变形极限进行计算。如： （3）确定冲压基本工序 最小弯曲半径； 拉深次数； 翻边高度； 胀形程度；等 （3）确定冲压基本工序 从板料到成品所需要的所有冲压工序 （4）确定工艺方案 工序复合？ 工序顺序？ 模具简图 典型模具结构

3、详细工艺计算 典型模具结构 4、压力计算及压力机选择 5、填写工艺卡片 排样设计及材料利用率 每副模具加工出的半成品形状及尺寸 半成品工件图 4、压力计算及压力机选择 具体到每副模具： 各工序冲压力 是否叠加？ 压力中心 选择压力机 5、填写工艺卡片 概述生产过程，指导生产。图册p5。 典型模具结构

典型模具结构 标 记 产品 名称 弯曲 挂件 冲压工艺 规程卡 制件 年产量 第 1 页 产品图号 毛坯形状及尺寸 制件图号 共1页 技术要求及材料牌号 材料：Q235 厚度：1.5mm 大批量生产 按IT14级精度生产 下 料 板材1400×2800×1.5 mm 横裁成60×1400×1.5 mm 工序序号 工 序 名 称 工序草图 工具名称及图号 设备 检验要求 备注 冲孔 落 冲孔落料复合模(A1) JB 23-63压力机 按草图检验 2 弯曲模(A0) JA 23-25压力机 3 翻边 翻边模(A1) J23-25型压力机 典型模具结构

二、冲压模具设计 1、模具总体结构设计 典型模具结构 模具的类型： 单工序模？ 连续模？ 复合模？ 模具的结构： 正装？ 倒装？ 固定方式？ 卸料方式？ 典型模具结构

2、模具部件设计 典型模具结构 设计或选用模具的各个部件，共五大部件。 标准件？非标准件？ （1）工作部件 刃口尺寸必须详细、准确计算。 型式 形状尺寸 尺寸精度 圆角半径 间隙 强度校核 粗糙度 典型模具结构

（2）模具其它部件 模具其它部件的选用、设计及计算。 包括： 模架 模柄 导柱导套 垫板 固定板 螺钉、销钉 弹簧或橡胶 典型模具结构

（3）绘制模具总装配图 典型模具结构 主视图： 沿工位横向剖出，必要时采用阶梯剖或局部剖视。 俯视图： 左半部分为下模，右半部分为上模。 结构复杂时，下模、上模各一幅。 左视图： 一般不需要，复杂模具可表示模具局部。 排样图： 首副模具的右上角。 工件图： 每副模具均在右上角表示毛坯和（半）成品示意图。 技术说明： 简述无法用图形表示的内容。 标题栏及明细表： 右下角。按相关规定，或习惯。 典型模具结构

（4）绘制模具零件图 非标准件 典型模具结构 零件结构； 详细尺寸； 制造公差； 形位公差； 表面粗糙度； 材料； 表面硬度； 技术要求。 根据模具总体结构和计算结果绘制 典型模具结构

三、设计说明书的编写 典型模具结构 内容： 目录 设计任务书及产品图 序言 零件的工艺性分析 冲压工艺方案的制订 排样设计 冲压力的计算及压力机的选定 模具类型及结构形式的选择 模具部件的设计、计算及选用 刃口尺寸计算 技术、经济分析 其它需要说明的内容 参考资料 典型模具结构