1.4 切边模_冲压模具结构设计技巧-QQ阅读男生玄幻网

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1.4　切边模

1.4.1　分段冲切模

对于外形尺寸较大的制件，大多采用分段冲切。分段冲切在多工位级进模上也是不可缺少的一种冲压工艺。比如说，对于制件的几何形状或成形工艺较复杂的，均采用分段冲切。以下对单工序模具进行举例说明。

如图1-22所示为平板制件图，从图中可以看出该制件的几何形状复杂，外形长为520mm，宽为320mm，如采用复合模，容易导致凹模变形。因此，分为两个工序冲切的单工序模具较为合理，工序图如图1-23所示，第1工序先冲出如图1-23（a）的阴影部分，接着再冲切第2工序剩余如图1-23（b）所示的阴影部分废料。

图1-22　平板制件图

图1-23　平板工序图

如图1-24、图1-25所示为平板分段冲切的模具结构。这两个工程的模具结构基本相同。工作时，上模下行，卸料板首先紧压毛坯，上模继续下行，凸模的导向部分先进入凹模，接着再进行冲切。

图1-24　第1工程分段冲切模具结构

1—上模座；2—固定板垫板；3，5—凸模；4—弹簧；6—卸料板；7—固定板；8—卸料螺钉；9—小导柱；10—导柱；11—凹模板；12—圆柱销；13—凹模垫板；14—下模座；15—下垫脚；16—限位柱；17—下托板

图1-25　第2工程分段冲切模具结构

1—上模座；2—小导柱；3—卸料螺钉；4，8，10—凸模；5—固定板垫板；6—固定板；7—卸料板；9—圆柱销；11—弹簧；12—导柱；13—凹模板；14—凹模板垫板；15—限位柱；16—下模座；17—下垫脚；18—下托板

技巧

从图中可以看出，分段冲切为单面冲切，存在较大的侧向力，为避免侧向力的存在，该凸模也是采用有导向部分的结构形式。

该制件分段的接缝处有如下两种结构。

①在尖角处分段如图1-26（a）所示，从图中可以看出，第1工程冲切的凸模与第2工程冲切的凸模有重合相交的部分，通常称为过切（过切的部分一般为0.5～1.5mm）；

图1-26　分段冲切过接的结构示意图

②在直边的中部通常采用水滴状结构，如图1-26（b）所示，在第1工程冲切的凸模端部制作成带有水滴状的凹槽（其凹槽的缺口深度一般在0.5mm以内），接着第2工程的凸模过接多一点（一般过接的直线部分为0.5～1.5mm，但必须在第1工程已冲切水滴状的凹槽内）。

使用水滴状，冲压出的制件不易出现毛刺，而有微小的错位也不易看出。

经验

采用分段冲切可使模具的强度大大提高。

采用水滴状冲切的优点为交接缝部位的凸、凹模转角处可采用圆弧连接，不再是尖锐的尖角，从而增加模具的使用寿命。

1.4.2　平板件双面冲切模

从图1-27（a）中可以看出该制件外形长500mm，宽也是500mm，有两个边为直面，而另外两个边由18个R15和36个R5的圆弧组成。经分析，两直边直接由裁剪机下料，而另外两边则由一副切边模进行冲切。

图1-27　平板件双面冲切模

1—上模座；2—固定板垫板；3，10—凸模；4—小导柱；5—卸料螺钉；6—固定板；7—弹簧；8—卸料板；9—圆柱销；11—导套；12—导柱；13—限位柱；14—下垫脚；15—凹模垫板；16—凹模板；17—挡料销；18—下托板；19—防侧向力挡块；20—键

如图1-27（b）所示为平板件双面冲切模。工作时，上模下行，卸料板8首先紧压毛坯，上模继续下行，凸模先进入防侧向力挡块19，接着再进行冲切两边余料，使冲下的余料从下模座的漏料孔中漏出。

技巧

该结构采用防侧向力挡块进行导向，因此凸模无需设计成带导向部分的结构，可方便刃磨、维修。

因制件板料较厚，冲裁力大，为模具在冲裁时更稳定，在防侧向力挡块19的后面设置键20进行挡料。

经验

防侧向力挡块19的高度应高出凹模板的平面5～10mm，在条件允许的前提下，其宽度要大于高度。

键的深度一般取5～8mm。

1.4.3　无凸缘筒形件带压料垂直切边模

如图1-28所示为无凸缘筒形件带压料垂直切边模。为便于垂直切边，在未切边前，筒形件口部为有凸缘（见图1-28毛坯图），而切边后筒形件口部仍留有微小的凸缘（见图1-28制件图中的A部放大图）。工作时，将制件放入凹模，上模下行，凸模的导向部分圆弧处首先进入毛坯（切边的前一工序件）口部，上模继续下行，卸料板5将毛坯上的凸缘压住再进行切边。上模回程时，卸料板将切下的环形废料弹压卸下。

图1-28　无凸缘筒形件带压料垂直切边模

1—带模柄上模座；2—卸料螺钉；3—固定板；4—弹簧；5—卸料板；6—凹模固定板；7—凹模；8—下模座；9—凹模垫板；10—制件；11—凸模

技巧

该模具凸模11、凹模7均为锋利的刃口。

为方便冲切下的制件能顺利地出件，其凹模与普通冲孔的凹模相同，漏料孔设计成锥形或用台肩过渡。

经验

凸模导向部分用直线与圆弧连接，当制件直径小于50mm时，其直线部分取2～6mm；当制件直径大于50mm，而小于150mm时，其直线部分取5～15mm。

1.4.4　无凸缘筒形件带废料切刀垂直切边模

如图1-29所示为无凸缘筒形件带废料切刀垂直切边模。该模具采用倒装结构，凹模10安装在上模，凸模2及废料切刀13安装在下模。工作时，将毛坯（前一工序已拉深带凸缘的工序件）套入导正销11上，上模下行，上模的导套首先导入下模的导柱，接着顶件器5首先压住筒形件的底平面，上模继续下行，对制件进行切边，废料切刀13初始切边时不起作用。模具回程时，制件12在顶件器5的弹力下出件，而切下的废料形成一个个环状箍在凸模上，当积存的废料高度达到一定的值时，在下面的一个环状废料与切刀的刃口接触，只要凹模再往下冲压时，废料切刀立刻把环状废料切断而分成两部分，使废料与凸模分离。

图1-29　无凸缘筒形件带废料切刀垂直切边模

1—凸模固定板；2—凸模；3—凹模固定板；4—限位柱；5—顶件器；6—模柄；7—凹模垫板；8—上模座；9—导套；10—凹模；11—导正销；12—制件；13—废料切刀；14—导柱；15—固定板垫板；16—废料；17—下模座

技巧

该结构采用废料切刀13将冲下的环形废料分离成两半，从两边滑出，无需人工取废料。

凸模设计成镶拼式结构，方便刃口维修。

凸模2、凹模10也是采用锋利的刃口。

经验

废料切刀的夹角为90°（见图1-29中的A—A放大图）。

模具闭合时，废料切刀的顶端与凹模的底平面距离为h，通常h取（2～4）t（厚料取小值，薄料取大值，见图1-29中的A—A放大图）。

1.4.5　无凸缘筒形件拉深挤边模

一般对于口部及高度要求较高的筒形件大多采用拉深挤边的复合工艺冲压较为合理。

如图1-30所示为无凸缘筒形件拉深挤边模。工作时，首先将前一工序的拉深件放入下定位块6内，上模下行，为把放入的工序件不被卸料板7压变形，则由反推杆16将卸料板7顶起一定高度，上模继续下行，拉深挤边凸模12逐渐露出卸料板进入前一工序放入的拉深件中，随着拉深挤边凸模12继续下行进行拉深，在拉深即将结束时，拉深挤边凸模12的台肩与拉深挤边凹模13共同对制件进行挤边。上模回程，切断的环状废料在卸料板7的弹压下卸下，并用压缩空气将其吹出，而制件从下模的漏料孔出件。

图1-30　无凸缘筒形件拉深挤边模

1—上模座；2—卸料螺钉；3—模柄；4—凸模固定板；5，14，18—弹簧；6—定位块；7—卸料板；8—凹模固定板；9—凹模垫板；10—下模座；11—制件；12—拉深挤边凸模；13—拉深挤边凹模；15—导柱；16—反推杆；17—前一工序拉深件；19—导套

拉深挤边的变形过程不同于冲裁，挤边过程可分解为以下几个阶段。

①弹性变形阶段：拉深挤边凸模上的台肩接触拉深件后开始压缩材料。材料弹性压缩，随着凸模的继续下行，材料的内应力达到弹性极限。

②塑性变形阶段：拉深挤边凸模继续下行，材料的内应力达到屈服极限时，开始进入塑性变形阶段，拉深挤边凸模挤入材料的深度逐渐增大。即弹性变形程度逐渐增大，变形区材料硬化加剧。

③挤边阶段：拉深挤边凸模继续向下，“无间隙”地通过凹模把拉深件进行切断。拉深件挤压面和切断面表面粗糙度值较低。

从拉深挤边工作过程可以看出，拉深挤边具有以下特点。

①挤边过程是凸模利用尖锐的环状台肩从水平方向挤压制件，使侧壁与凸缘的环状废料逐渐分离。

②挤边进行制件拉深的最后阶段，拉深和挤边总是相伴而行。

③拉深挤边后制件边缘内口部的形状如图1-30A部放大图所示。其中A部放大图35°角的大小与挤边的凸模参数相关联。

④由于拉深和挤边总是相伴而行，挤边刃口只是拉深凸模（或凹模）的部分。即省去了专用的切边模，又可以免去车床加工倒角的工序，故拉深挤边能减少冲压工序，提高生产效率，从而获得较高的综合经济效益，能有效地控制该制件的高度和侧壁的垂直度，提高产品的质量。

技巧

凸模既作拉深凸模用，又作挤边的刃口用［见图1-31（a）］。从制件图中可以看出，该制件的内口部有35°斜角的要求，因此凸模刃口处的形状也要设计成35°与制件口部的形状相同［见图1-31（a）A部放大图］。

图1-31　拉深挤边凸模、凹模

为使制件工作时能很好的定位，该结构在凹模固定板8上设置定位块6。

为使拉深挤边时工序件不被卸料板7压变形，该结构在下模部分安装反推杆16。

经验

凹模开始作拉深用，拉深结束时作挤边的刃口用。因此凹模的R不能太大，一般R小于1.0mm，该结构凹模R取0.5mm［见图1-31（b）］。

拉深挤边工序的拉深系数m一般取0.85～0.95。

拉深挤边凸模的刃口与凹模的刃口单面间隙通常取0.005～0.01mm。

1.4.6　小凸缘筒形件无压料垂直切边模

如图1-32所示为小凸缘筒形件无压料垂直切边模。该结构及工作过程基本与第1.4.4节“无凸缘筒形件带废料切刀垂直切边模”相同。从制件图中可以看出，该制件为深拉深件，因此，该结构采用内外导柱双重导向。工作时，将毛坯（前一工序已拉深带凸缘的工序件）套入导正销15上，上模下行，上模的导套8首先导入下模的导柱7，接着小导柱1对小导套6进行导向，上模继续下行，对制件进行切边。上模上行，制件在顶件器9的顶力下出件。

图1-32　小凸缘筒形件无压料垂直切边模

1—小导柱；2—废料切刀；3—凸模固定座；4—凸模刃口；5—凹模；6—小导套；7—导柱；8—导套；9—顶件器；10—上模座；11—模柄；12—上垫板；13—上限位柱；14—凹模垫板；15—导正销；16—凹模固定板；17—下限位柱；18—凸模固定板；19—凸模垫板；20—下模座

技巧

为方便凸模刃口的维修、刃磨及节约成本，该凸模组件采用镶拼式结构，分别由凸模固定座、落料凸模刃口和导正销组成，见图1-33（b）、（c）、（d）所示。如凸模刃口磨损或损坏，卸下固定螺钉，取出导正销即可修磨落料凸模刃口。其零件加工精度见1-33（b）、（c）、（d）所示。

图1-33　凸模分解示意图

经验

该模具为小凸缘切边模，因此出件时，顶件器9无需顶出凹模平面，其顶出高度，通常比凸模刃口进入凹模刃口的深度多1.0mm左右即可。

为使制件在凹模垫板14内顺利的导向，在凹模垫板14内孔径加工出相应的斜度及R角。

1.4.7　无凸缘盒形件简易切边模

如图1-34所示为无凸缘盒形件简易切边模。该模具对盒形的端部周边进行切边，一次行程只完成一个角部的切边，需四次行程进行来完成整个制件的切边，一般适合小批量生产。工作时，将工序件放入下模刃口4上，上模下行，由压料板5压紧工序件，上模继续下行，上模刃口3进入下模刃口对工序件进行切边。

图1-34　无凸缘盒形件简易切边模

1—上模座；2—模柄；3—上模刃口；4—下模刃口；5—压料板；6—导套；7—下模座；8—导柱

技巧

为保证压料板5的垂直度，该结构在压料板5的右边安装一块压板直接安装在上模座的侧面。

1.4.8　带凸缘盒形件切边模

如图1-35所示为带凸缘盒形件，材料为SPCD，料厚为1.0mm。从制件图中可以看出，该制件形状复杂，外形长为600mm，宽为340mm，高为51mm，该制件为棱台形拉深件，其凸缘冲切后要求平直，毛刺在0.05mm以内。因此要设计一副内外压料的切边模来冲压较为合理。

图1-35　带凸缘盒形件

如图1-36所示为带凸缘盒形件切边模。该模具采用倒装结构，即凹模板9固定在上模，凸模17固定在下模。工作时，将工序件放入定位板6内，上模下行，内卸料板5压住工序件，同时，外卸料板11也压住工序件的周边废料上，上模继续下行，对工序件周边进行冲切。上模回程，冲切下的废料被外卸料板顶起，制件同时也被内卸料板5顶出凹模刃口，这时可以将制件与废料同时取出。

图1-36　带凸缘盒形件切边模

1—上模座；2—圆柱销；3—弹簧；4，15—卸料螺钉；5—内卸料板；6—定位板；7—制件；8—凹模垫板；9—凹模板；10—导套；11—外卸料板；12—导柱；13—下垫脚；14—固定板；16—下模座；17—凸模；18—下托板；19—下限位柱；20—上限位柱

技巧

被切制件凸缘周边有一定的形状和尺寸要求，为取件更方便，因此采用倒装结构冲压较合理。

该模具凸模、凹模为整体式结构，如需修模周边的刃口时，可整体修磨刃口即可，对于局部刃口有崩刃较严重时，也可用线切割局部加工镶件修补。

该凸模17外形较大，因此固定板14无需加工凸模固定形孔，直接把凸模安装在固定板14上，用销钉定位，螺钉紧固即可。

该制件较大，料厚为1.0mm，制件与周边的废料被同时顶起时，因废料冲切后的变形不会压回在一起，因此无需在外卸料板上安装反推延迟废料顶出装置。

经验

对于中、大型的切边模，通常定位板与凸模的刃口分开，并用圆柱销定位，螺钉紧固。

对于制件凸缘周边形状较为复杂的，通常采用外卸料板对冲切下的废料进行卸料，不宜采用废料切刀将废料切断，因为采用废料切刀将被切断的废料也会卡在凸模上，取出更加困难。

1.4.9　薄壁筒形件横向切边模

如图1-37所示为薄壁筒形件横向切边模。对于薄壁筒形件的底部，如安图1-37（a）中④所示要求筒壁与端面平直时，除了采用常规的车削加工、浮动式旋转切边模加工外，可以用本模具横向切边方法解决。

图1-37　薄壁筒形件横向切边模

①拉深后口部已切边的带底阶梯筒形件　②垂直冲切底部后的制件　③要求冲切底部E—E，切后成尺寸L④已切完底部的制件（底部要清角）1—阶梯筒形件；2—定位芯模；3—切刀；4—固定板；5—垫板；6—带滑动导向标准模架；7—固定螺钉；8—凹模固定板；9—硬质合金凹模；10—定位芯模固定板；11—下模固定板；12，13—定位板

本模具由上、下模两部分组成。上、下模安装在带有滑动导向的标准模架上（图中未详细画出）。下模部分供切边定位用的芯模2、固定板10装配成H7/r6配合，成为一体，无外力作用的情况下是不会变动的，但可以有微量的调整，以适应轴向尺寸变化的需要。定位芯模2与固定板10为自由体，由操作人员掌握使用。

图示为切边前，定位芯模2上已套上切边前阶梯筒形件，放在下模中定位状态，操作时用手扶住带件的芯模固定板与定位板12、13A面贴紧，大拇指在制件的上面轻轻地连压带往后拉的作用力，促使阶梯筒形件在B处靠住，保证定位准确、可靠，不出现间隙为准。正常情况下冲切长度L的误差控制在±0.05mm以内。

经验

切刀3刃口的夹角通常为30°～45°。

对于切割不锈钢料，在实践中，开始用一次切，当发现余料快切断的最后部分，由于废料不能很好地变形而成拉断状况，而影响到切断面质量，所以改成首次切断后留出0.5mm左右的余量，第二次再切掉效果较好。

1.4.10　矩形件涨切式水平切边模

涨切式水平切边模是在压力机滑块的一次行程中，采用从内向外冲切的方式一次性完成对拉深件周边的冲切。该模具由于结构较复杂，制造成本高，因此常用于大批量且制件尺寸精度要求较高件的生产。

如图1-38所示为矩形件涨切式水平切边模。主要用于矩形件端口的修边，工作时，将制件放入凹模17，上模下行，当限位装置1、2与凹模17平面接触后，板9、导向板11以及夹在其间的凸模3、8、21、22等零件就不再下降，而固定在上模座20上的斜楔19则继续下降，斜楔的斜面直接与凸模8、22的斜面接触，推动凸模8、22向外滑动，而凸模8、22又推动凸模3、21滑动，这样，八件凸模共同向四面涨开，与凹模17共同作用将制件的余边切掉。上模回程时，凸模3、8、21、22靠拉簧的作用复位。同时由限位装置2带动脱料钩6、顶板7上升将制件托出凹模后，这时脱料钩6下部的斜面接触到挡块4，脱料钩即离开限位装置2，使顶板7复位。这时靠几粒滚珠5使制件保持在模面上。

图1-38　矩形件涨切式水平切边模

1，2—限位装置；3，8，21，22—凸模；4—挡块；5—滚珠；6—脱料钩；7—顶板；9—板；10，16—垫脚；11—导向板；12—下模座；13—垫管；14—螺钉；15—托板；17—凹模；18—拉簧；19—斜楔；20—上模座

技巧

本结构的主要零件采用凸模拼块，一般均采用斜楔与拼块的相应斜面接触的斜楔滑块机构进行切边力的传递，设计时，根据制件外形的复杂程度，一般可设置4～8个凸模拼块，各个拼块之间应取相同的斜角，一般取10°～20°的斜角进行贴合，以保证各凸模拼块向外涨形及复位运动的同步。

为便于切边前凸模拼块能顺利地进入制件型腔，凸模拼块所构成的轮廓应小于制件内轮廓，而为保证切边的顺利完成，凸模拼块运动至极限位置轮廓应大于制件外轮廓，且轮廓应是封闭的，不应是间断的。

更换垫管，可适用于不同高度的拉深件冲切。

经验

本结构的涨切式水平切边模主要适用于料厚大于2mm，制件外形尺寸较大（拉深高度可深可浅）的无凸缘矩形拉深件的切边。

为保证制件切口平齐，设计时还应注意使各个凸模拼块的冲切同步，即保证斜楔的斜面与几个凸模拼块的斜面同时接触。同时应使凸模拼合严密、刃口平齐，刃口组合的轮廓形状和尺寸与制件一致。

1.4.11　浮动式水平切边模

如图1-39所示为矩形浮动式水平切边模。切边模的凹模5置于顶柱4上，顶柱与套管2成H8/h8配合，作上下垂直运动，制件置于凹模5内，由顶件器7和弹簧19托住，为防止制件变形，制件内装有定位芯18。上模4根限位柱17用于控制凸模15下平面与凹模5的上平面之间的间隙。

图1-39　浮动式水平切边模

1—下模座；2—套管；3—右导板；4—顶柱；5—凹模；6—导柱；7—顶件器；8—导套；9—上模座；10—上垫板；11，20，25—螺钉；12，14，24—圆柱销；13—模柄；15—凸模；16—固定板；17—限位柱；18—定位芯；19—弹簧；21—左导板；22—顶杆；23—顶杆座；26—后导板；27—前导板

（1）工作原理

切边模中的凹模5，除对凸模15作垂直运动外，还在左、右导板21和3及前、后导板27和26的作用下，在水平方向作相对应的三个方向移动，切去制件的周边（见图1-40）。

图1-40　切边运动示意图

当凹模下降向左和向前移动时，切除图1-40（d）中ABC边。

当凹模继续下降向右移动时，切除图1-40（e）中AD边。

当凹模再继续下降向后移动时，切除图1-40（f）中DE边。

当凹模下降到最后位置，向左移动时，切除图1-40（g）中EC边，此时制件的全部周边被切除。

凹模5下降沿左右、前后导板移动切边情况见图1-41。

图1-41　切边凹模运动示意图

（2）凹模的设计

①凹模移动量的设计　如图1-42为盒形拉深件，凹模可在x、y水平方向移动，分四次将制件的边切掉，凹模移动量是否达到要求，可用两张图纸验证，即一张图纸上画出凸模图，另一张图纸上画出拉深件图，将两张图纸叠在一起，作相对移动，如图1-40所示，几次移动下来，就可判断拉深件各边是否全部被切除。由图可知，凹模左右、前后各移动3mm，即可把拉深件周边全部切除。