第2章 冲裁模
2.1 切断模
2.1.1 薄料、窄料通用切断模
如图2-1所示为薄料、窄料通用切断模。
图2-1 薄料、窄料通用切断模
a）模具 b）没有压料板板料剪切情况 c）有压料板板料剪切情况 1—后侧导柱滑动导向模架 2—可调挡板 3—凸模（上切刀） 4—压料板 5、7—导料板 6—支架
本模具安装在行程不大的偏心压力机上使用。使用过程中导柱、导套不脱开，因此模柄与上模座之间未设止动防转装置。如果使用中导柱、导套有脱开现象，则必须加防转螺钉或销。
切断前，根据制件的长度调整挡板2，然后将条料放在支架6上，根据料宽，调节导料板5和7，以保证送料通畅。上模下冲时，压料板4先将条料压紧，接着凸模3将料切断，制件沿下模座的斜面孔落下。本模具能切断长和宽小于50mm、厚小于0.5mm的板料，模具通用性比较好。
剪切模切断材料是沿敞开轮廓分离，对凸、凹模来说是单边剪切，当不用压料板切断时，见图2-1b，刀刃陷进材料，由于上、下刀刃的着力点不重合而产生转动力矩M=Pa，使材料旋转一个α角。此时，刃口压陷区x=（0.5～0.7）t。水平推力T的最大值，可达剪切力P的40%，水平推力T使刀刃偏离原来位置而造成刀刃间间隙增大，甚至使刀刃损坏，被切断的表面产生深的裂纹和明显的毛刺。
在没有压料板的剪切中，对于料厚t<3mm金属，当间隙适当时，其切断表面的表面粗糙度Ra约为12.5～25μm。
当使用压料板剪切时，被切材料的扭转力矩已被防止，见图2-1c，水平推力T亦降低到剪切力P的10%～18%，被切断表面的表面粗糙度Ra约为6.3μm。
2.1.2 通用切断模
如图2-2所示为用于切断厚2mm以下的金属与非金属板料的通用切断模。
图2-2 通用切断模
本模具采用中间导柱导向，通过调节左、右侧面导料板之间距和前后定位板之间位置，可以冲切成各种规格的条料。模具中定位板调整范围为：
后定位板6可调范围为10～50mm。
侧面导料板3可调范围为0～150mm。
前定位板14可调范围为30～150mm。
侧面导料板3可转动成各种角度，因而也可以当切角模使用。
2.1.3 厚板料敞开式简易剪切模
如图2-3所示为用于剪切厚10mm宽100mm纯铜板用剪切模。
图2-3 厚板料剪切模
1—可调导料板 2—导向块 3—下模座 4—上模座 5—切断凸模（切刀） 6—凹模 7—托板
由于产量不大，故本模具采用敞开式模具结构，切断凸模5设计成门式斜刃结构，两边伸出一定长度用于导向，刃口采用3°斜刃，有利切断厚料减小冲裁力，还可以用于小压力机上加工。通过可调导料板1之间距离，能剪切小于100mm宽的板料。
2.1.4 半敞开式棒料切断模
如图2-4所示为半敞开式棒料切断模。
本模具由起切断作用的工作零件凸模、凹模、送料导筒和挡柱（定位）等零件组成。工作时棒料由人工经导料筒14送入模具，挡柱4限位，凸模8和凹模12由于压力机滑块的作用，将料切成一定长，并从下模中落下。
图2-4 半敞开式棒料切断模
a）模具 b）被切断后的短圆柱端面情况（x为圆度差；y为不平度；φ为切断面歪扭角度）
本模具上下模虽是独立的两部分，但冲压过程中，凸模是在下模支座13和挡座3的导向下工作的，因而起着半敞开式作用。为便于切断料的下落，切断凸模的厚度基本上就等于切断料的长度。切断后的短圆柱，断面比较粗糙，端面与轴中心线不能保持垂直，带有一定斜度（见图2-4b）。若切断的短圆柱用作冷挤等毛坯，要求圆柱面与面平行度较高，须增加镦平工序将端面压平后再进行冷挤压加工。
2.1.5 封闭式棒料切断模（一）
如图2-5所示为用于大批量生产的封闭式棒料切断模。
上模部分就一个压头18，依靠它在压力机滑块的作用下，推动下模的滑块和活动切刀，完成切断动作。下模的固定切刀26紧固在立柱25内，并通过送料管24调整其前后位置，特别在刃磨之后，须调整保持其合理间隙。活动切刀19装在滑块10内，滑块可以沿立柱上下滑动。自由状态下，滑块被弹顶器顶起，使活动切断模19与固定切断模26对齐，棒料经送料管24送入，靠顶杆15挡料，上模下行，压住垫板17带动滑块和活动切刀与固定切刀之间产生相对运动，将棒料切断。同时推杆13与斜楔12的斜面接触，弹簧8被压缩。当滑块被压至活动切刀与立柱下面的出料通孔对齐时，弹簧8的作用通过螺柱11将切断后的棒料弹出。上模上行，滑块由弹顶器复位。
为了保证剪切面平整一些，棒料与固定切断模、活动切断模之间的活动量不可太大，但从便于送料考虑，该活动量应大一些，实际应用时剪切口平面的间隙≤0.2mm；固定切刀与棒料的间隙为0.1mm；活动切刀与棒料的间隙为0.2mm。切刀可采用Cr12MoV钢或硬质合金制造。
图2-5 封闭式棒料切断模（一）
1—下模座 2、3、4、6、21、30、31—螺钉 5—压板 7—调整套 8、27—弹簧 9—套筒 10—滑块 11—螺柱 12—斜楔 13—推杆 14、22—螺母 15—顶杆 16—橡皮 17—垫板 18—上模压头 19—活动切断模（活动切刀） 20—顶板 23—棒料 24—送料管 25—立柱 26—固定切断模（固定切刀） 28—托板 29—螺母 32—罩
本结构适用于切断棒料，并且必须使用直径公差较为严格的棒料生产，否则会引起送料不方便而影响生产。
2.1.6 封闭式棒料切断模（二）
如图2-6所示为冷挤压毛坯用封闭式棒料切断模。
图2-6 封闭式棒料切断模（二）
棒料由导管的进料口送入，由顶杆6定位。上模下行时，凸模10压滑块9向下运动，由套筒5兼切断模与导管兼切断模8将棒料切断。滑块9继续下行，顶杆6在楔块3斜面的作用下，将制件顶出，上模回升，滑块9在弹顶器的作用下复位。本模具的工作原理与基本结构相同于图2-5。只是用于更小的棒料切断和结构更为简单紧凑。
2.1.7 复合导向式棒料切断模
如图2-7所示为短棒料复合导向切断模。用来加工冷挤压件毛坯落料。
本模具采用对角滑动导向模架，切断凸模2较长，工作部分为半圆弧，下口稍大，在切断棒料前，凸模与凹模和定位板之间也有一个导向作用，加上模架的导向作用，形成复合导向，从而可以在冲制时稳定凸模不变形，因此可以切断直径20mm以下的短棒料。本模具凸模磨损后可以先不修磨，将凸模拆下后翻转180°使用另一个面。
图2-7 复合导向棒料切断模
1—定位板 2—切断凸模 3—凹模兼导料板
2.1.8 圆棒件自动切断模（一）
如图2-8所示为棒料自动切断模。
本模具对棒料的直径公差要求较严，否则不能保证自动送料畅通稳定。必要时将切断模2、3按棒料直径种类做出备件，供不同需要使用。
工作时，棒料通过停料管的中心孔放到切断模的刃口处，上模下行时撞头9下压圆头钉6，通过滑块5带着活动切断模2下移与固定切断模3相搓将棒料切断；同时斜楔11迫使滚轮18带动送料管14右移，棒料与送料管14内的钢球打滑。上模回升时，滑块5在弹顶器（图中未示）的作用下带着活动切断模2复位。在弹簧16的作用下送料管14带着棒料左移（此时送料管14内钢球在弹簧的压力下将料夹紧）。同时停料管13内的钢球与棒料打滑完成送料工作。
图2-8 圆棒件自动切断模（一）
2.1.9 圆棒件自动切断模（二）
如图2-9所示为棒料自动切断模。适用于切断ϕ7mm以下圆棒料的，长度为30～42mm。工件长度用定长螺钉17调整获得。根据需要只须将左右切断模镶块4、7，卡头9和定位块设计成一套内径大小不同的零件。就可以使本模具通用。
工作时，先人工将棒料经卡头导孔送入到一定位置，上模下行时，左右斜楔压滚轮21使弹簧23压缩带动滑块20向左移动，固定架10、12卡紧棒料同时移动。上模继续下行，上模C面压下模B面滑动块5下移，使左切断模镶块4相对右切断模镶块7搓切将棒料切断。上模回升时，在弹顶器1的作用下，滑动块5上移，弹簧23迫使固定架10、12回位，此时卡头9夹紧棒料不动。
图2-9 圆棒件自动切断模（二）
1—弹顶器 2—顶杆 3—左侧固定座 4—左切断模镶块 5—滑动块 6—右侧固定座 7—右切断模镶块 8—固定架 9—卡头 10、12—固定架 11—螺塞 13—定位固定块（4件） 14—固定架 15—定位钉 16—托板 17—定长螺钉 18—导板 19—滑动板 20—滑块 21—滚轮 22—导板 23—弹簧 24—弹簧托板 25—下模座 26—左右斜楔 27—上模座
2.1.10 三角刃口管子切断模
如图2-10a所示为凸模采用三角形刃口的管子切断模。切断前，管子放在凹模的半圆槽内定位，上模下行，压料板与管子外形相吻合的部分将管子夹紧压住，上模继续下行，尖角刃口凸模首先接触管子从点开始逐渐延伸，此时会使管子上部被压出微小压痕（见图2-10b）的情况下，随着切断凸模不断下行将管子切断。切下的环形废料通过凹模落下。管件通过下一个制件的送进被推出凹模。
图2-10 三角刃口管子切断模（示意图）
a）管子切断模 b）三角形刃口开始接触管子时的情况
2.1.11 曲线形刃口管子直切断模
如图2-11所示为凸模采用曲线形刃口对管子进行直切的切断模。
本模具可供切断一定直径而长度不同的管子，待切断的管子穿过侧导板13、14的定位孔，送至定位块12，当压力机滑块下行时，斜楔6推动左右凹模8向中心夹紧管子，然后再由切断凸模5开始切断。切下的管子掉在下模座上面两角铁11之间，随第二次管料送进时将它推出去。
定位块12在角铁11上前后可调，以适应切割不同L长度的管子。
管子切断过程见图2-11b所示，由于切割时，管子上端有压凹现象，因此，凹模要做成微桃形，如图2-11b中的①图所示，以减小管子的压凹。切断凸模工作部分为曲线形状如图2-11b中的③图所示（仅举例），对于管子外径为8～35mm，管壁厚1～3mm切刀宽度常取≤3mm；刀尖做成宽2mm，张角为30°的尖劈，后部为曲线形，该曲线形状要考虑使切屑（废料）力求向外形成，以减小压凹；切断凸模（切刀）应有足够强度；易于磨削加工。
图2-11 曲线形刃口管子直切断模
a）模具 b）管子夹紧状态与切断过程 ①—管子夹紧状态 ②—管子切断过程 ③—切断凸模形状举例之一 1—模柄 2—上模座 3、9—垫板 4—凸模固定板 5—切断凸模 6—斜楔 7—卸料板 8—凹模 10—下模座 11—角铁 12—定位块 13、14—侧导板
2.1.12 管子斜切断模
如图2-12所示为管子斜切断模。适用于薄壁金属管的切断。
对开凹模一半固定，另一半可在二侧轨道内滑动。管子切断前按图示箭头方向送入，上模下行，由斜楔2推动活动凹模1夹紧管子，使管坯上部略有变形凸起，以免切断开始阶段产生凹陷、压扁现象。切断后按下手柄5，第二次送料时推出制件。管子斜切一般采用铣削方法，以冲代铣提高工作效率，操作安全。
图2-12 管子斜切断模
2.1.13 方形管切断模（一）
如图2-13所示为用一薄片凸模切断方形管的简易模。
图2-13 方形管切断模（示意图）（一）
切断前方形管放在凹模槽（设计制造成与方形管吻合）内定位，上模下行，由弹压板压紧方形管，上模继续下行，切断凸模前端尖角部分先冲穿管子上部，接着依次切割管子的侧面和底部。凸模在槽内的精确配合保证了模具稳定可靠地进入凹模。
2.1.14 方形管切断模（二）
如图2-14所示为无缝方形管切断模。
图2-14 方形管切断模（二）
a）制件（方形管，切断长度L不等） b）管子切断过程 c）模具 d）切刀7的形状尺寸 e）凹模型腔尺寸 f）凹模工作侧面
工作时，方形管插入由活动凹模8与固定凹模11组成的型腔内，长度由定位块沿定位杆可伸缩定位确定（图中未表示），压力机滑块下行，斜楔2首先接触活动凹模8，使之与固定凹模11沿上下各两个导销导向下闭合，此时被切方形管坯受到夹紧定位，上模继续下行，切刀7挤切入管材（见图2-14b），进入A区，废料随切断刀向方管内壁卷曲。滑块继续下降切断刀进入B区，此时剪切下来的废料受切断刀α角的作用，由管内向外翻转，继而进入C区，直至下死点管材完全分离。当压力机滑块返程至上死点，活动凹模8在弹簧9的作用下左移复位，使凹模8、11之间分开。
工作零件主要几何参数：
1）件7（见图2-14d）的外形，取H>方管对角线2mm，α=52°，t=20+0.01mm，α1=90°，C=3mm。选用CrWMn材料，硬度60～63HRC。
α角大小，有很大影响。α角太大，被剪切的废料就不能实现由管内向管外翻转。α角太小，切断刀的强度、刚度下降，剪切过程加长，压力机的行程要大，还会影响模具的结构，所以α角值取52°较为适宜。
2）活动凹模8、固定凹模11（见图2-14e）型腔，B1=B2+0.5mm。
在切断刀进入A区之前，管材受到挤压产生微量的弹性变形，此时管材截面呈菱形，这样可使切断刀在挤切入管材时有足够的刚度，防止管材口部下塌。
3）活动凹模8、固定凹模11（见图2-14f）的工作侧面，应留出凸台，使剪切的废料能顺利排出。否则废料被挤在工作侧面内会影响活动凹模8的工作。
2.1.15 角钢切断模
如图2-15所示为用于角钢的切断模。
图2-15 角钢的切断模
使用本模具，在凸、凹模有效刃口范围内，对各种规格角钢均可切断。本模具具有一定的通用性。
挡料装置1可在一定范围内调节，以适应各种长度。切断时，坯料由压料板5压紧后切断，断面较为平整。
2.1.16 槽钢切断模
如图2-16所示为槽钢切断模。
图2-16 槽钢切断模
a）模具 b）切断过程 1—模柄兼上模座 2—切断凸模 3—切断凹模垫片 4—凹模 5—下模座 6—凸模压板
本模具结构简单实用。工作时，上模下行，切断凸模2的下端部首先接触放在凹模4内的被切槽钢底边，并将底边切断。上模继续下行，利用凸模的两斜边将槽钢的两侧边切断。三片废料从下模座漏料孔落下。
切断不同规格的槽钢，只需更换凸、凹模。本模具未设挡料装置，可根据生产需设置。
2.1.17 非规则型材切断模（一）
如图2-17①所示为非规则型材切断模。
型材在内外凹模的支持下，经挡料装置的控制，由薄片凸模将其切成一定长度。对于不同型材，模具工作部分的形状见图2-17②。由于其型面比较复杂，切断模常设有内凹模和外凹模，既作为工作零件又对型材起到支持作用，使型材处于完全定位下然后切断，保证切断质量。
图2-17① 非规则型材切断模（一）
1—切下废料 2—型材 3—凸模 4—内凹模 5—挡料装置 6—外凹模
图2-17② 切断各种型材的模具工作部分
1—切断凸模 2—内凹模 3—外凹模 4—型材
2.1.18 非规则型材切断模（二）
如图2-18所示为非规则型材切断模。
工作时先将型材置于固定凹模2及活动凹模7内，定位块3控制切断的型材长度。在压力机工作行程时，模柄8推动活动凹模7和固定凹模2相互搓动，将型材切断。活动凹模7和固定凹模2上的型孔按型材的尺寸加上0.3～0.5mm的间隙。如果型材直线度误差较大，间隙还应适当加大。
图2-18 非规则型材切断模（二）
1—压板 2—固定凹模 3—定位块 4—支架 5—凹模框架 6—盖板 7—活动凹模 8—模柄
2.1.19 非规则型材切断模（三）
如图2-19所示为非规则型材切断模。
本模具可两用：
1）模具图上装配尺寸251-0.2-0.3mm供保证工件252.50-0.5mm尺寸切断用。
2）供型材XC753—1下料切断用。但必须在压力机台面上另加长度定位装置。
凸模6、凹模3、压料板4上均带有与型材XC753—1形状尺寸相应的槽，可避免冲切时型材受力变形。
图2-19 非规则型材切断模（三）
1—垫块 2—螺钉 3—凹模 4—压料板 5—凸模固定板兼模柄 6—凸模 7—弹压板 8—垫板 9—托板 1O—定位销 11—接板
图2-2O 角钢端头冲切模
a）模具 b）冲端头过程 1、6—挡料器 2、5—凸模 3、4—固定板 7、8、9—凹模镶块 1O—托架
2.1.20 角钢端头冲切模
如图2-20所示为用于角钢端头冲切修正的模具。角钢的每一端需分两次进行冲切。
图示位置是冲切角钢的左端，冲切右端时冲模需调转180°重新安装，同时托架10也需重新安装。
冲切时，先在右边模槽上冲下角钢的水平边缘，见图2-20b中Ⅰ，然后在左边模槽上冲去垂直边缘，见图2-20b中Ⅱ其宽度等于角钢的厚度。
左右各用两对弹簧挡料器1、6，能保证冲模两面工作时都可以进行挡料。挡料器6同时也起反侧作用。
凹模由三块镶块7、8、9组成，配入到下模座中固定牢。凸模2、5分别固定到固定板3、4中，便于刃口间隙调整、制造和维修。