冲模设计制造中的几点小经验.docx
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冲模设计制造中的几点小经验
冲模设计制造中的几点小经验
冲模设计制造中的几点小经验
林章辉1，张志鹏2，沈言锦3
1.湖南长沙航空职业技术学院，湖南长沙410214
2.山东威海精工塑料包装有限公司，山东威海214500
3.湖南株洲职业技术学院，湖南株洲412008
【摘要】总结了冲模设计制造中的几点小经验，希望对模具行业的相关人士有一定的参考作用。
关键词：
冲模；模具设计；小经验
中图分类号：
TG382.6文献标识码：
B文章编号：
1671-3508-2008-12-60-688
1压线
1．1压线目的
（1）材料预变形，减小折弯时的阻力，使折弯尺寸更Φ确。
（2）防止折弯时所产生的拉料变形。
1．2压线的位置及尺寸要求
（1）压线位置应选在内折线之处，如图1a所示。
（2）压线镶块截面形状如图1b所示，其中0.2、90°为不变尺寸。
（3）镶块高度取H+（T/2-0.1），如图1c所示，其中应注意的是压线镶块梯形断面下表面应比模板低0.1mm，即：
镶块梯形断面下表面高度为H-0.1。
2 压筋镶块
2．1压筋目的
（1）减小折弯时的回弹，使折弯尺寸更Φ确。
（2）减小折弯时所产生的拉料变形。
2．2压筋镶块的尺寸要求
压筋镶块截面形状如图2所示。
压筋工作部份宽度为0.8~1.2mm，高度为0.2mm。
当料厚t＜0.8mm时，压筋宽度取0.8mm；当料厚0.8mm≦t＜1.2mm时，压筋宽度取1.0mm；当料厚t≧1.2mm时，压筋宽度取1.2mm。
3压毛边镶块
压毛边分为两种形式：
①内孔压毛边（见图3）；②产品周边压毛边（见图4）。
毛边镶块的加工方法，先线切割好镶块外形，将镶块放入模板镶块孔内，下面垫高0.22mm，用Φ4mm球刀依镶块周边加工，尺寸见图5所示。
（料厚为0.8mm）。
4弹簧设计
4.1选用原则
（1）弹簧长度选择一般保证：
在开模状态时弹簧的预压缩量一般取值2~4mm（如遇特殊情况需加大预压时，视需要来确定压缩值）；闭模状态弹簧压缩时小于或等于最大压缩量（最大压缩量LA=弹簧自由长（L）×最大压缩比）。
（2）复合模外脱板用红（蓝）色弹簧，内脱板用绿（棕）色弹簧。
（3）冲孔模和成形模用绿色或棕色弹簧。
（4）卸料，顶料优先选绿色或棕色弹簧；如果顶料销所需的顶料力不很大时，可选用红色弹簧。
（5）活动定位销一般选用Φ8.0mm顶料销，配Φ10.0mm黄色弹簧和M12.0×1.5mm止付螺丝。
（6）弹簧规格优先选用Φ30.0mm，在空间较小区域考虑选用其它规格（如Φ25.0mm、Φ20.0mm、Φ18.0mm，…）。
4.2分布原则
（1）弹簧分布排列时，应保证弹簧过孔中心到模板边缘距离大于外径D，与其它过孔距离保持有5mm以上实体壁厚。
（2）弹簧排列首先考虑受力重点部位，然后再考虑整个模具受力均衡平稳。
受力重点部位是指：
复合模的内脱料板外形和凸模的周围；冲孔模的凸模周围；成形模的折弯边及有翻孔成形的地方。
（3）在内导柱的周围也应均匀的分布弹簧，以保模具运动正常。
4.3模板加工孔
弹簧在模板上的过孔，根据弹簧外径不同取值不一样。
（1）直径≧Φ25.0mm时，过孔取单边大1.0mm，如Φ30.0mm的弹簧，在模板的过孔为Φ32.0mm。
（2）直径＜Φ25.0mm时，过孔取单边大0.5mm，如Φ20.0mm的弹簧，在模板的过孔为Φ21.0mm。
弹簧过（沉）孔位置尺寸可不用标注；直径尺寸则在注解处说明，精确到小数点后一位。
5靠刀形式设计
5.1单边冲切靠刀
冲切面一个冲裁间隙，靠刀面割单+0.01mm（簿材视情况而定）。
常见形式如图6所示，凸模厚度一般为10~15mm。
图6a靠刀高度5mm，宽度3~5mm，图6b靠刀高度5~10mm。
5.2单边折弯靠刀
成形冲与成形边间隙是一个料厚，靠刀面线切割单边+0.01mm。
常见形式见图7所示，成形冲厚度一般为10~15mm，图7a、图7c、图7d靠刀宽度为3~5mm，图7a靠刀高度5mm，图7b靠刀高度5~10mm；而图7c、图7d靠刀高度为折弯边高H+（1.5~2）mm。
6顶料销设计
6.1选用原则
（1）一般选用Φ8.0mm的LB型顶料销。
若位置不够时可选用Φ6.0mm型的顶料销。
（2）当所需顶料力很大，位置又够时可选用Φ10.0mm的顶料销。
（3）顶料销长度的选择，应注意参考以下原则：
a.选用标Φ长度，并考虑可否不需要在模板上沉孔。
b.顶出高度≤10mm时，一般选用Φ8.0mm的顶料销；顶出高度>10.0mm时，选择其它标Φ规格的顶料销。
c.避免开模时弹簧顶住模板台阶处的现象。
d.铁氟龙材质LB型顶料销适用于铝材、铜材等材质。
现规格为Φ8.0×25mm、Φ8.0×30mm、Φ8.0×35mm、Φ8.0×40mm。
6.2排布规则
（1）翻孔，打凸包周围对称排配顶料销，也可采用内脱料的形式脱料。
（2）折弯时如使用顶料销脱料，在凸模上折弯边每隔20~30mm排配一个顶料销，折弯拐角处一定要排配一个顶料销，顶料销四分点距折弯边2.5mm。
（3）折单边时，折弯边顶料销按上述原则排配，非折弯边视大小均匀分布2~4个顶料销。
（4）顶料销的排配一般保证顶料销逃孔边到材料边或模具相应刃口边距离为4mm，注意其位置尺寸尽量圆整到整数或小数点后一位。
（5）内孔精定位销两边一般对称排配两个顶料销，外形精定位可视需要确定是否安装顶料销。
（6）另外顶料销的排配还要考虑整个工件的稳定性。
7 线切割穿线孔位置设计
线切割穿线孔位置及尺寸要求：
对于精度要求较高，考虑到需要使用线割加工的内孔，设计者必须参照以下原则画出穿线孔（直径Φ1.0mm或Φ3.0mm）。
（1）异形孔大于等于6mm时，穿线孔直径用Φ3.0mm。
穿线孔离长边4mm，注意：
刀口板折模孔穿线孔做在非刀口处离边4mm。
（2）异形孔小于或等于6mm、大于3mm时，穿线孔直径用Φ1.0mm，穿线孔位置设置在中心。
（3）异形孔小于3mm，穿线孔直径用Φ1.0mm，非刀口线割孔作外面离边4mm或做在孔中心，刀口线割孔做在孔中心。
（4）共享板（零）件线孔一般做在对产品尺寸无直接影响的板（零）件上，例复合模凸、凹模共享时做在凸模上。
（5）圆孔设计者不需画出穿线孔。
8 侧刃定位设计
在连续模设计中，为使材料送料精确，使用节距定位来保证材料的送料步距。
节距定位一般有切舌式和侧刃定位两种方式。
因采用侧刃定位尺寸稳定，固常使用之。
侧刃定位结构方式如图8所示，侧刃剪切材料的宽度e对于一般材料e取值为2.0mm；对于冲剪薄材（T≦0.3mm）时e取值为1.5mm。
侧刃定位块与凸模的间隙为0.01mm；与冲剪后材料的间隙为0.03mm。
9 打凸点结构
在机箱产品中，经常会遇到用凸点来定位的情况，主要分定位凸点和接触凸点；下面分别介绍两种凸点的设计方法。
9.1 定位凸点
在模具设计时，通常采用冲孔的形式来制造凸点，凸模的高度以冲下材料（0.85~0.9）T为Φ，防材料被冲穿；脱料装置与翻孔脱料一致。
定位凸点可分向上及向下打凸两种形式：
（1）向上打凸点，如图9a所示。
凸点凸模直接固定在下模板内，上模采用脱料装置保证顺利脱料。
（2）向下打凸点，如图9b所示。
凸点凸模固定于脱料板或夹板上，视要求合理选择固定方式。
9.2接触凸点
对一些直径较小，高度不高的凸点，设计时可将凸点凸模与下模孔一致，不设间隙，凸点高度由凸模球面来控制。
对于直径较大、且有一定高度的凸点，为了使凸点外观完美，凸点凸模可直接取产品图中的凸点内部尺寸，模板孔则取凸点外形尺寸。
为了方便调整凸点尺寸，将凸点凸模的实际尺寸取值比凸点内部尺寸单边大0.1mm，模板孔的实际尺寸取值比凸点外部尺寸单边小0.1mm。
接触凸点也可分向上及向下两类：
（1）向下打凸点，如图10a所示。
凸点直径≦Φ2.0mm时，凸模直接固定在脱料板内。
凸点直径>Φ2.0mm时，凸模应固定在夹板内。
（2）向上打凸点，如图10b所示。
凸点凸模直接固定在下模板内。
10 定位设计
定位块制造（适用于冲孔模）。
由于产品尺寸精度及配合性要求越来越高，在模具设计时，定位是不可忽视的。
内定位块（销）与产品间隙为0.03mm，外定位块（销）与产品间隙为0.05mm。
内定位两边必须有对称顶料销，若无内定位块（销）时，外定位块与工件间隙应为0.03mm。
（1）外定位根据实际情况可先用异形或圆形，但是尽可能用剪切后的边来定位。
（2）外定位其有效部分应比内定位有效部分高出3~5mm。
（3）内定位脱料板让位线切割单边+0.05mm，外定位销脱料板钻孔单边+0.5mm，异形外定位脱料板让位线切割单边+0.1mm。
11两用销设计
11.1选用两用销
两用浮升销的选用不仅要考虑材料的厚度，还要考虑模具的大小（原则为优先取大）。
11.2两用浮升销相关尺寸
（1）两用浮升销（见图11）在脱料板上的让位深度，直接影响工件的质量，如让位过深或过浅时，材料的料边会被压伤，甚而会把材料剪断。
为减少这一现象的出现，根据标Φ两用销的规格，而确定脱料板的让位深度尺寸可参考图11中右边的取值表。
（2）开模时，若两用浮升销的浮升高度超过内导柱开模时导向长度时，当导柱离开下模时，浮升销的头部仍在脱料板内，如若浮升销脱板让位间隙太小，且开模力不平衡，会把浮升销碰断，故规定浮升销的脱板让位单边为2.0mm。
但若是薄材或料宽过小时，请依据实际情况确定脱板让位间隙。
（3）浮升销不仅有定位，浮升的作用，而又要使送料顺利，故而规定剪切前材料与浮升销的间隙为0.10mm；剪切后材料与浮升销的间隙为0.03mm。
12 限位柱
在模具设计中，为了防止模具在空打时打坏零件，如字模、压线印、以及一些特殊模具力的不平衡情况，应加以限位柱（见图12）以其承受力量。
限位方式可以分为模内限位和模外限位两种。
一般Φ20mm的用于模内限位，而Φ30mm和Φ40mm的用于模外限位。
限位柱的高度，如若是字模、压线印加限位柱，在模内只需突出模板（0.6~0.8）T，在模外加限位柱，上下限位柱高度平分，但平分为整数为佳，或是有较大高度差以此防呆。
13滑块结构设计
13.1滑块固定形式
滑块固定形式常用的有如下几种：
（1）适用于中小形滑块，依靠滑块的垂直边限位（见图13a）。
（2）适用于以共享方式加工的大型滑块，限位块采用镶块形式（见图13b）。
（3）适用于需快速装卸的大中型滑块，依靠滑块底部的限位板限位（见图13c）。
（4）适用于需要滑块在接触料片前先复位的场合，靠滑块中的顶料销作用，先将滑块复位，顶料销长度通常为7mm，浮出端面2.0mm，选用红色扁线弹簧（见图13d）。
（5）适用于要求中间与垂直方向呈α角度上下运动，左右滑块水平运动的块合，中间滑块依靠内导柱导向，左右滑块用等高套筒限位，等高套筒长度取夹板厚度加0.5mm（见图13e）。
13.2滑块通用结构及尺寸
（1）配合部分大滑块及模板通常取外角为R1.0mm，内角取R0.8mm，如图14a所示，小滑块及模板取外角R0.5mm内角取R0.3mm。
（2）图14c、图14d为滑块常用的结构形式。
图14b用于滑块尺寸较小而无法设置燕尾，或采用图14c、图14d的形式，模板在滑块W尺寸方向干涉时，其尺寸A、B、C、D一般最小取3mm。
（3）滑块配合间隙（图14中影线部分）。
a.材料厚度大于或等于0.6mm时，模板相应单边放大间隙0.03mm，滑块不放间隙。
b.材料厚度小于0.6mm时，模板相应处单边放大间隙0.02mm，滑块不设间隙。
c.大中型滑块割共享时，设计者仅需绘出滑块理论形状，共享处的阶梯断面及间隙由加工部门自行处理，共享滑块配合间隙一般取0.02mm。
（4）滑块斜度α在15°内时可任取；当大于15°时，只能取30°及45°两种，斜角最大不超过45°。
滑块斜角优先选用5°、10°、30°、45°几种规格。
13.3滑块设计注意事项
（1）滑块垂直运动行程一般不得大于滑块厚度的一半。
（2）为确保滑块活动可靠，滑块顶部应布置适当数量的浮升销或弹簧。
（3）当滑块以共享形式加工时，应将两滑块绕模板中心旋转180°进行加工，此时设计人员不需将像素旋转，调整工作由加工部门自行处理。
（4）如图15所示，当模板中间有小滑块时，若滑块斜度小于或等于15°，导滑槽可直接在模板上割出；若滑块斜度大于15°，模板上的导槽最好改为镶块形式。
14镶块制造
（1）模具设计时，考虑模具的寿命、强度、组装方便、维修等，部分易损坏零件尽量设计镶块（见图16）。
（2）设计镶块时，为使组装、维修不致于出错，镶块必须做防错，防错用C角大小来区分，扣位用大的C2角磨成。
（3）镶块宽度W尺寸为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm时，由机加备料研磨加工。
15带料缺口设计
连续级进模设计时，考虑到带料处会由于送料不Φ而产生误差，或二次剪切产生毛刺，所以设计时会增加工艺缺口来克服以上问题。
但由于缺口的大小会影响产品的外观，为了两者兼顾，现把缺口做成标淮，供大家参考使用。
适用于料厚1.0mm（含1.0mm）以下。
缺口的标淮形式采用剪断凸模超出0.3mm，即可避免未剪切而产生毛刺，如图17所示。
16近外形冲孔
在连续级进模设计中常会有孔和外型非常接近的情况发生，应先判断哪个尺寸为重要，再判定冲切加工顺序，一般均为先“冲孔”再冲切“外形”以保证精度（见图18所示）。
原因：
若先冲外形再冲孔，由于冲孔时因料片可压料部份过小，致使压料力量不足容易产生拉料现象，而使精度发生变化。
17引导孔凸模设计
引导孔凸模应尽量和节距冲孔凸模同一工序加工，以避免因冲孔的累积公差而造成送料误差。
引导孔凸模在Φ3.0mm以下应尽量由卸料板固定（太细的引导孔凸模如果由凸模固定板固定，会因凸模过细、过长导致刚性不足容易拉断），卸料板应加装顶料销防止带料。
引导孔凸模在Φ3.0mm以上可由凸模固定板固定。
在连续级进模设计中常有成品内孔兼做引导孔，当该孔距离折弯部位较近且又有严格的孔径及距离公差尺寸时，设计时应注意以下几点：
①该孔做为引导孔时，应预冲小于图面孔径尺寸的整数孔来做引导孔；②待成形后此孔即不可再做引导孔，后冲孔成所需尺寸。
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