九大财神像的特征

書名：沖壓模具結構設計技巧
作者名：金龍建編著
本章字數： 7948字
更新時間： 2020-04-29 15:05:40

1.4　切邊模

1.4.1　分段沖切模

對于外形尺寸較大的制件，大多采用分段沖切。分段沖切在多工位級進模上也是不可缺少的一種沖壓工藝。比如說，對于制件的幾何形狀或成形工藝較復雜的，均采用分段沖切。以下對單工序模具進行舉例說明。

如圖1-22所示為平板制件圖，從圖中可以看出該制件的幾何形狀復雜，外形長為520mm，寬為320mm，如采用復合模，容易導致凹模變形。因此，分為兩個工序沖切的單工序模具較為合理，工序圖如圖1-23所示，第1工序先沖出如圖1-23（a）的陰影部分，接著再沖切第2工序剩余如圖1-23（b）所示的陰影部分廢料。

圖1-22　平板制件圖

圖1-23　平板工序圖

如圖1-24、圖1-25所示為平板分段沖切的模具結構。這兩個工程的模具結構基本相同。工作時，上模下行，卸料板首先緊壓毛坯，上模繼續下行，凸模的導向部分先進入凹模，接著再進行沖切。

圖1-24　第1工程分段沖切模具結構

1—上模座；2—固定板墊板；3，5—凸模；4—彈簧；6—卸料板；7—固定板；8—卸料螺釘；9—小導柱；10—導柱；11—凹模板；12—圓柱銷；13—凹模墊板；14—下模座；15—下墊腳；16—限位柱；17—下托板

圖1-25　第2工程分段沖切模具結構

1—上模座；2—小導柱；3—卸料螺釘；4，8，10—凸模；5—固定板墊板；6—固定板；7—卸料板；9—圓柱銷；11—彈簧；12—導柱；13—凹模板；14—凹模板墊板；15—限位柱；16—下模座；17—下墊腳；18—下托板

技巧

從圖中可以看出，分段沖切為單面沖切，存在較大的側向力，為避免側向力的存在，該凸模也是采用有導向部分的結構形式。

該制件分段的接縫處有如下兩種結構。

①在尖角處分段如圖1-26（a）所示，從圖中可以看出，第1工程沖切的凸模與第2工程沖切的凸模有重合相交的部分，通常稱為過切（過切的部分一般為0.5～1.5mm）；

圖1-26　分段沖切過接的結構示意圖

②在直邊的中部通常采用水滴狀結構，如圖1-26（b）所示，在第1工程沖切的凸模端部制作成帶有水滴狀的凹槽（其凹槽的缺口深度一般在0.5mm以內），接著第2工程的凸模過接多一點（一般過接的直線部分為0.5～1.5mm，但必須在第1工程已沖切水滴狀的凹槽內）。

使用水滴狀，沖壓出的制件不易出現毛刺，而有微小的錯位也不易看出。

經驗

采用分段沖切可使模具的強度大大提高。

采用水滴狀沖切的優點為交接縫部位的凸、凹模轉角處可采用圓弧連接，不再是尖銳的尖角，從而增加模具的使用壽命。

1.4.2　平板件雙面沖切模

從圖1-27（a）中可以看出該制件外形長500mm，寬也是500mm，有兩個邊為直面，而另外兩個邊由18個R15和36個R5的圓弧組成。經分析，兩直邊直接由裁剪機下料，而另外兩邊則由一副切邊模進行沖切。

圖1-27　平板件雙面沖切模

1—上模座；2—固定板墊板；3，10—凸模；4—小導柱；5—卸料螺釘；6—固定板；7—彈簧；8—卸料板；9—圓柱銷；11—導套；12—導柱；13—限位柱；14—下墊腳；15—凹模墊板；16—凹模板；17—擋料銷；18—下托板；19—防側向力擋塊；20—鍵

如圖1-27（b）所示為平板件雙面沖切模。工作時，上模下行，卸料板8首先緊壓毛坯，上模繼續下行，凸模先進入防側向力擋塊19，接著再進行沖切兩邊余料，使沖下的余料從下模座的漏料孔中漏出。

技巧

該結構采用防側向力擋塊進行導向，因此凸模無需設計成帶導向部分的結構，可方便刃磨、維修。

因制件板料較厚，沖裁力大，為模具在沖裁時更穩定，在防側向力擋塊19的后面設置鍵20進行擋料。

經驗

防側向力擋塊19的高度應高出凹模板的平面5～10mm，在條件允許的前提下，其寬度要大于高度。

鍵的深度一般取5～8mm。

1.4.3　無凸緣筒形件帶壓料垂直切邊模

如圖1-28所示為無凸緣筒形件帶壓料垂直切邊模。為便于垂直切邊，在未切邊前，筒形件口部為有凸緣（見圖1-28毛坯圖），而切邊后筒形件口部仍留有微小的凸緣（見圖1-28制件圖中的A部放大圖）。工作時，將制件放入凹模，上模下行，凸模的導向部分圓弧處首先進入毛坯（切邊的前一工序件）口部，上模繼續下行，卸料板5將毛坯上的凸緣壓住再進行切邊。上模回程時，卸料板將切下的環形廢料彈壓卸下。

圖1-28　無凸緣筒形件帶壓料垂直切邊模

1—帶模柄上模座；2—卸料螺釘；3—固定板；4—彈簧；5—卸料板；6—凹模固定板；7—凹模；8—下模座；9—凹模墊板；10—制件；11—凸模

技巧

該模具凸模11、凹模7均為鋒利的刃口。

為方便沖切下的制件能順利地出件，其凹模與普通沖孔的凹模相同，漏料孔設計成錐形或用臺肩過渡。

經驗

凸模導向部分用直線與圓弧連接，當制件直徑小于50mm時，其直線部分取2～6mm；當制件直徑大于50mm，而小于150mm時，其直線部分取5～15mm。

1.4.4　無凸緣筒形件帶廢料切刀垂直切邊模

如圖1-29所示為無凸緣筒形件帶廢料切刀垂直切邊模。該模具采用倒裝結構，凹模10安裝在上模，凸模2及廢料切刀13安裝在下模。工作時，將毛坯（前一工序已拉深帶凸緣的工序件）套入導正銷11上，上模下行，上模的導套首先導入下模的導柱，接著頂件器5首先壓住筒形件的底平面，上模繼續下行，對制件進行切邊，廢料切刀13初始切邊時不起作用。模具回程時，制件12在頂件器5的彈力下出件，而切下的廢料形成一個個環狀箍在凸模上，當積存的廢料高度達到一定的值時，在下面的一個環狀廢料與切刀的刃口接觸，只要凹模再往下沖壓時，廢料切刀立刻把環狀廢料切斷而分成兩部分，使廢料與凸模分離。

圖1-29　無凸緣筒形件帶廢料切刀垂直切邊模

1—凸模固定板；2—凸模；3—凹模固定板；4—限位柱；5—頂件器；6—模柄；7—凹模墊板；8—上模座；9—導套；10—凹模；11—導正銷；12—制件；13—廢料切刀；14—導柱；15—固定板墊板；16—廢料；17—下模座

技巧

該結構采用廢料切刀13將沖下的環形廢料分離成兩半，從兩邊滑出，無需人工取廢料。

凸模設計成鑲拼式結構，方便刃口維修。

凸模2、凹模10也是采用鋒利的刃口。

經驗

廢料切刀的夾角為90°（見圖1-29中的A—A放大圖）。

模具閉合時，廢料切刀的頂端與凹模的底平面距離為h，通常h取（2～4）t（厚料取小值，薄料取大值，見圖1-29中的A—A放大圖）。

1.4.5　無凸緣筒形件拉深擠邊模

一般對于口部及高度要求較高的筒形件大多采用拉深擠邊的復合工藝沖壓較為合理。

如圖1-30所示為無凸緣筒形件拉深擠邊模。工作時，首先將前一工序的拉深件放入下定位塊6內，上模下行，為把放入的工序件不被卸料板7壓變形，則由反推桿16將卸料板7頂起一定高度，上模繼續下行，拉深擠邊凸模12逐漸露出卸料板進入前一工序放入的拉深件中，隨著拉深擠邊凸模12繼續下行進行拉深，在拉深即將結束時，拉深擠邊凸模12的臺肩與拉深擠邊凹模13共同對制件進行擠邊。上模回程，切斷的環狀廢料在卸料板7的彈壓下卸下，并用壓縮空氣將其吹出，而制件從下模的漏料孔出件。

圖1-30　無凸緣筒形件拉深擠邊模

1—上模座；2—卸料螺釘；3—模柄；4—凸模固定板；5，14，18—彈簧；6—定位塊；7—卸料板；8—凹模固定板；9—凹模墊板；10—下模座；11—制件；12—拉深擠邊凸模；13—拉深擠邊凹模；15—導柱；16—反推桿；17—前一工序拉深件；19—導套

拉深擠邊的變形過程不同于沖裁，擠邊過程可分解為以下幾個階段。

①彈性變形階段：拉深擠邊凸模上的臺肩接觸拉深件后開始壓縮材料。材料彈性壓縮，隨著凸模的繼續下行，材料的內應力達到彈性極限。

②塑性變形階段：拉深擠邊凸模繼續下行，材料的內應力達到屈服極限時，開始進入塑性變形階段，拉深擠邊凸模擠入材料的深度逐漸增大。即彈性變形程度逐漸增大，變形區材料硬化加劇。

③擠邊階段：拉深擠邊凸模繼續向下，“無間隙”地通過凹模把拉深件進行切斷。拉深件擠壓面和切斷面表面粗糙度值較低。

從拉深擠邊工作過程可以看出，拉深擠邊具有以下特點。

①擠邊過程是凸模利用尖銳的環狀臺肩從水平方向擠壓制件，使側壁與凸緣的環狀廢料逐漸分離。

②擠邊進行制件拉深的最后階段，拉深和擠邊總是相伴而行。

③拉深擠邊后制件邊緣內口部的形狀如圖1-30A部放大圖所示。其中A部放大圖35°角的大小與擠邊的凸模參數相關聯。

④由于拉深和擠邊總是相伴而行，擠邊刃口只是拉深凸模（或凹模）的部分。即省去了專用的切邊模，又可以免去車床加工倒角的工序，故拉深擠邊能減少沖壓工序，提高生產效率，從而獲得較高的綜合經濟效益，能有效地控制該制件的高度和側壁的垂直度，提高產品的質量。

技巧

凸模既作拉深凸模用，又作擠邊的刃口用［見圖1-31（a）］。從制件圖中可以看出，該制件的內口部有35°斜角的要求，因此凸模刃口處的形狀也要設計成35°與制件口部的形狀相同［見圖1-31（a）A部放大圖］。

圖1-31　拉深擠邊凸模、凹模

為使制件工作時能很好的定位，該結構在凹模固定板8上設置定位塊6。

為使拉深擠邊時工序件不被卸料板7壓變形，該結構在下模部分安裝反推桿16。

經驗

凹模開始作拉深用，拉深結束時作擠邊的刃口用。因此凹模的R不能太大，一般R小于1.0mm，該結構凹模R取0.5mm［見圖1-31（b）］。

拉深擠邊工序的拉深系數m一般取0.85～0.95。

拉深擠邊凸模的刃口與凹模的刃口單面間隙通常取0.005～0.01mm。

1.4.6　小凸緣筒形件無壓料垂直切邊模

如圖1-32所示為小凸緣筒形件無壓料垂直切邊模。該結構及工作過程基本與第1.4.4節“無凸緣筒形件帶廢料切刀垂直切邊模”相同。從制件圖中可以看出，該制件為深拉深件，因此，該結構采用內外導柱雙重導向。工作時，將毛坯（前一工序已拉深帶凸緣的工序件）套入導正銷15上，上模下行，上模的導套8首先導入下模的導柱7，接著小導柱1對小導套6進行導向，上模繼續下行，對制件進行切邊。上模上行，制件在頂件器9的頂力下出件。

圖1-32　小凸緣筒形件無壓料垂直切邊模

1—小導柱；2—廢料切刀；3—凸模固定座；4—凸模刃口；5—凹模；6—小導套；7—導柱；8—導套；9—頂件器；10—上模座；11—模柄；12—上墊板；13—上限位柱；14—凹模墊板；15—導正銷；16—凹模固定板；17—下限位柱；18—凸模固定板；19—凸模墊板；20—下模座

技巧

為方便凸模刃口的維修、刃磨及節約成本，該凸模組件采用鑲拼式結構，分別由凸模固定座、落料凸模刃口和導正銷組成，見圖1-33（b）、（c）、（d）所示。如凸模刃口磨損或損壞，卸下固定螺釘，取出導正銷即可修磨落料凸模刃口。其零件加工精度見1-33（b）、（c）、（d）所示。

圖1-33　凸模分解示意圖

經驗

該模具為小凸緣切邊模，因此出件時，頂件器9無需頂出凹模平面，其頂出高度，通常比凸模刃口進入凹模刃口的深度多1.0mm左右即可。

為使制件在凹模墊板14內順利的導向，在凹模墊板14內孔徑加工出相應的斜度及R角。

1.4.7　無凸緣盒形件簡易切邊模

如圖1-34所示為無凸緣盒形件簡易切邊模。該模具對盒形的端部周邊進行切邊，一次行程只完成一個角部的切邊，需四次行程進行來完成整個制件的切邊，一般適合小批量生產。工作時，將工序件放入下模刃口4上，上模下行，由壓料板5壓緊工序件，上模繼續下行，上模刃口3進入下模刃口對工序件進行切邊。

圖1-34　無凸緣盒形件簡易切邊模

1—上模座；2—模柄；3—上模刃口；4—下模刃口；5—壓料板；6—導套；7—下模座；8—導柱

技巧

為保證壓料板5的垂直度，該結構在壓料板5的右邊安裝一塊壓板直接安裝在上模座的側面。

1.4.8　帶凸緣盒形件切邊模

如圖1-35所示為帶凸緣盒形件，材料為SPCD，料厚為1.0mm。從制件圖中可以看出，該制件形狀復雜，外形長為600mm，寬為340mm，高為51mm，該制件為棱臺形拉深件，其凸緣沖切后要求平直，毛刺在0.05mm以內。因此要設計一副內外壓料的切邊模來沖壓較為合理。

圖1-35　帶凸緣盒形件

如圖1-36所示為帶凸緣盒形件切邊模。該模具采用倒裝結構，即凹模板9固定在上模，凸模17固定在下模。工作時，將工序件放入定位板6內，上模下行，內卸料板5壓住工序件，同時，外卸料板11也壓住工序件的周邊廢料上，上模繼續下行，對工序件周邊進行沖切。上模回程，沖切下的廢料被外卸料板頂起，制件同時也被內卸料板5頂出凹模刃口，這時可以將制件與廢料同時取出。

圖1-36　帶凸緣盒形件切邊模

1—上模座；2—圓柱銷；3—彈簧；4，15—卸料螺釘；5—內卸料板；6—定位板；7—制件；8—凹模墊板；9—凹模板；10—導套；11—外卸料板；12—導柱；13—下墊腳；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

被切制件凸緣周邊有一定的形狀和尺寸要求，為取件更方便，因此采用倒裝結構沖壓較合理。

該模具凸模、凹模為整體式結構，如需修模周邊的刃口時，可整體修磨刃口即可，對于局部刃口有崩刃較嚴重時，也可用線切割局部加工鑲件修補。

該凸模17外形較大，因此固定板14無需加工凸模固定形孔，直接把凸模安裝在固定板14上，用銷釘定位，螺釘緊固即可。

該制件較大，料厚為1.0mm，制件與周邊的廢料被同時頂起時，因廢料沖切后的變形不會壓回在一起，因此無需在外卸料板上安裝反推延遲廢料頂出裝置。

經驗

對于中、大型的切邊模，通常定位板與凸模的刃口分開，并用圓柱銷定位，螺釘緊固。

對于制件凸緣周邊形狀較為復雜的，通常采用外卸料板對沖切下的廢料進行卸料，不宜采用廢料切刀將廢料切斷，因為采用廢料切刀將被切斷的廢料也會卡在凸模上，取出更加困難。

1.4.9　薄壁筒形件橫向切邊模

如圖1-37所示為薄壁筒形件橫向切邊模。對于薄壁筒形件的底部，如安圖1-37（a）中④所示要求筒壁與端面平直時，除了采用常規的車削加工、浮動式旋轉切邊模加工外，可以用本模具橫向切邊方法解決。

圖1-37　薄壁筒形件橫向切邊模

①拉深后口部已切邊的帶底階梯筒形件　②垂直沖切底部后的制件　③要求沖切底部E—E，切后成尺寸L④已切完底部的制件（底部要清角）1—階梯筒形件；2—定位芯模；3—切刀；4—固定板；5—墊板；6—帶滑動導向標準模架；7—固定螺釘；8—凹模固定板；9—硬質合金凹模；10—定位芯模固定板；11—下模固定板；12，13—定位板

本模具由上、下模兩部分組成。上、下模安裝在帶有滑動導向的標準模架上（圖中未詳細畫出）。下模部分供切邊定位用的芯模2、固定板10裝配成H7/r6配合，成為一體，無外力作用的情況下是不會變動的，但可以有微量的調整，以適應軸向尺寸變化的需要。定位芯模2與固定板10為自由體，由操作人員掌握使用。

圖示為切邊前，定位芯模2上已套上切邊前階梯筒形件，放在下模中定位狀態，操作時用手扶住帶件的芯模固定板與定位板12、13A面貼緊，大拇指在制件的上面輕輕地連壓帶往后拉的作用力，促使階梯筒形件在B處靠住，保證定位準確、可靠，不出現間隙為準。正常情況下沖切長度L的誤差控制在±0.05mm以內。

經驗

切刀3刃口的夾角通常為30°～45°。

對于切割不銹鋼料，在實踐中，開始用一次切，當發現余料快切斷的最后部分，由于廢料不能很好地變形而成拉斷狀況，而影響到切斷面質量，所以改成首次切斷后留出0.5mm左右的余量，第二次再切掉效果較好。

1.4.10　矩形件漲切式水平切邊模

漲切式水平切邊模是在壓力機滑塊的一次行程中，采用從內向外沖切的方式一次性完成對拉深件周邊的沖切。該模具由于結構較復雜，制造成本高，因此常用于大批量且制件尺寸精度要求較高件的生產。

如圖1-38所示為矩形件漲切式水平切邊模。主要用于矩形件端口的修邊，工作時，將制件放入凹模17，上模下行，當限位裝置1、2與凹模17平面接觸后，板9、導向板11以及夾在其間的凸模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則繼續下降，斜楔的斜面直接與凸模8、22的斜面接觸，推動凸模8、22向外滑動，而凸模8、22又推動凸模3、21滑動，這樣，八件凸模共同向四面漲開，與凹模17共同作用將制件的余邊切掉。上模回程時，凸模3、8、21、22靠拉簧的作用復位。同時由限位裝置2帶動脫料鉤6、頂板7上升將制件托出凹模后，這時脫料鉤6下部的斜面接觸到擋塊4，脫料鉤即離開限位裝置2，使頂板7復位。這時靠幾粒滾珠5使制件保持在模面上。

圖1-38　矩形件漲切式水平切邊模

1，2—限位裝置；3，8，21，22—凸模；4—擋塊；5—滾珠；6—脫料鉤；7—頂板；9—板；10，16—墊腳；11—導向板；12—下模座；13—墊管；14—螺釘；15—托板；17—凹模；18—拉簧；19—斜楔；20—上模座

技巧

本結構的主要零件采用凸模拼塊，一般均采用斜楔與拼塊的相應斜面接觸的斜楔滑塊機構進行切邊力的傳遞，設計時，根據制件外形的復雜程度，一般可設置4～8個凸模拼塊，各個拼塊之間應取相同的斜角，一般取10°～20°的斜角進行貼合，以保證各凸模拼塊向外漲形及復位運動的同步。

為便于切邊前凸模拼塊能順利地進入制件型腔，凸模拼塊所構成的輪廓應小于制件內輪廓，而為保證切邊的順利完成，凸模拼塊運動至極限位置輪廓應大于制件外輪廓，且輪廓應是封閉的，不應是間斷的。

更換墊管，可適用于不同高度的拉深件沖切。

經驗

本結構的漲切式水平切邊模主要適用于料厚大于2mm，制件外形尺寸較大（拉深高度可深可淺）的無凸緣矩形拉深件的切邊。

為保證制件切口平齊，設計時還應注意使各個凸模拼塊的沖切同步，即保證斜楔的斜面與幾個凸模拼塊的斜面同時接觸。同時應使凸模拼合嚴密、刃口平齊，刃口組合的輪廓形狀和尺寸與制件一致。

1.4.11　浮動式水平切邊模

如圖1-39所示為矩形浮動式水平切邊模。切邊模的凹模5置于頂柱4上，頂柱與套管2成H8/h8配合，作上下垂直運動，制件置于凹模5內，由頂件器7和彈簧19托住，為防止制件變形，制件內裝有定位芯18。上模4根限位柱17用于控制凸模15下平面與凹模5的上平面之間的間隙。

圖1-39　浮動式水平切邊模

1—下模座；2—套管；3—右導板；4—頂柱；5—凹模；6—導柱；7—頂件器；8—導套；9—上模座；10—上墊板；11，20，25—螺釘；12，14，24—圓柱銷；13—模柄；15—凸模；16—固定板；17—限位柱；18—定位芯；19—彈簧；21—左導板；22—頂桿；23—頂桿座；26—后導板；27—前導板

（1）工作原理

切邊模中的凹模5，除對凸模15作垂直運動外，還在左、右導板21和3及前、后導板27和26的作用下，在水平方向作相對應的三個方向移動，切去制件的周邊（見圖1-40）。

圖1-40　切邊運動示意圖

當凹模下降向左和向前移動時，切除圖1-40（d）中ABC邊。

當凹模繼續下降向右移動時，切除圖1-40（e）中AD邊。

當凹模再繼續下降向后移動時，切除圖1-40（f）中DE邊。

當凹模下降到最后位置，向左移動時，切除圖1-40（g）中EC邊，此時制件的全部周邊被切除。

凹模5下降沿左右、前后導板移動切邊情況見圖1-41。

圖1-41　切邊凹模運動示意圖

（2）凹模的設計

①凹模移動量的設計　如圖1-42為盒形拉深件，凹模可在x、y水平方向移動，分四次將制件的邊切掉，凹模移動量是否達到要求，可用兩張圖紙驗證，即一張圖紙上畫出凸模圖，另一張圖紙上畫出拉深件圖，將兩張圖紙疊在一起，作相對移動，如圖1-40所示，幾次移動下來，就可判斷拉深件各邊是否全部被切除。由圖可知，凹模左右、前后各移動3mm，即可把拉深件周邊全部切除。