2.3 沖模結構的套用仿照設計

對于已經用過的、經過生產考驗的沖模結構，通過各種公開合法渠道收集到的有用沖模結構，都可以根據需要，進行套用、仿照設計。其間，仍要經過消化、對比，要舉一反三并加工修改，甚至改造等，使其符合設計需要，滿足沖模設計任務書的要求。

這種設計方法能夠充分利用現有設計資源，節省大量精力和時間，而且方便、可靠。

2.3.1 尋找和選擇套用仿照設計對象

根據沖壓零件加工圖、沖壓工藝文件和欲設計沖模的類型及其沖壓工序（步），考慮原材料種類、尺寸及供應狀態，結合現場生產及設備條件，首先從本企業生產中用過的、正在使用的，以及已設計完成投入制造的沖壓零件及其所用沖模中，尋找可以套用仿照設計的對象；現有相關專業圖書、手冊及資料中，也不乏可套用仿照的優秀先進的沖模結構；對于已獲專利保護的沖模類型與結構，亦可通過適當渠道購買；還可通過計算機網絡、技術交流以及其他渠道，合理獲取套用仿照設計對象等。

尋找和選擇套用仿照設計的沖模結構應該注意以下幾方面。

1.沖模類型及其復雜程度

將沖壓零件的沖壓工藝工序及需要的沖模類型與結構結合起來考慮，并密切聯系現有沖壓設備。

單工序沖模，除拉深件切邊模、沖小孔與沖深孔模、拉深件剖截模、大型復雜形狀拉深件的拉深模之外，大多結構簡單，結構典型化與通用化程度高。即使上述結構復雜的單工序沖模，雖無收入相關標準的典型結構組合標準，但可套用仿照的沖模結構，從公開出版的專業圖書、手冊與資料中都可找到，也可到有關部門查詢。對于一些公開資料介紹甚少的，如異形復雜拉深模、凸肚脹形模、薄料與超薄料高精度沖裁與成形模等，可尋找沖壓工藝相同、沖壓零件接近的沖模，作為套用仿照設計對象。

單工位多工步復合模、多工位多工步連續模，特別是直接由板、條、帶、卷料經連續沖壓一模成形的沖壓零件，必須依其加工圖樣和連續沖壓工藝及現場生產條件，有針對性的尋找與選定套用仿照設計對象。

1）沖壓零件形狀相同，尺寸稍有差異，沖壓工步一樣的沖模，可套用。

2）沖壓零件形狀大同小異，尺寸不同，但沖壓工步一樣的沖模，也可套用。

3）沖壓零件形狀不同，尺寸相差很大，但沖壓工步一樣的沖模，可以仿照設計。

對于單工位多工步復合模的套用仿照設計對象，沖壓零件的形狀、尺寸及完成的復合沖壓工步都要相同或接近才能套用；如果沖壓零件形狀及尺寸不同，且相差較大，只要復合沖壓工步相同，就可仿照其結構設計。

有不少多工位連續模，附帶有自動送料、自動切斷廢料、自動模上出件裝置及進行橫向沖壓的斜楔傳動機構等，套用仿照設計前一定要仔細分析，套用仿照這些輔助裝置，需要按沖壓零件及工藝需要進一步復核。

2.沖壓工藝工序（步）和沖壓零件形狀與尺寸

尋找和選用套用仿照設計對象，沖壓工藝工序（步）是關鍵，尤其對多工位連續模更為重要。沖壓工藝工序相同，即便沖壓零件尺寸不同，甚至相差較大，也可仿照其結構進行設計。一旦沖壓零件尺寸接近，就可套用設計了。因此，沖壓工藝工序（步）與沖壓零件形狀與尺寸是尋找和選定套用仿照設計對象的關鍵。

3.套用仿照設計的計算與復核

套用沖模結構設計原則上無需進行工藝及結構參數的復算，主要工作是從計算機圖形庫中調出沖模總裝圖及相關工作零件圖與輔助零件圖等，利用計算機圖形處理技術進行修改完善，或從底圖檔案庫中調出底圖復曬后手工修改。

仿照設計才要進行相關工藝及結構參數的計算、復核，以便按沖壓零件尺寸設計沖模結構零部件尺寸。

2.3.2 沖模結構的套用設計

1）從計算機圖形庫、模具圖樣檔案庫中調出套用設計的全套沖模設計圖。

2）對照沖壓零件加工圖、工藝過程卡，鎖定沖壓零件的差異部分及沖裁間隙的差別，必要時計算沖壓力和沖壓功并進行比較，確定使用沖壓設備要否改變，模具閉合高度合適不合適等。

3）修改沖模總裝配圖：①按沖壓零件加工圖樣修改裝配圖各視圖，修改或補齊工作零件（即凸、凹模及相關零件）加工圖；②修改并校核沖模主要技術規格及技術要求；③校對零件明細表，修改模具編號、打印標記；④審校標準名目及采用標準號；⑤重新進入圖樣校對、標準化檢查、審核、批準等程序；⑥圖樣入庫備用。

2.3.3 沖模結構的仿照設計

仿照設計就是按照從計算機網絡系統的相關網站，從刊物發表論文中，從專業圖書與資料中，甚至從教科書或其他可以獲得結構信息渠道中，看到和收集到的適用沖模結構，進行仿照設計。

沖模結構的仿照不是照抄照搬，而要針對具體的沖壓加工零件圖樣、沖壓工藝設計、具體的沖壓加工工序和技術要求，結合沖壓加工與制模現場條件與技術水平進行仿照，要做到仿照中有所改進、有所創新。除了因為沖壓零件形狀與尺寸不同外，沖壓設備也不會完全一樣，使用原材料及送料方式、沖壓精度及投產批量等都有差別。因此，在汲取別人先進結構的同時，要舉一反三，有所提升；要有自己的創造和開拓，并體現在仿照的結構設計成果中。

2.3.4 沖模結構的套用仿照設計實例

實例1

圖2-1所示為薄板小型拉深件一次落料拉深成形、滑動導向的中間導柱模架彈壓卸料落料拉深綜合式復合模。該沖模可用于沖制圓筒、方盒與矩形盒狀的空心拉深件，現場使用廣泛。

可以套用圖2-1沖模結構的沖壓零件，如圖中沖壓零件圖樣所示。應該指出，套用該結構除要修改凸、凹模及相關零件的形狀與尺寸外，關鍵還要依據拉深件高度進行如下核算：

1）拉深力與拉深功復算。

2）按拉深力與拉深功復算結果，核對選用沖壓設備公稱壓力及輸出功率。

3）按拉深件高度的1.1倍核對沖壓設備行程，否則，拉深件無法從模上順利取出。

4）用于首次落料拉深時，可以適當放大凸、凹模頂部與口部圓角。

實例2

圖2-2所示為有槽孔與凹口的平板零件的滑動導向對角導柱模架固定卸料結構連續沖裁模。其沖壓零件精度不高，故該沖模的送料定位系統，由始用擋料裝置和固定擋料銷構成。為使沖孔凸模離開落料凸模并保持一個安全距離，使兩凸模在其固定板上有足夠的安裝位置，也使匹配的兩個凹模刃口遠遠離開，提高凹模的強度和壽命，在沖孔與落料的兩個工位之間，增加一個空工位，使整個排樣變成三工位連續模，必須使用兩組始用擋料裝置。這一套連續沖裁模在結構設計方面的典型性與普遍指導意義如下：

1）兩相鄰工位的凸模距離太近，可以在其間加空工位，使凸模在固定板上有足夠的安裝位置，也使兩工位的凹模獲得安全間距，以提高模具壽命。

2）采用始用擋料裝置的數量等于總工位數減1。此例中沖模為三工位，應安裝始用擋料裝置為（3-1）組=2組。

圖2-1 中間導柱模架彈壓卸料落料拉深綜合式復合模

1—下模座 2—頂桿 3、22—導柱 4、7、25—螺釘 5、18—導套 6—拉深凸模 8、14、26—銷釘 9—打料棒 10—螺母 11—模柄 12—墊板 13—上模座 15—落料凸模 16—凸模固定板 17—打料板 19—擋料銷 20—凹模 21—頂板 23—空心墊板 24—拉深凸模固定板

圖2-2 對角導柱模架固定卸料結構連續沖裁模

1、13—導柱 2、12—導套 3、27—沖孔凸模 4—墊板 5、8、20—銷釘 6—模柄 7、21、24、26—螺釘 9—凸模 10—上模座 11—凸模固定板 14—導正銷 15—固定卸料板 16—導料板 17—固定擋料銷 18—凹模 19—下模座 22—始用擋銷 23—彈簧 25—承料板

3）由始用擋料裝置與固定擋料銷配套，構成連續模的送料定位系統，多用于工位數不多的連續模。因為始用擋料裝置要用手推拉運作，超過4組將給操作帶來困難。同時，模具靠操作面一側導料板上也無更多安裝位置。因此，這種連續模送料定位系統，多數用于二工位與三工位的連續模，用于四工位的較少，用于五工位的更少。

4）這種送料定位系統多用于條、帶料手工送料，生產率相對較低。

5）送料速度和送料精度，都不如側刃切邊定位的送料定位系統好，但對于沖裁料厚t＞1mm，尤其t＞1.5mm的沖壓零件，則更多地采用固定擋料定位（因為比側刃切邊定位經濟、省料）。

這種結構的連續沖裁模，使用廣泛，結構定型，標準化程度很高。除了非圓形凸模外，所有零部件都有標準，如模架、模柄、墊板、卸料板、凹模板、固定板等，均可就近從市場上購得，只需補充加工與凸模匹配的模孔。可套用此結構的典型沖壓零件如圖2-2所示。

實例3

連續式復合模是一種具有多工位連續沖壓功能，同時兼有復合沖壓特點的沖模。具有復合沖裁工位的多工位連續沖裁模，不僅可以連續不間斷沖裁，具有連續模沖壓的特點；同時有復合沖裁工位，滿足沖壓零件同軸度、位置度等要求較高部位的復合沖裁，并達到很好的平面度水平，是沖模中一種較完善的結構形式。圖2-3所示為這種結構沖模的典型實例。可以用套用設計法設計使用該結構沖模的一些典型沖壓零件如圖2-3所示。

從圖2-3沖模圖可以看出，這類沖模結構緊湊，沖裁工件不僅尺寸精度高，平面度亦好。

該沖模采用一組始用擋料裝置與固定擋料銷，構成沖模的送料定位系統，僅沖孔與復合沖裁——沖孔與落料兩個工位。第一工位沖孔后，靠送進原材料攜帶進入第二工位復合沖裁。在第二工位的落料凸模上裝有導正釘，校準送料誤差。兩只導正釘先進入在第一工位沖出的兩邊各一個圓孔中，校準送料進距，而后沖矩形孔的同時，落料出成品工件。沖孔廢料由凹凸模中的打料板頂出；落料工件由下模的頂件器頂出，模上出件。

實例4

如圖2-4所示，沖壓零件最小孔邊距b=[（Φ32mm-Φ28mm）÷2-（Φ2.2mm÷2）]=0.9mm；Φ28mm圓周上均布Φ2.2mm的12個小孔，內型孔最小壁厚僅1mm。而其料厚t=0.8mm；材料為膠紙板。沖壓零件要求平整而孔壁特薄，采用單純的沖孔、落料連續沖裁模，要靠落料模口漏件出模，如此薄料難保工件平整；采用單工位復合沖裁模，凹凸模壁厚太薄太弱，不僅制模難度大，也很易損壞。因此，采用如圖2-4所示連續式復合模結構，沖制這類沖壓零件，效果很好。

仿照圖2-4所示結構設計新沖模，應注意如下事項：

1）通常情況下，當平板沖壓零件中的孔壁厚b≤t（沖壓零件料厚）時，應使用連續模分次沖孔與落料，避免在復合沖裁中，凸凹模壁厚很小，影響模具壽命。在現場實際控制沖壓零件孔壁厚度b_min=2mm。當b＜2mm時，大多采用連續沖裁，避免因孔壁厚度小而削弱復合沖裁模的凸凹模強度。

2）采用連續式復合沖裁模，與使用單純的多工位連續沖裁模相比優勢是：工位數減少，沖模結構緊湊，模體尺寸會因此縮小；連續沖裁工步減小，材料利用率提高，沖壓精度尤其同軸度等幾何精度，會因復合沖裁而大幅提高；同時，沖壓零件平整無拱彎，不用再進行校平。

3）復合沖裁工位的增加會加大制模難度并提高沖模制造成本。

實例5

圖2-5所示為料厚t＞1～3mm，甚至更厚一些板料復合沖裁平板沖壓零件經常采用的復合沖裁模結構。現將采用仿照及套用設計法，在生產中使用這種結構復合沖裁模沖制的零件，一并示于圖中。這種結構特別適用于一些外形雖復雜，尺寸精度要求不高，但幾何精度（包括同軸度、位置度）有較高要求，用連續模沖制有困難的工件。

采用圖2-5所示沖模結構并以套用結構設計法設計時應注意以下幾點：

圖2-3 對角導柱模架彈壓卸料連續復合沖裁模

1—下模座 2—凸模 3—頂桿 4—頂板 5—固定擋料銷 6、25—導柱 7—卸料板 8、24—導套 9—打料推板 10、29—凸模固定板 11—導正銷 12—打料桿 13、33—銷釘 14、17、23、 27、32、35—螺釘 15—打料棒 16—模柄 18—打料板 19—落料凸模 20—沖孔凸模 21—上模座 22、30—墊板 26—導料板 28—凹模 31—承料板 34—彈簧 36—始用擋料銷

圖2-4 對角導柱模架彈壓卸料連續式復合模

1、3、9、22、26、31—螺釘 2—打料桿 4—模柄 5—打料棒 6—打料板 7—上模座 8、19—墊板 10—固定板 11、34—導套 12、25—銷釘 13—凹模 14—推板 15—上凸模 16、29—導柱 17—小導柱 18—凸模固定板 20—嵌件 21—墊圈 23—下模座 24—導正釘 27—頂桿 28—凸模 30—沖孔凸模 32—卸料板 33—定位銷

圖2-5 后側導柱模架倒裝式復合沖裁模

1、2、19、22、25—螺釘 3、18、24—銷釘 4—推板 5—凸凹模 6—彈簧 7—伸縮式活動擋料銷 8—彈壓板橡膠 9—下模座 10—卸料板 11—導柱 12—凸模 13—凹模 14—凸模固定板 15—墊板 16—導套 17—上模座 20—打料板 21—打料棒 23—模柄

1）欲用圖2-5所示沖模結構沖制的零件，應是料厚t為1～3mm的平板沖裁件，其尺寸精度低于IT10。

2）沖壓零件的外形尺寸D_max≤120mm，最好是圓形、接近或類似圓形。

3）沖裁間隙應按沖壓零件材料種類、供應狀態、力學性能及料厚查閱GB/T16743—2010《沖裁間隙》，考慮沖壓零件要求的尺寸精度、使用功能及技術要求確定。

4）如果沖裁料厚t<1.5mm，沖裁外形復雜，要求沖壓精度高于IT10，可采用對角導柱或中間導柱Ⅰ級精度模架。