如何设计一副筒内壁冲孔模？

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图1 零件

图1所示零件材料为1Cr13，料厚1mm，批量生 产。坯料经落料、拉深、冲孔、翻孔复合成形后，已完成切边，最后一道工序是冲制翻孔内壁上6个ϕ3 mm的孔。如何高效、经济地冲出这6个孔是零件成形的关键。

筒内壁冲孔工艺分析 1

传统的筒内壁冲孔，根据实际生产零件的不同，通常可以采取以下2种方式进行。

图2 水平冲孔

1.滑块 2.斜楔 3.凸模 4.凹模

（1）工件定位时，冲孔方向与压力机滑块运动方向垂直（见图2）。这种情况可以利用斜楔和固定凸模的滑块配对使用，变垂直运动为水平运动，从而实现筒壁水平冲孔。该冲孔工艺，根据工件孔的分布情况，在模具结构允许的情况下，可以设置多个斜楔机构，同时冲出筒壁上所有的孔。若模具结构受到限制，也可以分2次或多次冲孔。此类冲孔模具结构较复杂，对模具的加工、装配技术要求也比较高，但生产效率高，适合批量生产。

图3 垂直冲孔

1.凸模 2.凹模

（2）工件定位时，冲孔方向与压力机滑块运动方向一致（见图3）。这种情况可以直接利用压力机滑块的上下运动来实现孔的冲制。滑块每往复一次，冲一个孔。然后使工件旋转一定角度，依次冲出各孔。此类结构，可以通过手动实现工件的旋转，也可以利用棘轮、棘爪等机构实现工件的自动旋转。这类冲孔模具结构较简单，但生产效率低，一般不适合大批量生产。

对于图1所示零件，由于所冲6个孔位于翻边内壁，且内部空间位置狭小，通过斜楔和滑块配对使用，从而实现孔的水平冲制。根据零件结构分析，可同时完成6个孔的冲制。

模具结构设计2

01

模具工作零件总体布局方案

筒内壁冲孔时，模具工作零件结构及布置方法受工件尺寸精度要求及空间位置的限制，可以采用凹模移动式和凹模固定式2种方法。

图4 凹模移动式模具结构

1.压料板 2.护板 3.凹模 4.垫板 5.顶板 6.导柱 7.导滑板 8.滑块 9.凸模

（1）凹模移动式结构，图4所示为凹模移动式模具结构简图。

模具工作过程：上模下行时，压料板1迫使护板2下降并实现压料，护板2带动凹模3、垫板4同时下降。在垫板4的作用下，滑块8在导滑板7的作用下向中心移动，实现冲孔。上模上行时，在弹顶器的作用下顶板5将滑块8上顶，使滑块顺导柱6的斜面退回到原始位置，完成一个冲压过程。

该模具工作过程中运动零部件较多，模具使用寿命较低，在批量生产中受到限制。

（2）凹模固定式结构。冲压时，凹模固定不动，冲孔过程靠斜楔驱动滑块并带动凸模进行冲孔。这类结构的模具零件工作可靠性好，使用寿命长，适合批量生产。

综合考虑零件的生产批量、技术要求、模具制造条件及使用要求，对图1所示零件采用凹模固定式结构。

02

滑块复位机构设计

常见的滑块复位机构有：气动复位、刚性复位和弹性复位。

（1）气动复位：利用气缸进行复位，主要用于零件上比较大尺寸的孔的大型冲裁。

图5 刚性复位

1.斜楔 2.滑块

（2）刚性复位：利用斜楔本身使滑块复位，结构如图5所示，斜楔下行时，由右侧斜面推动滑块向右运动实现冲孔，冲孔完毕斜楔上行时，靠左侧斜面使滑块复位。当滑块较小时，也可用滚轮代替滑块斜面。

（a）弹性复位1

（b）弹性复位2

图6 弹性复位

1.复位弹簧 2.滑块

（3）弹性复位：利用弹簧或橡胶使滑块复位，如图6所示。其中图6（a）可实现较大的复位力，但会导致模具外形结构较大；图6（b）复位力较小，模具结构紧凑。

由于所冲零件的孔径为ϕ3mm，需要的复位力较小，为使模具结构紧凑，便于维修，采用图6（b）所示的复位形式。

03

冲孔凸、凹模结构及滑块导滑方式

图7 滑块导滑方式

1.滑块 2.导滑板 3.垫板

为降低模具零件加工成本、便于修理与更换，冲孔凸模采用快换凸模的结构形式，冲孔凹模采用镶嵌结构。为保证冲孔的顺利进行，需对滑块进行平稳导向。滑块导滑方式如图7所示，滑块在导滑板中运动，底部设置耐磨垫板。

04

模具结构及工作过程
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图8 模 具结构

1.凹模镶件 2.压料板 3.凹模板 4.导滑板 5.垫板 6.复位弹簧 7.滑块 8.冲孔凸模 9.斜楔

综合上述分析和设计，模具结构如图8所示。模具工作过程：上模下行时，压料板2压紧坯料，斜楔9推动滑块7向中心移动，从而带动凸模8实现冲孔。上模上行时，斜楔离开滑块，在弹簧6的作用下实现复位。废料通过中心孔从压力机台孔漏下。

该模具结构简单，使用方便，生产效率较高，运动零件可靠性好，模具易损零件易于更换，但对加工装配和调试技术要求较高。模具工作时，需手工使用专用工具存取工件，所以应严格按操作规程进行，以确保安全性。为减少摩擦阻力，保证滑块运动平稳可靠，除保证加工质量外，应对滑块进行润滑。当生产过程中的卸料力、复位力较大时，不适合使用这种结构。

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