压料、卸料和脱模：探讨零件设计

1.压料零件

（1）压料的目的 在冷冲压模具中，较多的模具都有压料装置或手段，其目的主要是：

1）压平材料。通过对冲件材料施压，可以将原本不平的材料压平，尤其对薄、软的塑性材料，在压平的状态下冲压成形后，没有了弹性恢复，可以获得平整规则的冲件，所获得的尺寸也比较稳定。

2）压住材料。使材料在冲压成形的过程中，不会发生位移，从而获得各部分成形位置关系正确、稳定的冲件。

3）改善冲切条件。材料在受压状态下进行冲切，可以有效改善冲切条件，提高剪切质量，弥补材料薄、软，凸、凹模配合间隙偏大以及刃口不够锋利的不足。

4）限制材料的变形和流动方式。压料用于非冲裁变形类模具时，可以防止成形过程引起的非变形部位的不规则变形，使材料在允许的间隙内有序的流动。

（2）压料的方式 压料通常是用弹压的方式进行的，若采用固定方式，就会严重影响生产效率。除大型冲压设备有附加的液压装置外，中小型冲压设备上用的模具的压料装置，都安排在模具上来完成压料任务，如：

图3-1落料模，利用橡皮弹顶器2，推压弹压卸料板10来完成对条料的压料；图3-2冲孔模，利用模外的可调弹压装置，通过卸料螺钉14将弹压力传给卸料板8，合模时与凹模1形成对工序坯件的压料；图3-6拉深模，利用模外可调弹压装置推压定位卸料板9对工序坯料施压，使坯件在拉深变形的过程中不会发生起皱。上模整体式打杆6，在圆钢丝弹簧的作用下，在拉深变形的过程中，始终压住冲件底部材料，可使底部平整。

从上述有压料零件的模具还可以看到一个现象，所有的压料零件除了完成压料之外，还都具有卸料脱模的作用，所以，它们的结构形式将在卸料脱模类零件加以介绍。

2.卸料脱模零件

卸料就是将以孔的方式包套在凸模或凸凹模外形上的冲件或废料、条料推离的动作形式。脱模则是将以外形的方式进入并停留在凹模型孔（复合模时还同时包套在凸模上）的冲件，从进入的反方向推出型孔的动作形式。冷冲压模具中，除了可以漏料方式离开模具，和部分零件冲压成形后不会与成形工作零件紧密接触不能脱开的，都必须采取卸料脱模的方式，使条料、冲件或废料与成形工作零件脱离接触，以便进入下一次冲压成形作业，保证冲件、模具，甚至冲压设备的安全。

（1）卸料零件 卸料又分为固定卸料，弹压卸料和用废料切刀卸料三种形式：

1）固定卸料。如图3-4级进模就是一套用固定方式卸料的模具。完成冲切后的条料紧紧包套在各个凸模上，分模时上模随压力机滑块上升，各凸模在上升的过程中，包套在凸模上的条料受固定卸料板16的阻挡而离开凸模，实现卸料。使条料消除了前后方向移动的限制，可以前送到规定位置，准备进行下一次冲切。固定卸料的特点是：

①卸料力量大且稳定，多用于厚硬材料冲切需要大卸料力的场合。

②没有压料作用，条料或冲件可能发生翘曲变形，使操作不方便，影响冲件成形质量。

③大多与凸模不形成配合关系，无法对小凸模提供保护，加上伸出长度大，易造成小凸模变形。所以不宜有小型凸模的冲压成形。

④用碰撞的方式实现卸料，易出现噪声，还应注意安全。

⑤不便观察冲切部位的状况，但比较安全，需冲切过程中退出条料不太方便，使用时应谨慎操作。以防操作失误而引发事故。

固定卸料板的种类及结构形式较多，如图3-31就是在固定卸料板上直接加工导料槽的形式，既可以完成固定卸料，还有导料的作用，使模具结构简化。由于不便调正导料方向，所以，多用于对导料要求不高的落料模。板上还安排了螺钉沉头孔和销孔，用于和相关模具零件固定连接和锁定方向、位置。

图3-32，则是一个圆形开放式的固定卸料板，便于随时移开条料取出冲件，单侧面导料。由于位置有限，只安排了一颗螺钉压紧，为防止转动和锁定位置，仍然安排了两颗销钉。落料拉深复合模多采用这种形式。

图3-33也是一个开放式的固定卸料板，而且可以给纵、横两个方向送料提供导向，横向送料时可以随时移开条料。

当条料导向要求较高时，多数单独安排侧面导板导料，便于调整导料方向、位置与凹模型孔的关系。这时的固定卸料板是平板型的。如图3-45就是图3-4级进模的固定卸料板16。

2）弹压卸料。利用弹性元件压力消除后弹性恢复，推动卸料零件来实现卸料。如图3-1落料模，就是利用弹顶器2分模后的弹性恢复，推动弹压卸料板10来实现卸料的。弹压卸料的特点是：

①可以对条料或工序坯件施加压力，使条料、冲件平整，改善冲切条件，提高冲切质量。

②卸料是与分模同步进行的，动作平稳、无噪声。

③提高凸模与卸料板孔的配合精度，加上工作时凸模伸出长度小对小凸模有较好的保护作用。

④弹压卸料板安装在凸模一侧，用于顺装模时，分模后便于观察凹模刃口及冲切情况。也便于随时移开条料和取出冲件。

图3-45 平板式固定卸料板

⑤用于级进次数较多的级进模，尤其当材料厚度较大，又有小凸模参与冲切时，每条料的前几步，应在前端加垫相同厚度的材料，防止因前端悬空，受弹压力影响卸料板倾斜，对小凸模产生不利影响，直到条料进入凹模约三分之二长度时，才将垫的材料取出（必须取出）。

⑥常用弹性元件如橡皮、弹簧，长期使用会因疲劳而降低或丧失弹性，应及时更换，恢复正常的弹压能力。

弹压卸料板的结构形式，有平板式和台阶式两种：

图3-46就是用于图3-3倒装式垫圈复合模的弹压卸料板15。圆形平板式，中间孔与凸凹模外形配合，下端扩大让位，三颗卸料螺钉21限制弹压卸料板的停留位置，合理的配作弹顶器16橡皮的厚度，使弹压卸料板获得理想的预压力。三个下端扩台的圆孔，用来安装活动挡料销20，在弹顶器16的作用，保持上端伸出弹压卸料板15上端面的工作状态，左侧两颗内侧形成的直线为条料提供导向，中部前端一颗为条料送进提供定位。顺装时，则需要为下模的挡料销头部安排让位孔。

图3-2冲孔模同为倒装式，卸料板8借助模外可调弹压装置的弹压力实现弹压卸料，便于无导向模具用凸模13进入凹模1来调整安装，然后再装上模外可调弹压装置。由于冲件是以工艺孔定位，定位钉12已安装固定在凸模13之上。所以卸料板8上只有卸料螺钉孔和与凸模配合孔。

当模具有侧面导板或定位板时，弹压卸料板则应作成台阶形式的，以便首先用台阶方式为高出凹模的侧面导板或定位板提供让位，避免弹压卸料板压料时受到干涉，保证卸料和压料效果。图3-47就是图3-1落料模的台阶式矩形弹压卸料板10。左右两侧的台阶高度略大于侧面导板12的厚度，保证任何时候都不会干涉压料。板上中部有一个与落料用凸模5配合且能自由通过的孔，上端扩大减少配合长度，避免可能发生的干涉，两侧有四个螺纹孔用来连接卸料螺钉8。还为下模的内六角圆柱头螺钉的头部安排了让位孔，同时也为挡料销13头部安排了让位孔。

图3-46 平板式弹压卸料板

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图3-47 台阶式弹压卸料板

3）用废料切刀卸料。带凸缘的圆形拉深件，凸缘成形不会规则，尺寸更不能达到预期的要求，一般都要预留一定切边余量，成形后用切边的方式来达到凸缘部分的形状和尺寸要求。冲切完后的废料呈环状，会包在凸模上，必须采用卸料来予以去除。这时，除了可以采用前述的弹压和固定卸料方式外，还可以用废料切刀将套在凸模上的废料切断而实现卸料。

图3-48就是一套用废料切刀方式卸料的切边模，冲件为一个带凸缘的拉深件，用孔套在定位钉12上实现定位，切边后冲件进入并留在凹模1孔内，由打杆5和推板3组成的打料装置脱模，而冲切的环状废料却套在了凸模11之上。多次冲切废料不断积累，就可利用凹模1大面的压力与安装固定在固定板9上的两把废料切刀10锋利的刃口形成剪切。切开后的废料就可利用废料切刀的斜面和冲切时的冲击力，从两侧飞离而实现卸料。图3-49就是两种标准废料切刀的结构形式。图a为圆废料切刀，圆柱形固定端与固定板孔紧配，用于冲切薄、软材料。图b型为方废料切刀，分别用两颗螺钉和圆柱销固定在固定板上，用于冲切硬、厚材料和较大型冲件。

图3-48 用废料切刀卸料

图3-49 废料切刀的结构形式

a）圆废料切刀 b）方废料切刀

使用废料切刀卸料还应注意：

①废料切刀的数量至少应有两把，圆形切边应采用对称方式安排，才能保证废料切断后顺利离开凸模实现卸料。当用于非圆成形废料的冲切时，废料切刀的数量和位置选择应能保证切断后的废料不会卡在凸模上，而不能顺利离开凸模。

②废料切刀的固定应紧贴凸模侧面，不能有较大的间隙，以防冲切不断而影响正常卸料，刃口高度应距凸模刀口三倍材料厚度以上，防止刃口直接与凹模大面接触而损坏。即使待用空放合模状态，也要采取相应的防范措施，如在凸模和凹模之间隔放一块硬度不高的板料。

③废料切刀刃口正对的位置，不应是用来连接固定的孔，否则会影响剪切效果。还应注意，使用时切料飞出的废料不会伤人。

（2）脱模零件 脱模零件就是将完成冲切后留在凹模型孔内的冲件（有时是废料）或成形后包套在凸模上的冲件反向推出的模具零件。而且，完成脱模也和卸料一样，大多要由几种相关的零件协同配合才能实现。直接与冲件接触的零件叫推板。

图3-50 下模用推板

a）非圆形 b）圆形

1）推板的结构形式。图3-50就是用于凹模在下模落料型孔内的推板。下端均有凸缘，用于限制推板的推出位置。图a为非圆形推板，中间的浅槽是用来为冲件上已冲压成形，且高出大面的部分提供让位。装入模具后，上端面最好与凹模大面齐平，切忌不能低于凹模大面，以免影响正常推件出模。图b为圆形，凸缘根部有退刀槽，便于加工和装配时良好的贴合。与凹模型孔的配合最好选择全长度配合，导向好，不易发生偏斜而干涉正常推件。下模推件除中心位置可采用模外可调弹压装置来完成外，较小型冲件多采用在底座内安排专门的弹压装置来完成。如图3-51就是两种不同形式推件装置的比较：图a为不合理结构。原因是弹压力被固定，不能加以调整，一旦弹压力不能保证正常推件出模，无法采取快速的有效措施来纠正，而且不便在模具装配过程中用试冲的方式检查凸、凹模之间配合间隙的均匀性。若采用先不装入的办法，调整完后还要拆开凹模重新装入，既浪费时间，还会对调好的位置关系造成不利的影响。图b为比较合理的结构形式，弹压力可以在使用过程中作出适当调整。还可以在模具装配过程中放松弹压力，让凸模可以适当进入凹模型孔，以便用试冲的方式检查调整凸、凹模之间的配合间隙。尤其右侧用圆钢丝弹簧作为弹顶器这一种，推板凸缘和弹簧外径均小于螺纹底孔，还可以在完成间隙调整后再装入。

图3-51 下模推件装置

a）不合理形式 b）合理形式

图3-52是用于凹模在上模部分倒装式模具的推板。图a是用于图3-49用废料切刀卸料切边模的推板3，用螺纹方式与打杆5连接完成刚性打料推件，下部中心有让位孔。图b是用于图3-3复合模的推板4，通过顶杆10和打板9传来打杆7的打料力，也是用刚性方式完成打料脱模。两个推板的形状都很简单，方便制作，所以都作成整体结构形式。当形状比较复杂，制作比较困难时，则可选择附加凸缘的组合形式，以改善加工工艺性。如图3-53就是一个冲件形状较为复杂的复合模采用的组合式推板。推板2和盖板（即凸缘）1用开槽沉头螺钉连接固定。推板不但外形为不规则异形，孔中也有一个异形孔，还有六个圆孔，外形直通后加工更加方便。盖板的形状简化为矩形，加工制作简单，加大的面积还可安排圆钢丝弹簧参与压料和辅助推料，使冲件平整，推件时不会发生偏斜而影响正常推件脱模。

图3-52 上模用推板

图3-53 组合式推板

1—盖板 2—推板 3—开槽沉头螺钉

2）脱模的辅助零件。当在下模采用推件动作时，推件脱模的辅助零件包括图3-6拉深模组成的模外可调弹压装置的全部零件，即：卸料螺钉11、夹压板12、通用的弹顶器13、六角螺母14、平垫圈15和双头螺栓16。顺装类复合模如图1-4，用顶杆16代替了上述的卸料螺钉。若只在凹模型孔内推件脱模时，则如图3-52所示一样，辅助零件主要是用橡皮或圆钢丝弹簧作成的弹顶器和螺塞，橡皮弹顶器下端还要加压板，保证橡皮的弹压力能够得到正常发挥。

当模具上模有打料脱模装置时，附加的打料装置，如图3-3复合模所示，由顶杆10、打板9和打杆7组成。其中顶杆是简单的圆柱形，直径、长度和数量按实际需要决定。打板和打杆则有多种不同的结构形式和连接固定方式。图3-54就是几种比较常见的打板结构形式：

图3-54 打板的形状

a）圆形 b）一字形 c）三叉形 d）十字形 e）不等十字形 f）交叉形

其中的不同形状是根据冲件的大小、结构形状来决定的，首先要让开各个凸模，因为凸模的位置是固定不变的，然后安排顶杆的数量，并按对称均匀的原则，还要考虑距离适当靠推板外侧，但太远又会影响打板的强度。在综合上述条件的情况下决定顶杆的具体位置，最终才能决定打板的形状。除了小型打板外，其余是不能做成圆形的，因为圆形会造成垫板上面是空的，造成只能由垫板在悬空状态下承受凸模的作用力的状态。

图3-55 打杆及与打板的连接方式

a）整体式 b）铆接固定 c）螺纹连接 d）螺钉固定

打板的动作和力量还须通过打杆来传递，图3-55就是打杆的结构形式和与打板的连接方式。图a是整体式打杆，打板就是下端的凸缘，主要用于小型或单工序模具。如图3-6拉深模的打杆6就是这种形式，上端加横销5，是用来限制打杆的顶出位置，防止自由脱离模具。图b下端与打板用铆接方式连接，属不可拆卸的结构形式，如图3-3复合模的打杆7和打板9就是用铆接方式连接固定的。图c打杆下端有凸缘，对打板的力量传递更平稳，也有利改善打板的强度，与打板用螺纹方式连接，便于拆卸和装配，但易出现松动，所以要注意装配时的牢固度。多用于较大的打料装置。图3-2冲孔模，由于打板3是成形的，为便于加工，也采取了螺纹连接的方式。条件允许，也可以采用图4另外用螺钉来压紧固定的方式。

对于冲件外形尺寸较大，脱模力又不够对称、均匀的，仅用习惯的刚性打料方式脱模，就可能会因力量不均而引起推板偏斜，给正常脱模带来障碍，或者根本无法脱模，而且还有可能损坏打料装置。这时可以选择在推板合适的位置，安排力量足够的圆钢丝弹簧，来辅助推料、防止推板在打料力的作用下偏斜。