冲裁模间隙值的设定 冲裁工艺与冲裁模设计
浅谈冲裁模的设计中冲裁间隙的确定
浅谈冲裁模的设计中冲裁间隙的确定摘要通过对冲裁变形过程，冲裁间隙、质量，冲裁件的尺寸精度，模具寿命的分析，结合本人的实际经验，给出了冲裁间隙确定的原则与方法。
关键词变形间隙尺寸精度冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁的凸模与凹模刃口之间的间隙，在冲裁模的设计中，冲裁间隙合理选取和确定，能保证模具正常工作，提高工件的质量，延长模具使用寿命，提高生产效率，增加经济效益。
－、冲裁变形过程当凸凹模间隙正常时，其冲裁过程大致可以分为三个阶段。
1.弹性变形阶段2.塑性变形阶段3.断裂分离阶段因为在冲载时，只有塑性变形达到一定值时，断裂才能开始，当刃口附近应力达到材料破坏应力时，凸、凹模间的材料先后在靠近凹、凸模刃口侧面产生裂纹，并沿最大剪应力方向向材料内层扩展，使材料分离。
二、冲裁间隙冲裁间隙的数值等于凹模刃口与凸模刃口尺寸之差，如无特殊说明，冲裁是指双边间隙。
冲裁间隙对冲裁尺寸精度、模具寿命、冲裁力、卸料力和推料力也有较大的影响。
因此，冲裁间隙是一个非常重要的工艺参数。
为了获得较高质量的冲裁断面，应该是：光亮带较宽，约占整个断面的1/3以上，塌角、断裂带、毛刺和锥度都很小，整个冲裁零件平面无穹弯现象。
但是，影响冲裁断面质量的因素十分复杂，材料不同，它随材料的性能不同而变化，塑性差的材料，断裂倾向严重，光亮带，塌角及毛刺均较小，而断面大部分是断裂带。
塑性好的材料与此相反，其光亮带所占的比例较大，塌角和毛刺也较大，而断裂带较小，对于同一种材料来说，光亮带、断裂带、塌角和毛刺区四个部分在断面上所占的比例，也不是固定不变的，它与材料本身的厚度、冲裁间隙、模具结构、冲裁速度及刃口锋利程度等因素有关。
其中，影响最大的是冲裁间隙。
三、冲裁的质量冲裁间隙的大小对冲裁件质量的影响，可分下面四种，即：间隙正常、间隙太大、间隙太小、间隙分布不均匀，从冲裁变形过程可知，当冲裁间隙合理时，能够使材料在凸、凹模刃口处产生的上、下裂纹相互重合于同一位置，这样，所得到的冲裁件表面平整尺寸精度符合技术要求的零件。
冲裁工艺和冲裁模设计
冲裁工艺和冲裁模设计冲裁工艺概述冲裁工艺是指利用冲裁模具进行材料的冲击和剪切，使材料断裂或形成所需形状的一种制造工艺。
它广泛应用于金属加工行业，如汽车制造、家电制造等领域。
冲裁工艺的质量和效率直接影响产品的成型质量和生产效率。
冲裁工艺包括以下几个方面的内容：1.材料选择：冲裁工艺的第一步是选择合适的材料。
一般来说，钢材、铝材和不锈钢等金属材料在冲裁工艺中应用广泛。
2.冲裁模设计：冲裁模是冲裁工艺中的核心部件，其设计直接影响冲裁工艺的效果。
冲裁模的设计应考虑材料的硬度、强度、韧性以及产品的形状和尺寸等因素。
3.模具材料选择：冲裁模具一般采用高硬度和高强度的材料，以提高冲裁模的耐磨性和寿命。
常用的冲裁模材料有合金工具钢、高速钢、硬质合金等。
4.冲裁工艺参数的确定：冲裁工艺参数包括冲击力、冲次、冷冲间隙等。
这些参数的确定要根据材料的性质、产品的形状和尺寸进行合理调整，以达到最佳的冲裁效果。
冲裁模设计冲裁模设计是冲裁工艺的关键环节之一，其合理性和精度直接影响冲裁工艺的效果。
冲裁模设计一般包括以下几个方面：产品结构分析产品结构分析是冲裁模设计的基础，通过对产品的结构进行分析，确定产品的冲裁方式和冲裁模的结构。
在产品结构分析中要考虑产品的形状、尺寸、材料以及冲裁孔的位置和形状等因素。
冲裁孔设计冲裁孔是冲裁模的主要部件，冲裁孔的设计直接影响冲裁工艺的质量和效率。
冲裁孔的设计要考虑产品的形状和尺寸、材料的厚度和硬度以及冲裁力的大小等因素。
冲裁孔设计要保证冲裁孔的尺寸和形状与产品要求一致，并考虑到冷冲裁时的余量和变形。
模具结构设计模具结构设计是指冲裁模的结构设计，包括上模、下模、定位销、导向销、顶出销等部件的位置和尺寸设计。
模具结构设计要考虑产品的形状和尺寸、冲裁力的大小以及模具的可靠性和耐磨性等因素。
模具结构设计应合理布置冲裁孔和模具部件，以提高冲裁工艺的质量和效率。
冲裁模材料选择冲裁模的材料选择是冲裁模设计的重要方面，合适的材料能够提高冲裁模的硬度、强度和耐磨性，延长冲裁模的使用寿命。
冲裁及冲裁模设计
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度 a 间隙对断面质量的影响 小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程 断面特征值与间隙的关系图。
17
第 2 章 冲裁
2-2 冲裁模间隙
间隙对断面质量的影响
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第 2 章 力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落料件
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离。 单边间隙c、双边间隙z。 间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大 的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。 2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响 2.2.2 间隙对冲裁力的影响 2.2.3 间隙对模具寿命的影响 2.2.4 间隙的确定
12
第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.5 断面特征
1）圆角带：冲裁过程中，纤维的弯曲与拉伸形成， 软材料圆角大。 2）光亮带：塑剪变形时，由于相对移动，凸凹模侧 压力将毛料压平形成的光亮垂直断面。
3）断裂带：刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕 裂面，导致断面粗糙并有斜度。 4）毛刺：由微裂纹位置与冲裁间隙等引起，是金属 拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上
板 坯
F v 1
F v 2
F h 2
F h 2
F v 2
凹 模
板坯受力简图 Diagram of sheet metal under load
10
第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.3 裂纹的形成与发展 裂纹产生的条件：当变形区的应变达到极限塑性应变值时， 就产生微裂纹 裂纹扩展的方向：沿着最大剪切应变速度的方向扩展 裂纹的成长过程：裂纹首先在低应力区产生，由于变形过 程中最大剪切应变的速度方向发生变化，使得新的裂纹不断产 生，旧裂纹的扩展不断停止，然后在旧裂纹的前端附近重新产 生新的裂纹，不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹 极限塑性应变值除和材质外，还和应力状态、变形历史（损 伤程度）有关。
冲裁工艺与冲裁模的设计
冲裁工艺与冲裁模的设计一、引言冲裁工艺是指利用冲压设备对金属或非金属材料进行一次或多次的剪切、冲击或挤压，将材料裁剪成所需形状或尺寸的过程。
冲裁模是冲裁工艺中使用的一种专用工具，用于固定和加工待冲裁的材料。
本文将对冲裁工艺与冲裁模的设计进行探讨。
二、冲裁工艺的分类根据不同的冲裁目标和冲裁要求，冲裁工艺可以分为以下几类：1.剪切：将材料按照预定尺寸进行分割，常见于板材、线材等的裁剪。
2.冲孔：在材料上制作一个或多个具有特定形状的孔，常见于钢板、塑料片等的加工。
3.冲压成形：通过对材料应用压力，使其在冲裁模中发生形变，实现所需的形状或曲线。
三、冲裁模的结构冲裁模一般由上模、下模和导向结构组成。
其中，上模和下模分别固定在上模板和下模板上，通过导向结构进行定位和导向。
根据冲压工艺的不同要求，冲裁模还包括冲头、冲针等辅助部件。
1. 上模上模是冲裁模中用于对材料进行加工的主要部分，通常具有与被加工材料相适应的形状和几何结构。
上模还需要具备足够的强度和刚度，以承受冲压工艺中产生的冲击力和挤压力。
2. 下模下模是冲裁模中与上模相对应的部分，其主要作用是支撑被加工材料并传递冲击力。
下模的结构应该确保被加工材料能够稳定地固定在上模的加工位置上。
3. 导向结构导向结构一般由导柱、导套等组成，用于定位和导向上模和下模的相对位置，以确保冲模运动的准确性和稳定性。
4. 冲头和冲针冲头和冲针是一些特殊冲裁工艺中常用的辅助部件。
冲头一般是用于在材料上打孔、压印等操作，而冲针常用于冲切较薄材料或特殊形状的材料。
四、冲裁模的设计原则在进行冲裁模的设计时，需要考虑以下几个原则：1.结构合理：冲裁模的结构应该能够满足冲裁工艺的要求，并能够方便材料的定位和加工。
2.强度与刚度：冲裁模需要具备足够的强度和刚度，以承受冲击力、挤压力等工艺中产生的载荷。
3.导向准确：冲裁模的导向结构应该具备高精度的定位和导向能力，以确保冲裁过程的准确性和稳定性。
冲裁工艺与模具设计概述
a
图1 冲裁时作用于板料上的力 1—凹模；2—板料；3—凸模
3.冲裁时板料的变形过程
冲裁变形过程可分为三个阶段： 第一阶段：弹性变形阶段。在这一阶段中，若板料内部的应力没有超过弹性极限时， 当凸模卸载后，板料立即恢复原状。 第二阶段：塑性变形阶段。凸模继续压人，压力增加，材料内的应力达到屈服点，产 生塑性变形。 第三阶段：断裂分离阶段。凸模继续压入材料，先后在凹、凸模刃口侧面产生裂纹， 裂纹产生后沿最大切应力方向向材料内层发展，当裂纹相遇重合时，材料便被切断分 离。
刃口尺寸及其制造公差来保证。 在确定刃口尺寸及制造公差时应遵循的原则：
1）落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，冲孔件尺寸取决于凸模刃口尺寸。 在计算落 料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；在计算冲孔模时，以凸模为基准，间隙 取在凹模上。 2）根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小 尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。冲 裁间隙一般采用最小合理间隙值。 3）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。制造公差太小，会增加模 具的成本和制造难度；公差太大，会降低模具的使用寿命
表1 冲裁件的精度
（c）冲裁间隙 间隙过大，材料的拉伸作用变大
图5 材料的回弹理论
（3）形状误差
冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。
冲裁件呈曲面不平现象称为翘曲。 主要由间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，此外 材料的各向异性和卷材未矫正 也会产生翘曲。 冲裁件呈扭歪现象称为扭曲。 是由于材料不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。
凸模长度的确定 在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。采用固定卸料板的冲裁模凸模
第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
1．简单几何图形压力中心的位置
1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：
y R sin /
2．确定多凸模模具的压力中心
确定多凸模模具的压力
中心，是将各凸模的压力中
心确定后，再计算模具的压 力中心。
34
（4） 凸模强度校核
正压力校核
d min 4tτ σ
圆形凸模
f
min
P σ
非圆凸模
弯曲应力校核
95d 2 l max P
无导向圆形凸模
P
l max 425 I
无导向非圆凸模
35
（5） 凸模的标准化
凸模标准化，就是将凸模的许多零件的形状和 尺寸以及各种典型组合和典型结构按统一结构形式 及尺寸，实行标准化和系列化并组织专业化生产， 以充分满足用户选用，象普通工具一样在市场上销 售和选购。 JB/T 8057.1—1995，选取标准尺寸
材料消耗少
工序数目少
模具结构简单且寿命长
产品质量稳定
操作安全、方便
9
10
冲裁件工艺性的要求：
工件外形应尽量符合既好又无废料的排样要求；
冲孔时应力求简单、对称，尽量采用圆形、矩 形等规则形状；
11
避免长槽与细长悬臂结构；
圆孔直径、方孔边长、孔距等符合要求；
冲裁线相交处应有圆角过渡，以避免模具开裂，圆角半径 应大于0.5个板厚。
4
冲裁间隙对冲裁件端面质量的影响
5
间 隙 过 小
间 隙 合 理
第二讲冲裁间隙与冲裁模工作部分设计计算
制件尺寸为C
0
时， C p
(C 0.5) p
/2
制件尺寸为 C ' 时， C p C p / 2
计算后，在模具图纸上标注时一般只在基准模具上标 注尺寸和公差，另一模具上只标注公称尺寸，并注明 “××尺寸按凸模或凹模（即基准模具）配做，保证 双面间隙为Zmin～Zmax＝××～××”。
4
第二章 冲裁工艺与模具设计
（二）冲孔 计算时以凸模为基准件，配作凹模。
（a）磨损后凸模尺寸变小（A 类尺寸）。工件尺寸 A0
AP
(A
X)
0
P
P /4
（b）磨损后凸模尺寸变大（B 类尺寸）。工件尺寸 B0
BP
(B
X)
0
p
第二章 冲裁工艺与模具设计
（c）磨损后凸模尺寸不变（C 类），按制件标注不同分为：
mm
79.7900.105 mm
b凹
(40
0.75
0.34)
0
14 0.34
mm
39.7500.085 mm
c凹
(35
0.75
0.34)0
1 4
0.34
mm
34.7500.085 mm
第二章 冲裁工艺与模具设计
第二类尺寸：磨损后减小的尺寸
d凹
(22
0.14
0.75
0.28)0
1 4
0.28
第二章 冲裁工艺与模具设计
三、例题1
冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚 t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及 公差。 解：由图可知，该零件属于无特殊要求 的一般冲孔、落料。
12冲裁工艺与冲裁模设计
12冲裁工艺与冲裁模设计冲裁工艺是指将金属或非金属材料通过冲床或模具进行加工，将其按照设计要求剪裁成特定形状和尺寸的加工过程。
冲裁工艺在制造领域中应用广泛，是生产各种产品的重要工艺之一、冲裁模设计则是为了能够更好地实现冲裁工艺，需要制定合理的模具结构和工艺参数。
本文将结合实际案例，详细探讨冲裁工艺与冲裁模设计的相关内容。
首先，要考虑冲裁工艺的流程和要求。
冲裁工艺的流程主要包括材料准备、模具设计、冲床操作和后处理等步骤。
在进行冲裁工艺时，首先需要选择合适的材料，并加工成符合模具要求的板材。
接着，根据产品的要求设计模具，确定冲裁工艺参数，如冲头形状、冲头直径、模具间隙等。
在冲床操作的过程中，需要根据实际情况进行调整，确保产品的质量和尺寸达标。
最后，还需要对冲裁件进行后处理，如去毛边、抛光等，使产品达到最终要求。
其次，冲裁模设计是冲裁工艺中至关重要的一环。
冲裁模设计的目的是为了能够更好地实现产品的加工，并确保产品的尺寸和表面质量符合设计要求。
在冲裁模设计中，需要考虑以下几个方面：1.模具结构设计：模具结构设计是冲裁模设计的基础。
冲裁模通常包括上模和下模两部分，通过上下模的配合，将材料冲裁成所需形状。
模具的结构设计需要考虑产品的形状、尺寸和材料的特性，确保模具具有足够的强度和刚性，以保证加工过程中不产生变形或断裂。
2.冲头设计：冲头是冲裁模中的关键部件，直接影响产品的成型质量。
冲头的设计需要考虑产品的形状和尺寸，选择合适的冲头形状和直径，并根据实际情况进行调整。
冲头的设计不仅关系到产品的加工效率和效果，还关系到模具的使用寿命和维护成本。
3.模具工艺参数设计：在进行冲裁工艺时，模具的工艺参数也是至关重要的。
模具的工艺参数包括模具间隙、压头压力、冲头速度等，并且需要根据材料的特性和产品的要求进行调整。
合理的工艺参数设计可以保证产品的尺寸和表面质量达标，还可以提高生产效率和降低成本。
综上所述，冲裁工艺与冲裁模设计密切相关，是影响产品加工效果和质量的重要因素。
第2章 冲裁工艺与冲裁模(用)
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
一、冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。
2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
⒊ 把握好刃口制造精度与工件精度的关系。 形状简单的刃口制造偏差：按IT6～IT7级； 形状复杂的刃口制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/4； 对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差： 取冲裁件相应部位公差的1/8并冠以（±）； 详见表2-8
0 绪论 一、冲压概念
二、刃口尺寸计算方法
根据凸、凹模的加工工艺方法的不同，刃口尺寸的计算方法可分 为两种类型：凸模与凹模分别单独加工、凸模与凹模配合加工。 1. 凸模与凹模分别加工 (如图2-10) 凸模与凹模分别加工是指凸模与凹模分别按各自的图纸加工至最后 的尺寸，凸模、凹模图纸要分别标注凸模、凹模刃口尺寸及公差。
模具寿命受各种因素的综合影响，冲裁间隙是主要影响因素之一。
间隙越小，摩擦越严重，所以过小的冲裁间隙对模具寿命极为不
利。
较大的冲裁间隙可使模具与材料之间的摩擦减小，在一定程度上
还可以减小间隙分布不均匀的不利影响。从而提高模具寿命。
⒊ 冲裁间隙对冲裁工艺力的影响 正常情况下，冲裁间隙对冲裁力的影响不是很大。 冲裁间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。间隙增大后，从凸 模上卸下零件和从凹模中推出零件都比较省力。但间隙太大，引起毛 刺增加，反而又使卸料力和推件力迅速增加。
第二章-冲裁工艺与冲裁模具设计PPT课件
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
21
冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
6
方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
9
凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出
冲裁工艺与模具设计-冲裁的工艺设计
（3）冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂与凹槽，悬臂和凹槽宽度也 不宜过小，其许可值如图所示。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
一、冲裁件的工艺性分析
1．冲裁件的结构工艺性（续）
（4） 冲裁件的孔边距与孔间距
因受模具强度和零件质量的限制， 其值能太小。 一般要求: 圆孔：c≥(1~1.5)t; 矩形孔：c′≥(1.5~2)t。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 冲裁的工艺设计
一、冲裁件的工艺性分析
（6） 冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜 太小，否则容易折断和压弯。 冲孔最小尺寸取决于材料的机械性能、 凸模强度和模具结 构。 冲小孔的凸模，如果采用保护套，凸模不易损坏，稳定性 提高，最小冲孔尺寸可以减小。 所谓小孔，通常是指孔径小于被冲板料的厚度或直径小于1mm的 圆孔和面积小于1mm的异形孔。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 冲裁的工艺设计
二、冲裁工艺方案的确定
（4）模具制造、安装调整和成本 对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因
模具制造、安装调整较易，成本较低。 （５）操作方便与安全
复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。级进冲 裁较安全。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
二、冲裁工艺方案的确定
1．冲裁工序的组合 冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定： （１）生产批量 一般来说： 小批量与试制采用单工序冲裁； 中批和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
二、冲裁工艺方案的确定
1．冲裁工序的组合 （２）工件尺寸公差等级： 复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲 压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平 整。 级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低， 在级进 冲裁中采用导正销结构 ，可提高冲裁件精度。
第二章 冲裁工艺及冲裁模
圆形凸模
第二章 冲裁工艺及冲裁模
非圆形凸模及其固定 冲小孔凸模及其导向结构
第二章 冲裁工艺及冲裁模
（4）凸模的长度 当采用固定卸料时（如图a）：L=h1+h2+h3+h 当采用弹性卸料时（如图a）：L=h1+h2+h4
2、凹模 定义：在冲压过程中，与凸模配合直接对冲制件进行分离或成形 的工作零件。
便于操作和实现生产自动化。 缺点：级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。 适用：大批量生产小型冲压件。
第二章 冲裁工艺及冲裁模
第二章 冲裁工艺及冲裁模
第二章 冲裁工艺及冲裁模
第二章 冲裁工艺及冲裁模
第八节 冲裁模的部件和零件
第二章 冲裁工艺及冲裁模
一、工作零件 1、凸模 按整体结构分：整体式、护套式和镶拼式； 按截面形状分：圆形和非圆形； 按刃口形式分：平刃和斜刃。 凸模基本结构由两部分组成： 一是工作部分，用于成型冲件； 二是安装部分，用来使凸模正确固定在座上。 凸模的材料：形状简单寿命要求不高的凸模选用T8A、T10A等材料； 形状复杂且寿命要求较高凸模选用Cr12、Cr12MoV等制造 对于高寿命、高耐磨性的凸模选用硬质合金。 凸模的固定方法：
第二章 冲裁工艺及冲裁模
第四节 排样与搭边
一、排样 定义：排样指冲裁件在板料、条料或带料上的布置形式。 1、材料利用率 定义：在冲压生产中，材料利用率是指在一个进料距离内，冲裁件面积与板料
毛坯面积之比，用百分率表示。
A 100%
Bs
式中 ——材料利用率；
A——一个进料距离内冲裁件的实际面积，mm2； B——条料或带料宽度，mm； s——进料距离，mm。
第二章 冲裁工艺及冲裁模
冲裁工艺及冲裁模设计
工艺性原则
冲裁模设计应满足生产 工艺要求，确保冲裁件
的质量和精度。
安全性原则
设计应确保操作安全， 防止模具使用过程中出
现危险。
经济性原则
在满足功能和安全性的 前提下，降低模具成本
。
维护性原则
设计应便于模具的安装 、调试、维修和保养。
冲裁模设计的步骤与方法
明确设计任务
了解冲裁件的结构、尺寸、材料和生产批量 等要求。
。
强度和韧性
选择具有良好强度和韧性的材 料，以确保模具在使用过程中 不易开裂或断裂。
热处理性能
选择适合的热处理工艺，以提 高模具的硬度和耐久性。
经济性
在满足性能要求的前提下，尽 量选择价格较低的材料，降低
模具成本。
03 冲裁模结构设计
冲裁模结构的选择
根据产品要求选择合适的冲裁模结构，如简单模 、连续模、复合模等。
03
固定方式。
冲裁模的装配与调试
01
根据设计图纸，正确装 配凸模、凹模、压板、 螺栓等零件。
02
检查装配后的冲裁模是 否符合设计要求，并进 行必要的调整。
03
进行试冲，检查冲裁件 的质量、尺寸精度和模 具的稳定性，对模具进 行调整优化。
04
对冲裁模进行保养和维 护，确保其长期稳定运 行。
04 冲裁模设计实例分析
Байду номын сангаас
实例一：简单冲裁模设计
总结词
结构简单、成本低、适用于中小批量生产
详细描述
简单冲裁模设计通常采用单工序模具，结构相对简单，制造成本较低，适用于中小批量生产。这种模具一般由上 模和下模组成，通过压力机将上模压下，使板料分离，完成冲裁工序。
实例二：复杂冲裁模设计
第2章 冲裁工艺与冲裁模
1 1 1 1 Ld ( Lmin ) Td ( Lmin ) 2 2 2 8
0 绪论 一、冲压概念
2.凸模与凹模配合加工
配合加工法是指配做时，先制出一个基准件（如凹模），然后根据基准件 的实际尺寸，再按最小合理间隙Zmin配做另一件（如凸模）。
1.冲裁力的计算
平刃口冲裁模的冲裁力可按下式计算：
FP K PtL
式中，F—冲裁力，单位N； k—系数； L—冲裁件周边长度，单位㎜； t—板料厚度，单位㎜；τ b——材料抗剪强度，单位为MPa； 系数k是考虑到实际生产中各种因素对冲裁力的影响。 根据经验，一般取k＝1.3。 抗剪强度τ 的数值，取决于材料的种类和状态，可在有关手册中查取。 一般取τ b＝0.8σ b。 估算冲裁力公式： F＝Ltσ
Ap A K T
0
p
0 绪论 一、冲压概念
② 凸模磨损后尺寸增大。
B p B K
Tp 0
③ 凸模磨损后尺寸没有变化。 （根据工件尺寸的标注形式不同其计算也各异） 工件尺寸为正偏差标注，如C+0Δ，可按下式计算。 T 即 C p C 0.5 2p 工件尺寸为负偏差标注，如，可按下式计算。 Tp C C 0 . 5 即 p 2 工件尺寸为对称偏差标注，如，可按下式计算。 即 C p C Tp 2 式中， Ap、Bp、Cp——凸模刃口尺寸； A、B、C——工件孔的基本尺寸。
0 绪论
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
2.2.1 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。 2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
冲裁工艺与模具设计
2) 冲裁间隙大小的影响: 冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力大小、模具寿命
因此，选择合适的间 隙同时保证间隙的匀， 是保证制件质量的重 要因素。 见图 1-3。
(a)间隙过小；(b)间隙合适；(c)间隙过大
图1-3 间隙大小对冲裁件质量的影响 1-断裂带;2-光亮带;3-圆角带;
3) 冲裁间隙的确定原则：
保证冲裁件质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。新模具采用最小合理 间隙Zmin。（见表 1-4）
表1-4 冲裁模双面间隙
四. 弯曲
• 弯曲工艺的定义：将板料、管料和型材弯成具有 一定的曲率、一定角度和形状 的冲压工序称作弯曲。
•
弯曲方法：
压力机上用弯曲模压弯 折弯机上进行折弯 滚弯机上进行滚弯 拉弯设备上进行拉弯
板料宽度影响：宽板（B/t>3）弯曲时横断面几乎不 变；窄板（B/t≤3）弯曲时原矩形断面变成了扇形
图1-6 弯曲前后坐标网 格的变化
图1-7 弯曲时毛坯断面形状的变化
2. 弯曲变形中的质量
1) 弯曲件弯裂与防止措施
当r/t值减小到使外层纤维的拉伸变形超过材料 所允许的变形程度时，外层纤维将会出现裂纹， 即弯裂现象，图1-8所示为板料的弯裂。 克服弯裂现象的措施： 图1-8 冲裁表面对弯曲 件质量的影响
应力状态：径向受拉，切向受压 a-圆筒形零件; b-带凸缘的筒形零件; 变形状态：径向伸长，切向压缩 c-阶梯形零件;d-锥形零件; e-抛物线 变形区厚度变化：板料厚度增加，凸缘外 零件; f-球形零件; g-盒形零件; h-复 杂曲面形状零件 边缘处板厚增加至最大 凸缘区域应力: sr为拉，sq及st为压（无压 图1-16 拉深成形的各种零件 料装置时st为零） 凸缘区域应变: er为伸长，eq为压缩，et为 伸长(无论有无压料装置时)
冲裁工艺及冲裁模设计
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（2）计算落料凸、凹模尺寸
Dd (dmax x)0d
(360.50.62)00.012mm35.6900.012
Dp
(Dd
2cmin
)0 p
(35.690.04)00.008mm 35.6500.008
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• （二）凸模和凹模配合加工
• 只在凸模（或凹模）的基准件上标注尺寸和制 造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要 求的间隙值。
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一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响
• 间隙过大时，冲孔件尺寸增大，落料件 尺寸减小。
• 间隙过小时，冲孔 件尺寸减小，落料 件尺寸增大。
二、对模具寿命的影 响
• 间隙过小时，摩擦增大，磨损严重。 • 间隙过大时，摩擦减小，放宽间隙不均
匀的不利影响，从而利于提高模具寿命
三。、对冲裁工艺中力的影响
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四、间隙值的确定（合理间隙值 ）
• 1、理论确定法
c(th0)tant(1ht0)tan
• 2、经验确定法
软材料： t＜1mm，c=(3%-4%)t t＜1-3mm，c=(3%-4%)t t＜3-5mm，c=(3%-4%)t 硬材料： t＜1mm，c=(4%-5%)t t＜1-3mm，c=(6%-8%)t t＜3-5mm，c=(8%-13%)t
段 • 塑性变形阶
段 • 断裂分离阶
段
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三、冲裁件的断面质量及其影响因素
• 1、断面特 征 a:圆角带 b:光亮带 c:断裂带 d:毛刺
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• 各部分随材料 的性能、厚度 、冲裁间隙、 刃口状态及摩 擦条件不同而
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冲裁模间隙值的设定冲裁工艺与冲裁模设计
核心提示：由以上分析可见，间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。
但很难找到一个固定的间隙值能同时满足冲裁件质量最佳、冲模寿命最长，冲裁力、最小等各方面的要求。
因此，在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，…
由以上分析可见，间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。
但很难找到一个固定的间隙值能同时满足冲裁件质量最佳、冲模寿命最长，冲裁力、最小等各方面的要求。
因此，在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。
只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。
这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）。
考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙Zmin。
确定合理间隙值有理论法和经验确定法两种。
1．理论确定法
主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。
图2.3.2所示为冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态，根据图中几何关系可求得合理间隙Z为
图2.3.1 冲裁模间隙图 2.3.2 冲裁产生裂纹的瞬时状况
上式可看出，合理间隙Z与材料厚度t、凸模相对挤入材料深度、裂纹角有关，而及又与材料塑性
有关，见表2.3.1。
因此，影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。
材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，则所需间隙Z值就越大；材料厚度越薄，塑性越好的材料，则所需间隙Z值就越小。
由于理论计算法在生产中使用不方便，故目前广泛采用的是经验数据。
2．经验确定法
根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。
对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值（表2.3.2），这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。
对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙值（表2.3.3）。
可详见GB/T16743-1997。
需要指出的是,当模具采用线切割加工，若直接从凹模中制取凸模，此时凸、凹模间隙决定于电极丝直径、放电间隙和研磨量，但其总和不能超过最大单面初始间隙值。
（表2.3.2）。
可详见GB/T 16743-1997.
注：
1．初始间隙的最小值相当于间隙的公称数值。
2．初始间隙的最大值是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。
3．在使用过程中，由于棋具工作部分的磨损，间隙将有所增加，因而间隙的使用最大数值会超过表列数值。
4．为碳的质量分数，用其表示钢中的含碳量。
注：冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙取08钢的25％。
需要指出的是,当模具采用线切割加工，若直接从凹模中制取凸模，此时凸、凹模间隙决定于电极丝直径、放电间隙和研磨量，但其总和不能超过最大单面初始间隙值。