冲裁工艺
冲裁工艺
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）
2．凸模与凹模配作法 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模）， 然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。 特点： 模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核
T A ≤ Z max Z min的条件，并且还可放大基准件的制造公差，
（2）材料的性质（回弹小则精度高）
（3）冲裁间隙 （主要影响回弹值及方向） （4）冲裁件的形状（形状越简单精度越高）
第二节 冲裁件的质量分析
二、冲裁件断面质量及其影响因素
1. 断面特征：冲裁件断面一般可以分成4个区。
圆角带a： 刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。 断裂带c：裂纹形成及扩展。 毛刺区d： 间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。
第一节 冲裁过程分析
二、冲裁时板料的变形过程
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段
1．弹性变形阶段
变形区内部材料应力小于屈服应力 。
2．塑性变形阶段
变形区内部材料应力大于屈服应力。 凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉 伸，凸、凹模有压缩等变形。
3．断裂分离阶段
第三章 冲裁工艺
概述
冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种
冲压工序。
基本工序：落料和冲孔。
落料-----若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁
件时，称为落料； 冲孔-----若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以外的部分作为冲裁 件时，则称为冲孔。
第三章 冲裁工艺
冲裁工艺分析
4) 毛刺 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模
和凹模的刃口切入被加工材料一定深度时，刃口正面 材料被压缩，使裂纹起点不会在刃尖处发生，而是在 模具侧面距刃尖不远的侧面
上，在拉应力作用下，裂纹
加长，材料断裂而产生毛刺。
μ是摩擦系数， μF1、μF2——凸、凹模侧面与板材间 的摩擦力
板材由于受到模具表面的力偶作用而弯曲，并从模具表面上翘起， 使模具表面和板材的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，宽度 约为板厚的0.2～0.4。接触面间相互作用的垂直压力分布并不均匀， 随着向模具刃口的逼近而急剧增大。
冲裁中，板材的变形是在以凸模与凹模刃口连线为中 心而形成的纺锤形区域内最大，即从模具刃口向板料 中心，变形区逐步扩大。
刺按磨损后的刃口形状，成为根部很厚的大毛 刺。
3 提高断面质量的措施
通过增加光亮带的高度或采用整修工序 来实现。
增加光亮带高度的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂 纹的产生，要求材料的塑性好，对硬质材料要尽量进 行退火；
要选择合理的模具间隙值，并使间隙均匀分布，保持 模具刃口锋利。
当间隙过大时
材料的弯曲和拉伸增大，接近于胀形破裂状态，容易 产生裂纹，使光亮带所占比例减小。
材料在凸、凹模刃口处产生的裂纹会错开一段距离而 产生二次拉裂，断面的垂直度差，毛刺大而厚，难以 去除，使冲裁件断面质量下降。
3) 模具刃口状态的影响
刃口越锋利，拉力越集中，毛刺越小。 当刃口磨损后，压缩力增大，毛刺也增大。毛
便产生微裂纹。
3 断裂分离阶段
凸模继续压入，凸、凹模刃口附近产生的微裂 纹不断向板材内部扩展，若间隙合理，上、下 裂纹则相遇重合，板料被拉断分离。断面上形 成一个粗糙的区域。当凸模再下行，冲落部分 将克服摩擦阻力从板材中推出，全部挤入凹模
第二章 冲裁工艺与模具设计
（2）合理的模具间隙值，并使间隙均匀分布；
（3）保持模具刃口锋利 ,
（4）保持润滑。
2.2.1冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设 计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力， 以适应冲裁的要求。 （一）冲裁力的行程
采用刚性卸F料总 装 F置冲 和 F下卸 出 F料推方式的总冲压力为
采用弹性卸料F总装置F冲和上F出推 料方式的总冲压力为
F总 F冲 F卸 F顶
例2-1 计算冲裁图2-12所示零件所需的冲压力。材 料为Q235钢，料厚t=2mm，采用弹性卸料装置 和下出料方式，凹模刃口直壁高度h=6mm 解：冲裁力：由表查出 304 ~ 373MPa, 取 345MPa
这种模具的缺点是长凸模进入凹模较深，容易 磨损，修磨刃口也比较麻烦。
（二）斜刃口冲裁
在用平刃口模具冲裁时，整个刃口同时与冲裁 件周边接触，同时切断，所需冲裁力大。若采用斜 刃模具冲裁，也就是将凸模（或凹模）刃口做成有 一定倾斜角度的斜刃，如图2-11所示，冲裁时刃口 就不是同时切入，
而是逐步切入材料，
c 、将工件分解成若干直线段或弧度段，L1、
L2、…Ln，因冲裁力与轮廓线长度成正比关系，故 用轮廓线长度代替F。 d 、计算各基本线段的重心到Y轴的距离x1、 x2、…xn，到X轴的距离y1、y2、… yn，则根据力 矩原理可得压力中心的计算公式为
X0
l1x1 l2 x2 ln xn l1 l2 ln
（二）塑性变形阶段
凸模继续下降，压力增加，当材料内部应力达到 屈服点时，板料进入塑性变形阶段。
此时凸模开始挤入板料，并将下部材料挤入凹模 孔内，板料在凸、凹模刃口附近产生塑性剪切变 形，并在侧向挤压力作用下形成光亮的剪切断面。
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
冲裁工艺与模具设计一、冲裁工艺概述冲裁工艺是金属材料加工中常用的一种工艺方法，通过冲压设备将金属材料切割成所需形状的工件。
冲裁工艺的主要特点是高效、精确、成本低、生产量大等优势。
而模具设计作为冲裁工艺的重要一环，是确保冲裁工艺顺利进行的关键。
二、冲裁工艺的步骤冲裁工艺的实施通常分为以下几个步骤：1.设计冲裁模具：根据产品的形状和尺寸要求，设计合理的冲裁模具，包括上模、下模和导向装置等部分。
2.材料准备：选择合适的金属材料，并将其切割成符合尺寸要求的工件。
3.模具调试：安装模具，并进行调试以确保模具的正常运行和冲裁质量。
4.冲裁操作：将材料放置于冲床上，并按照预定的冲裁程序进行操作，实现对材料的精确切割。
5.检验与修整：对冲裁后的工件进行检验，如有必要，进行修整以达到产品的要求。
三、模具设计的关键要点模具设计是冲裁工艺中至关重要的环节，一个合理的模具设计能够提高冲裁工艺的效率和质量。
以下是模具设计中的关键要点：1.考虑工件的形状和尺寸要求，设计出合理的模具结构和尺寸。
2.根据冲裁材料的特性，选择合适的模具材料，确保模具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
3.确定模具的开合方式和定位方式，保证模具的稳定性和操作方便性。
4.设计合理的导向和定位装置，确保冲裁过程中工件的稳定性和精度要求。
5.根据冲裁工艺的要求，设置合适的切割方式、刀具尺寸和刀具数量。
6.考虑模具的可制造性和维修性，方便模具的制造和维护。
四、冲裁工艺和模具设计的案例分析以下是一个具体的案例分析，说明冲裁工艺和模具设计的应用：案例：汽车冲床件生产过程中的冲裁工艺和模具设计在汽车行业，冲裁工艺和模具设计是非常重要的环节。
这里以汽车门护板的生产为例，介绍其冲裁工艺和模具设计。
1.冲裁工艺：门护板是汽车车门上的一个重要部件，其形状复杂，尺寸要求严格。
在冲裁工艺中，首先需要设计合理的冲裁模具，将加工前的板材按照门护板的形状进行切割。
然后，通过冲床设备进行冲裁操作，将板材冲裁成门护板的形状。
冲裁工艺及冲裁模具设计
冲裁工艺及冲裁模具设计1. 引言冲裁工艺是金属板料加工中常用的一种工艺，通过冲击或剪切来完成金属板料的切割、成型等加工操作。
冲裁模具那么是用于完成冲裁工艺的工具，由上模和下模组成。
本文将介绍冲裁工艺的根本原理及最正确实践，并讨论冲裁模具的设计要点。
2. 冲裁工艺原理冲裁工艺的根本原理是利用冲裁模具对金属板料进行冲击或剪切，以到达切割、成型等目的。
冲裁工艺可以分为单冲、连冲和复合冲三种形式。
2.1 单冲单冲是指每次冲击或剪切只完成一次切割或成型操作。
单冲工艺简单、易于操作，适用于中小批量生产。
但是，由于每次操作只能完成一道工序，效率相对较低。
2.2 连冲连冲是指通过连续不断地进行冲击或剪切，一次完成多个工序。
连冲工艺具有高效率的优势，适用于大批量生产。
然而，连冲工艺要求操作速度快，冲裁模具的设计要求也相对较高。
2.3 复合冲复合冲是指在一个工序中使用多个冲裁模具，同时完成多个切割或成型操作。
复合冲工艺通常用于生产复杂的零件，可以提高生产效率和产品质量。
复合冲工艺的设计需要充分考虑模具的排列和动作协调的问题。
3. 冲裁模具设计要点3.1 模具材料选择冲裁模具需要具备足够的硬度和耐磨性，以保证模具长时间使用不失效。
常用的模具材料有工具钢、合金钢等。
在选择模具材料时应综合考虑材料的强度、硬度、热导率和加工难度等因素。
3.2 模具结构设计冲裁模具的结构设计直接影响到冲裁工艺的稳定性和产品质量。
模具结构应合理布局、刚性足够，并考虑到易于组装和维护等因素。
另外，模具的导向装置和定位装置也需要合理设计，以确保模具在工作过程中的准确性和稳定性。
3.3 模具冷却系统设计冲裁模具在工作过程中会受到较大的热冲击，冷却系统的设计对于模具的寿命和工作效率起到重要的作用。
冷却系统应考虑到模具各部位热量分布的差异，并采取适宜的冷却方式和冷却介质，以提高模具的冷却效果。
3.4 模具润滑系统设计模具润滑系统的设计对于减少摩擦、延长模具寿命和提高产品质量非常重要。
第2章-冲裁工艺
B类尺寸，随凹模磨损，尺寸↓：
C类尺寸，随凹模磨损，尺寸不变：
34
2.3 冲裁模刃口尺寸计算
3）冲孔
第 2 章
冲
冲孔件
裁
工
艺
A类尺寸，随凸模磨损，尺寸↑：
B类尺寸，随凸模磨损，尺寸↓： C类尺寸，随凸模磨损，尺寸不变：
冲孔凸模刃口轮廓
35
2.3 冲裁模刃口尺寸计算
4）总之
第
2
第
2
非圆形工件x值
圆形工件x值
材料
章
厚度
1
0.75
0.5
0.75
0.5
t/mm
工 件 公 差 Δ/mm
冲
裁
1 <0.16 0.17~0.35 ≥0.36 <0.16 ≥0.16
工
1~2 <0.20 0.21~0.41 ≥0.42 <0.20 ≥0.20
艺
2~4 <0.24 0.25~0.49 ≥0.50 <0.24 ≥0.24
1、冲裁时的力态分析
第 普通冲裁示意图
2
模具工作部分有两个基
章
本特征：
冲
凸、凹模有锋利刃口
裁
凸、凹模有间隙
工
C - 单面间隙
艺
Z - 双面间隙
冲裁板料受力图
6
2.1 冲裁工艺分析
第
2
变形区位置
章
冲
裁
工
艺
变形区的应力状态
7
2.1 冲裁工艺分析
2、冲裁变形过程
第
2
1）弹性变形阶段
第2章 冲裁工艺
第
2.1 冲裁工艺分析
冲裁工艺
二.冲裁----------冲裁概述1.冲裁的定义:冲裁是利用冲裁模在压力机的作用下,使板料分离的一种冲压工艺方法.从广义上说,冲裁是冲孔、落料、切断、切口、割切等多种分离工序的总称.但一般讲来,冲裁主要指落料和冲孔工序.冲裁是冷冲压加工方法中的基础工序,应用极其广泛,它即可以直接冲制出所需的成品零件,也可以为其它冷冲压工序制备毛丕板料经过冲裁后,被分离成两部分,即冲落部分和带孔部分,若冲裁之目的是为了制取一定外形的外形轮廊和尺寸的冲落部分;则这种冲裁工序称为落料工序,剩余的带孔部分就成为废料.反之,若冲裁的目的是为了制取一定形状和尺寸的内孔.此时,冲落部分变成废料带孔部分即为工件,这种冲裁工序称之为冲孔工序.表2-1 落料与冲孔从冲裁变形本Array质上讲,落料和冲孔是一回事.但是在工艺上必须作为两个工序加以区分.因为在冲模设计中,当具体确定凸凹模刀上尺寸时两者是不一样的.2.冲裁的分类按照切断面的粗糙程度,或冲件的精度,冲裁分为普通冲裁和精密冲裁.普通冲裁就是当工件分离时,由于受到冲模压力作用.在凸凹刃口之间的材料除了受剪切变形外,还存在着拉伸,弯曲横向挤压等变形,材料最终以撕裂的形式实现分离.因此,普通冲裁工件的断面比较粗糙,而且有一定的锥度,其精度较低,精密冲裁由于采用了特殊的冲模结构使凸、凹模刃口处的材料最终以塑性剪切变形形式分离.精密冲裁的零件,断面光洁且与板面垂直,精度较高.目前,一些精度要求高的冲裁零件,如仪器仪表,照像机,钟表,等零件多数是用精密冲裁的方法加工的.冲裁若按分离部分与母材部分的使用要求又可分如冲孔,落料,切断,切口,半剪等.3.变形特点根据金属塑性变形原理分析可知.塑性金属材料在变变形过程中引起金属材料破坏的主要方式是拉断和剪断,这就是说拉应力及拉应变.剪应力及剪应力变是造成金属材料断裂破坏的主要因素.而压应力和压应变只能引起塑性材料的形变,不会导致材料的破坏.冲裁分离过程虽然是一瞬间完成的,但变形分离是很复杂的,冲裁时板料的变形分离分三个阶段:a.弹性变形阶段.板料在凸模压力的作用下,刃口处的材料首先产生弹性压缩,拉伸等变形,凸模略有挤入材料的内部,板料的下面也略微挤入凹模洞口内,凸模下面的材料略有弯曲. 凹模上面的材料开始上翘,如果凸凹模之间的刃口间隙越大,变曲和上翘越严重,但这时,材料内部应力尚未超过极限.当去掉外力后,材料仍可恢复原状.这一阶段称为弹性变形阶段(如图a)b.塑性变形阶段随着凸模的下降,对板料的压力不断增加,材料内部的应力也随之加大.当内应力达到材料的屈服极限时,便开始进入塑性变形阶段,随着凸凹模刃口进一步挤入材料内部.由于凸凹模刃口之间的间隙存在,使材料内部的拉应力和弯曲成分增大,压应力成分减小,金属材料被进一步弯曲和拉伸,使变形区的材料硬化加剧.当冲裁力不断增大直到刃口附近的材料开始产生微裂纹时,冲裁力也达到最大值.微裂纹的出现说明有材料开台破坏,塑性变形阶段也告结束.(如图b)c.分离阶段.凸模继续下降,使板料产生上下裂纹不断扩大.并向材料内部延伸,如图c.当板料上下裂纹相重合时,说明材料纤维被全部撕裂拉断,零件断面开始分离.当凸模再往下降时,将板料的冲落部分推出凹模洞口,同时将初始形成的毛刺进一步拉长.至此,凸模回开完成整个冲裁过程.4,普通冲裁零件的断面特征对普通冲裁间的断面分析,我们可发现这样的规律.零件的断面和零件的平面并非垂直,而是带有一定的锥度;除很窄一部分光亮带外,其余均粗糙无光泽.并有毛刺和塌角.我们把冲裁件断面上的各区域分别称为塌角带(又称圆角带);光亮带(又称剪切带),断裂带和毛刺.(图12-2)高质量的冲裁件断面应该是: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,整个冲裁间平直无变弯现象.但是影响冲裁冲断面质量的因素十分复杂.它随材料的性能.厚度,刃口间隙.模具结构及冲裁速度的不同而变化.。
冲裁工艺
冲裁工艺冲裁：利用模具使板料产生分离冲压工序。
（落料，冲孔）。
落料：从板料上冲下所需冲件或半成品的冲压工艺。
冲孔：从半成品上冲出所需形状、尺寸的冲压工艺。
§2-1. 冲裁变形和冲裁件断面分析 一、冲裁变形过程冲裁时板料的变形具有较明显的阶段性，由弹性变形过度到塑性变形，最后产生断裂分离。
⒈ 汽弹性变形阶段凸模接触板料并往下运动，板料在凸、凹模作用在产生弹性压缩，弯曲,挤压等变形直至材料内的应力达到弹性极限为止。
（如图2-1-01）图 2-1-01图2-1-02图 2-1-03⒉ 塑性变形阶段凸模再往下运动进入塑性变形阶段，当冲裁变形抗力不断增大，刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出项微裂，塑性变形结束。
（如图2-1-02）⒊ 断裂分离阶段凸模继续往下运动，使刃口附近的变形区的应力达到材料的破坏应力，微裂纹扩展直到完全破裂。
（图2-1-03）二、冲裁件断面分析（图2-1-04）图 2-1-04【插】华通开关厂经验：落料：凹软凸硬；冲孔：凹硬凸软，则不易产生毛刺，如精度问题则软硬与上述相反。
⒉ 分析讨论⑴ a 、b 、c 、d 四个区域的情况与材料有关。
⑵ 毛刺在冲裁过程中一定会产生的，关键如何控制大小。
⑶ 微裂纹的产生位置并非正对着刃口，而是在离刃口不远的侧面上。
⑷ 断面有斜度（精度冲裁除外）。
§2-2. 冲裁间隙 一、冲裁间隙 Z 冲裁间隙 mmd 凸 凸模刃口尺寸 mmd 凹 凹模刃口尺寸 mm⒈ Z = d 凹- d 凸（一般指双面间隙）。
⒉ 它是一个重要的工艺参数，是冲裁工艺与冲模设计的一个重要问题。
⒊ 间隙对冲裁件的质量（指断面质量与尺寸精度），冲裁力、模具寿命等的影响很大。
二、间隙对冲裁件断面质量的影响⒈ 合理间隙（图2-2-02） ⑴ 上下裂纹重合 ⑵ 断面有一定的斜度⑶ 冲裁力小⒉ 间隙小（图2-2-03） ⑴ 上下裂纹不重合 ⑵ 出现二次光亮带⑶ 断裂带出现毛刺与夹层（但毛刺易清除） ⑷ 呈倒锥形 ⑸ 冲件⒊ 间隙过大（图2-2-04） ⑴ 上下裂纹不重合 ⑵ 断面斜度大⑶ 圆角带增大⑷ 毛刺增大、不易去除 ⑸ 冲件⒋ 间隙不均匀会出现单面毛刺过大,模具易损失。
冲裁工艺概述
3.2 冲裁工艺
冲裁加工示意图
冲裁工艺是冲压分离工序 的总称，是利用模具在压力机 上使板料的一部分沿着一定的 轮廓形状与另一部分产生分离 的一种冲压工序。
冲裁主要是指落料和冲孔工序。
从板料上冲下所需的零件毛坯叫做落料 在工件上冲出所需要形状的孔叫做冲孔
落料和冲孔 （a）落料；（b）冲孔
弹性变形阶段 弹性变形阶段
当凸模开始接触板料并且下压时，变 形区内产生弹性压缩、拉深、弯曲等变形， 板料被稍微挤入凹模洞孔中，凸模下端面 的板料产生弯曲，凹模断面的板料向上翘 曲。间隙越大，弯曲和翘曲就越严重。随 着凸、凹模刃口压入板料，刃口处的材料 所受到的应力逐渐变大，直到达到板料的 弹性接线。若卸去凸模压力，板料能够恢 复原状，不会产生永久变形。
3.2.2 冲裁件断面质量与影响因素
1．冲裁件断面状态 冲裁件的断面具有明显的区域性特征，在断面上明显地区可分为圆角带 （塌角区）、光亮带、断裂带以及毛刺四个部分。
冲裁件断面 （a）冲孔件；（b）落料件
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塑性变形阶段
凸模继续下压，板料的内应力达 到屈服极限，板料在与凸、凹模刃口 接触处产生塑性变形，此时凸模切入 板料，板料挤入凹模，产生塑性剪切 变形，形成光亮的剪切断面。随着塑 性变形加大，变形区的材料硬化加剧， 冲裁变形力不断增大，当刃口附近的 材料由于拉应力的作用出现微裂纹时， 说明塑性变形阶段结束。
冲裁时作用于板料的力
Fp，Fd 分别是凸、凹模对板料的垂直作用力；
F1，F2 是凸、凹模对板料的侧压力；
μFp，μFd 是凸、凹模断面与板料之间的摩擦 力，其方向和间隙的大小有关； μF1，μF2 是凸、凹模侧面与板料之间的摩擦 力。
3．冲裁变形时的应力状态
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
第二章冲裁工艺与冲裁模
凸模:
凹模:
式中： d—冲孔工件孔的基本尺寸，mm dp、dd—冲孔凸、凹模刃口尺寸，mm Δ—工件公差，mm —凸、凹模制造偏差（查表），mm X—磨损系数（查表）
第二章冲裁工艺与冲裁模
第二章冲裁工艺与冲裁模
②落料 设冲裁件的落料尺寸为
计算原则,计算公式为:
凹模:
,根据刃口尺寸
如不满足，则应提高模具制造精度，即减小 、 ⑤优点
凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于批量生产。 ⑥缺点：模具制造公差小，模具制造困难，成本高。
第二章冲裁工艺与冲裁模
刃口尺寸计算注意点:
1.分清是冲孔还是落料 2.冲裁间隙Z的确定：与材料和料厚有关 3.冲裁件的尺寸标注是否标准
孔的标注： 落料的标注： 中心距标注：L
基准件刃口尺寸计算式：
A类尺寸：
B类尺寸：
C类尺寸：
C = C ±D ' 4 = C ±D 8
第二章冲裁工艺与冲裁模
A类尺寸：
B类尺寸：
C类尺寸： C = C ±D ' 4 = C ±D 8
式中： A、B、C—基准件基本尺寸, mm Amax—冲裁件A类尺寸最大极限值, mm B min—冲裁件B类尺寸最小极限值, mm δ—模具制造公差, mm
毛剌区：是由于冲裁间隙的存在 而产生，该区域一般不可避免。Байду номын сангаас
第二章冲裁工艺与冲裁模
注意事项
a、粗大毛刺的产生部位：
当凸模刃口磨钝时，落料件的上端会出现 粗大的毛刺； 当凹模刃口磨钝时，冲孔件的下端会出现 粗大的毛刺； 当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。
第二章冲裁工艺与冲裁模
冲裁工艺和冲裁模具设计
冲裁工艺和冲裁模具设计冲裁工艺和冲裁模具设计作为一种常见的金属加工技术，冲裁被广泛应用于制造汽车、电子设备、家电等各种产品。
冲裁过程包括剪切、拉伸、冲压等操作，通过模具对金属材料进行形状变化和剪切，来达到制造出所需产品的目的。
因此，冲裁工艺和冲裁模具设计对于产品的品质和生产效率至关重要。
一、冲裁工艺冲裁工艺是指冲裁操作的完整过程，包括模具设计、材料选择、冲裁机的选择、生产线的设计、冲裁参数设置、操作人员的技术水平等。
在整个冲裁工艺中，模具设计是决定产品精度和质量的关键因素之一。
而材料的选择则是根据需求而来，决定了产品的强度和耐用度。
同时，冲裁机的选择和生产线设计，也对质量和效率有很大的影响。
在冲裁参数设置方面，操作人员需要根据需要的产品要求选择适当的切削速度、切削深度、冲切速度和氧化器的温度，以确保工艺的高效性和安全性。
操作人员的技术水平和经验也是冲裁工艺中不可或缺的一环，只有经过深入的培训和实践才能熟练掌握冲裁操作技术，保证产品质量。
二、冲裁模具设计冲裁模具是冲裁过程中的中心部分，它能够使原材料按照特定的形状和尺寸被切割和改变。
因此，冲裁模具设计必须按照以下原则：1.符合产品尺寸和形状的需求冲裁模具的设计必须符合目标产品的需求，确保可靠和准确地达到预期的尺寸和形状。
特别是在生产大批量产品时，模具的稳定表现和可维护性是至关重要的。
2.优化切削、加工和生产速度冲裁模具设计必须考虑切削、加工和生产速度。
为获得最佳性能和保持稳定生产，冲裁模具必须经过详细的工程分析、优化和调整，以确保指定的材料厚度、切割宽度和其他冲裁过程条件。
这些是实现制造优化和节约时间的关键。
3.确保模具寿命和可靠性模具的设计必须考虑预计的使用寿命和维护要求，以确保高度的可靠性和生产效率。
根据产品需求，选择合适的材料和表面处理方法，以有效地提高模具寿命和耐久度，降低生产成本和维护费用。
4.考虑生产过程中的人工干预冲裁模具设计必须考虑生产过程中的人工干预，以确保操作人员的安全和效率。
冲裁工艺概述
冲裁时作用于板料的力
Fp，Fd 分别是凸、凹模对板料的垂直作用力；
F1，F2 是凸、凹模对板料的侧压力；
μFp，μFd 是凸、凹模断面与板料之间的摩擦 力，其方向和间隙的大小有关； μF1，μF2 是凸、凹模侧面与板料之间的摩擦 力。
3．冲裁变形时的应力状态
冲裁时，由于板料弯曲的影响，其剪切区的应力状态复杂，与变形过程有 关。其裁剪区板料的应力状态如图所示。
冲裁变形过程
（a）弹性变形阶段 （b）塑性变形阶段 （c）裂纹扩展阶段 （d）断裂分离阶段
弹性变形阶段 弹性变形阶段
当凸模开始接触板料并且下压时，变 形区内产生弹性压缩、拉深、弯曲等变形， 板料被稍微挤入凹模洞孔中，凸模下端面 的板料产生弯曲，凹模断面的板料向上翘 曲。间隙越大，弯曲和翘曲就越严重。随 着凸、凹模刃口压入板料，刃口处的材料 所受到的应力逐渐变大，直到达到板料的 弹性接线。若卸去凸模压力，板料能够恢 复原状，不会产生永久变形。
塑性变形阶段
凸模继续下压，板料的内应力达 到屈服极限，板料在与凸、凹模刃口 接触处产生塑性变形，此时凸模切入 板料，板料挤入凹模，产生塑性剪切 变形，形成光亮的剪切断面。随着塑 性变形加大，变形区的材料硬化加剧， 冲裁变形力不断增大，当刃口附近的 材料由于拉应力的作用出现微裂纹时， 说明塑性变形阶段结束。
冲裁变形过程弹性变形阶段弹性变形阶段当凸模开始接触板料并且下压时变形区内产生弹性压缩拉深弯曲等变形板料被稍微挤入凹模洞孔中凸模下端面的板料产生弯曲凹模断面的板料向上翘曲
冲裁工艺概述
3.2 冲裁工艺
冲裁加工示意图
冲裁工艺是冲压分离工序 的总称，是利用模具在压力机 上使板料的一部分沿着一定的 轮廓形状与另一部分产生分离 的一种冲压工序。
第三章冲裁工艺
2、分别加工法的尺寸计算
3、配合加工法的尺寸计算
1、尺寸计算的原则
a、设计基准的选择
对于落料工序：应以凹 模刃口尺寸作为设计基 准，间隙取在凸模。
对于冲孔工序：应以凸 模刃口尺寸作为设计基 准，间隙取在凹模。
b、设计公称尺寸和模具间隙的确定
对于落料工序：凹模刃口 公称尺寸取接近或等于工 件最小极限尺寸，间隙取 最小合理间隙
IT9
IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 IT14
材料性质、冲裁件形状
b、材料性质
材料性质的问题主要：是由于存在的弹性恢复(“回
弹”)现象造成的，使得冲裁件的尺寸与凸、凹 模不符，从而影响精度。 屈服点低，回弹小
c、冲裁件形状
形状越简单，精度越高
也可以通过课本p.49表3-5查得
a)、设计思路：
为保证制件的精度，以凹 模为设计基准。
以 （Dmax x ）为设计公称 尺寸。
设计完毕凹模尺寸后，以 凹模公称尺寸为设计基准 设计凸模。
b)、凸、凹模尺寸设计
Ⅰ、将制件图纸尺寸化为标准尺寸 D0
Ⅱ、凹模尺寸设计
D凹 （Dmax x ）0凹
由公差表查得：36
0 0.62
属于IT14，所以：x=0.5
分别加工法简单模工作零件设计
设 凸 、凹 分别按IT6和IT7级加工制
造，图纸中落料工序尺寸
为：36
0 0.62
， 查公差表，得：
凸 0.016 mm，凹 0.025 mm
校核： 凸 凹 Zmax Zmin
0.016 0.025 0.041 0.032
冲裁间隙的经验确定
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根据冲裁变形机理分类:
图3-1 垫圈的落料与冲孔
2020/8/10
普通冲裁、精密冲裁
二、冲裁过程分析
1 、冲裁变形时 板材变形区受 力情况分析
F1、F2──凸、凹模对板料的垂 直作用力；
F3、F4──凸、凹模对板料的侧 压力；
μF1、μF2──凸、凹模端面与 板料间的摩擦力
μF3、μF4──凸、凹模侧面与 板料间的摩擦力
制造 精度
0. 5
0. 8
1.0
1.5
2
3
4
5
6
7
8 10 12
IT6~ IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 7
IT7~ 8
2020/8/10
IT9
IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 IT14
2020/8/10
冲裁模凸、凹模与冲裁件之间的关系
• 若不考虑弹性变形的影响 ：
– 冲孔件的光亮带尺寸决定
凸、凹了模它与的轴设类计零依件据的配：合性
质 – 冲冲孔孔件尺的寸光＝亮凸带模尺尺寸寸近似
等落于料凸尺模寸尺＝寸凹模尺寸
落料–是以落了最料它大件与部的孔分光类尺亮零寸带件为尺 的其寸 配尺寸决 合定 性
材料性质、冲裁件形状
• b、材料性质
– 材料性质的问题主要：是由于存在的弹性恢复(“回
弹”)现象造成的，使得冲裁件的尺寸与凸、凹 模不符，从而影响精度。 –屈服点低，回弹小
• c、冲裁件形状
–形状越简单，精度越高
2020/8/10
冲裁间隙
• 冲裁间隙对于冲裁件精度是一个关键。
• 当间隙合适时，板料在比较纯的剪切作用下被分离，使 落料尺寸等于凹模尺寸，冲孔尺寸等于凸模尺寸。
• 间隙太大：同时存在拉伸和弯曲变形，冲裁后尺寸向实 体方向收缩
– 落料件尺寸小于凹模尺寸；冲孔件尺寸大于凸模尺寸 • 间隙太小：同时受到较大的挤压作用，冲裁后尺寸向实
体反方向胀大
– 落料件尺寸大于凹模尺寸；冲孔件尺寸小于凸模尺寸
2020/8/10
Hale Waihona Puke 2、断面质量• 断面质量取决于冲裁间隙。 • 间隙合理：由凸、凹模刃口所产生的裂纹重合 • 间隙不合理：则上下裂纹不重合
质
→以凹模尺寸为准
冲孔–是以落最料小件部的分光尺亮寸带为尺其寸尺寸近似 等于凹模尺寸
→以凸模尺寸为准
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三、冲裁件的质量分析
• 冲裁后的零件应该保证一定的尺寸精度、良好 的断面质量和没有明显的毛刺
• 一、尺寸精度
– 冲裁件应保证图纸规定的公差范围
• 二、断面质量
– 冲裁件的切断面应平直、光洁；无裂纹、撕裂、夹层等缺陷
第三章冲裁工艺
冲裁工艺
• 一、概述 • 二、冲裁过程分析 • 三、冲裁件的质量分析 • 四、冲裁间隙 • 五、凸模与凹模工作部分尺寸计算
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六、冲裁工艺力及压力中心 七、排样、搭边以及送料步距
与条料宽度的计算
一、概述
冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种
冲压工序。 基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲 压工序件。
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3、四个 特征带
• a、圆角带 • b、光亮带 • c、断裂带 • d、毛刺
圆 在 接 受 的紧 它 料 光的缘形理造毛光裂断裂断角板触弯。1挨 是 被 亮，成论成/刺3亮带裂纹裂着 由 挤 带带料的曲～是的上毛紧带。带扩带圆 于 入 的又不一、1由 粗 讲 刺/角 凸 凹 长挨2下是张表称与面拉左裂糙冲的带 模 模 度着来由而面为凸，深右纹部裁产的 切 而 约断紧冲形粗。塌模是作是 入 形 占在分的生裂接裁成糙角或由用光 板 成 整分。过。带着时的，，凹于而亮 料 的 个离程的的产并产模板形带 、 。 断面必边是生带，板面生 相 料 成上然断的有 材光也4料亮°就带塑～是垂性6说直°越毛于的好刺底斜，面是角凸。不。、可凹避模免 之 角材 小的毛模度间也料 ，；刺间越塑 光间越但的间大性 亮隙大是 高越 带隙，越。如度好 的越斜大果可， 高大角，模 度间以，也形间 越隙很断越成间 高合小裂大的隙 。适。带。越塌，高
• 三、毛刺
– 应该避免粗大的毛刺
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1、尺寸精度
• a、冲模的制造精度 • b、材料性质 • c、冲裁件的形状 • d、冲裁间隙
2020/8/10
冲模的制造精度
• a、冲模的制造精度
– 冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有直接的影响。 – 冲模的精度越高，冲裁件的精度也越高。
冲模
板料厚度t(mm)
2020/相8/10 关链接：弯曲模具
冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模
2 、变形过程
– a、弹性变形阶段 – b、塑性变形阶段 – c、断裂分离（剪裂）阶段
2020/8/10
变形过程
• 1、弹性变形阶段 2、塑性变形阶段 3、(应力屈服点)出现剪裂纹点 4、断裂阶段(剪裂纹重合) 5、断裂分离 3 、4 、5—剪裂阶段
2020/8/10
四、冲裁间隙
• 冲裁间隙是凸模与凹模刃口轮廓相应尺寸之差。 （双边间隙）
Z=D凹-d凸
冲裁间隙是保证合理冲裁过程 的最主要的工艺参数。
2020/8/10
4、注意点
关于实际应用与尺寸测量的问题:
对于落料件，光亮带是工 件的最大实体尺寸，当它 与孔类配合时，光亮带尺 寸就是工件的工作尺寸。
对于冲孔件，光亮带是工 件的最小实体尺寸，当它 与轴类零件相配合时，光 亮带尺寸就是工件的工作 尺寸。
因此，冲裁件是以光亮带作为其工作、配合、检测的标准。
2020/8/10
2020/8/10
间隙对剪切裂纹与断面质量的影响 ａ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大
3、毛刺
• a、由冲裁的过程可以知道，冲裁件产生微小的
毛刺是不可避免的，因此，对于要求较高的工 件，必须增加一道去毛刺的工序。
• b、一旦冲裁过程不合理，毛刺会明显增大，这 是不允许的。
– A)、冲裁间隙不合理 – B)、刃口磨钝
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间隙不合理时的毛刺
• 间隙太大，会产生 明显的拉断毛刺
• 间隙太小，会产生 尖锐的挤出毛刺
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刃口磨钝时的毛刺
• 在模具的工作过程中，刃口磨钝是产生毛刺的主要原因
当凸模刃口磨钝时，落料件上端会产生毛刺 当凹模刃口磨钝时，冲孔件下端会产生毛刺 当凸模和凹模刃口磨钝时，冲裁件的上、下端同时产生毛刺