冲裁工艺及冲裁模设计课件.pptx
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冲裁工艺计算ppt课件
注意：尺寸10和120的 公差按IT13查得。
=119.73
+0.015 0
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凸模: D p(DxDZm)i0 n p
尺寸45：（44.72-0.1）0-0.007
=44.62
0 -0.007
尺寸44：（43.73-0.1）0-0.007
=44.62
0 -0.007
尺寸10：（9.89-0.1）0-0.006
尺寸45、44：0.01+0.007+0.1=0.117<0.13=Zmax
尺寸10： 0.006+0.008+0.1=0.114 <0.13=Zmax
尺寸120：0.01+0.015+0.1=0.125 <0.13=Zmax 尺寸26： 0.01+0.007+0.1=0.117 <0.13=Zmax
当材料软时，c取小值；当材料硬时，c取大值。 （2）查表法
落料、冲孔模具刃口初始间隙由下表查得。
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注意：
①表中经验数据适用于一般条件下的冲裁。
②Zmin为初始间隙的最小值，即最小合理间隙。
③Zmax为初始间隙的最大值，即最大合理间隙。 它是考虑到凸模和凹模的制造误差，在Zmin的 基础上增加一个数值而得。
冲压模具设计与制造课件-冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁模制造工艺
模具材料的选择
钢材
钢材是冲裁模制造中最常用的材料， 具有高硬度、高耐磨性和良好的机械 性能，能够满足冲裁工艺对模具的强 度和耐磨性要求。
硬质合金
钢结硬质合金
钢结硬质合金是一种新型材料，兼具 钢材和硬质合金的优点，具有高硬度 、高耐磨性、高耐热性和良好的机械 性能。
硬质合金具有高硬度、高耐磨性和良 好的耐热性，适用于高速冲裁和精密 冲裁。
试模是检验模具性能的关键步骤，通过试模可以发现并解 决潜在问题。
要点二
详细描述
在试模过程中，需要使用适当规格的冲压机将模具与材料 进行冲裁试验，观察冲裁效果是否符合设计要求。同时， 需要记录试验数据，分析模具存在的问题和改进方向。根 据试模结果，对模具进行优化和改进，提高冲裁质量和效 率。
2023-2026
计算工艺参数
根据产品要求和所选模具类型，计算出合理的工艺参数 ，如压力、时间、速度等。
绘制模具图
根据设计好的模具结构和工艺参数，绘制出详细的模具 装配图和零件图。
审核与修改
对完成的模具图进行审核和修改，确保设计的合理性和 可行性。
冲裁模的设计要素
凸模和凹模的配合间隙
间隙过小会导致冲裁力增大，间隙过大则会导致毛刺增大，影响冲裁件的质量。因此需要 根据材料厚度和精度要求选择合适的间隙值。
模具的加工工艺
01
模具材料的选择
钢材
钢材是冲裁模制造中最常用的材料， 具有高硬度、高耐磨性和良好的机械 性能，能够满足冲裁工艺对模具的强 度和耐磨性要求。
硬质合金
钢结硬质合金
钢结硬质合金是一种新型材料，兼具 钢材和硬质合金的优点，具有高硬度 、高耐磨性、高耐热性和良好的机械 性能。
硬质合金具有高硬度、高耐磨性和良 好的耐热性，适用于高速冲裁和精密 冲裁。
试模是检验模具性能的关键步骤，通过试模可以发现并解 决潜在问题。
要点二
详细描述
在试模过程中，需要使用适当规格的冲压机将模具与材料 进行冲裁试验，观察冲裁效果是否符合设计要求。同时， 需要记录试验数据，分析模具存在的问题和改进方向。根 据试模结果，对模具进行优化和改进，提高冲裁质量和效 率。
2023-2026
计算工艺参数
根据产品要求和所选模具类型，计算出合理的工艺参数 ，如压力、时间、速度等。
绘制模具图
根据设计好的模具结构和工艺参数，绘制出详细的模具 装配图和零件图。
审核与修改
对完成的模具图进行审核和修改，确保设计的合理性和 可行性。
冲裁模的设计要素
凸模和凹模的配合间隙
间隙过小会导致冲裁力增大，间隙过大则会导致毛刺增大，影响冲裁件的质量。因此需要 根据材料厚度和精度要求选择合适的间隙值。
模具的加工工艺
01
冲裁工艺及模具设计课件
2023/10/22
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落料
磨损后 凹模刃 口尺寸
落料件尺寸
A 类： B 类： C 类：
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凹模刃口尺寸
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冲孔
冲孔件尺寸
A 类： B 类： C 类：
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磨损后 凸模刃 口尺寸
凸模刃口尺寸
27
【例 2-2】如图所示零件，材料10钢，料厚t =1 mm。
计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及制造公差。
凹模刃口尺寸及公差。
解：该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料件。
外形 查表2-5得，
由落料获得， 和18±0.09 由冲孔同时获得。
则：
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由表2-11查得：
x = 0.75； x = 0.5；
由表2-10查得：
材料厚度 t（mm）
＜1 1~ 2 2~4 ＞4
1
≤0.16 ≤0.20 ≤0.24 ≤0.30
冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏 差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。
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二、凸、凹模刃口尺寸计算方法
凸模与凹模分开加工
采用这种方法，是指凸模和凹模分别按图纸加工至尺寸； 要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差（凸模δp、凹模δd）； 它适用于圆形或简单形状的制件。 为了保证初始间隙值小于最大合理间隙Z max，必须满足下列条件：
冲压工艺与模具设计 ppt课件
ppt课件
21
2.2.5 合理间隙值的确定
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。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
式中：Z-冲裁间隙（mm）；
Dd-凹模尺寸（mm） ；
Dp-凸模尺寸（mm） 。
ppt课件
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2.2 冲 裁 间 隙
图2-4 冲ppt课裁件 间隙
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2.2.1 冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响
在4个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。
塑性较差的材料容易断裂，材料被剪切不久就会出 现裂纹、分离，使断裂带增宽，而光亮带和圆角带 所占的比例较小，毛刺也较小。
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2.1.1 冲裁变形过程
ppt课件
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2.1.2 冲裁断面特征
断面分析：圆角带；光亮带；断裂带；毛刺区。
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2.1.2 冲裁断面特征
圆角带a：当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材 料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙，形成圆 角带。材料的塑性越好、凸模和凹模的间隙越大， 圆角带也越大。
冲压模具设计课件PPT(共 49张)
b）落料件
冲压模具设计助学课件
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（2）冲裁件断面分析
断面组成 圆角带a：由冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入 变形(弯曲和拉伸)的结果。
光亮带b：紧挨塌角并与板面垂直的光亮部分，在塑性变 形过程中，受到剪切应力τ和挤压应力σ的作用而形成的。
断裂带c：表面粗糙且带有锥度的部分，是由于刃口处 的微裂纹在拉应力口作用下不断扩展断裂而形成的。
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2）间隙对尺寸精度的影响 •冲裁件的尺寸精度：
是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值 •影响冲裁件的尺寸精度有两大方面的因素：
一是冲裁结束后冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差。 二是冲模Байду номын сангаас身的制造偏差。
冲压模具设计助学课件
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（2）间隙对冲裁力的影响
在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。
模具名称 1 落料模 2 冲孔模 3 切边模 4 切口模 5 整修模
6 精冲模
板料分离状态及模具特点 沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的部分为冲件。 沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的部分为废料。 将冲件多余的边缘切掉。 沿敞开的轮廓将冲件冲出切口，但冲件不完全分离。 切除冲裁件的粗糙边缘，获得光洁垂直的工件断面。 利用带齿的压料板，在工作时强行压入材料，造成材料的径向压力，通过将
上篇第2章-冲裁工艺与模具设计
主讲教师：刘维
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。包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。
●冲裁的基本工序：落料和冲孔。落料与冲孔均是利用模具使板料的一部分与另一部分沿一封闭的轮廓线相分离。
●落料的目的是得到封闭轮廓线以内的部分。
●冲孔的目的是得到封闭轮廓线以外的部分。
模具间隙合适时，冲裁变形过程可分为：
①弹性变形阶段
②塑性变形阶段
③断裂分离阶段
弹性变形阶段
冲头刚接触板料的初始阶段，板料只发生弹性变形。材料发生翘曲，模具刃口处形成很小的圆角（初始塌角）。
塑性变形阶段
凸模继续下行，板料在模具刃口附近产生塑性剪切变形，形成光亮带，塌角更大。随着切刃深入，刃口附近的材料出现微裂纹。
断裂分离阶段
当刃口附近的材料达到极限应力与应变时，材料裂纹便产生，形成粗糙而带有锥度的断裂带以及毛刺。
冲裁变形区
冲裁变形区位于上、下刃口连线的纺锤形区。
1—凸模2—毛坯3—凹模4—变形区
冲裁时作用于板料上的力
材料受到模具端面压力F p、F d，分布不均匀。
由于模具间隙，F p与F d产生了弯矩M。
材料受到模具的横向侧压力F1、F2。
材料受到模具端面的摩擦力μF p、μF d。
材料受到模具侧面的摩擦力μF1、μF2。
1-凸模2-板材3-凹模
冲裁力曲线
AB段：弹性变形阶段，冲裁力迅速增大。
BC段：塑性变形阶段，冲裁力达到最大值。
CD段：裂纹扩展至断裂阶段，冲裁力下降。
DE段：凸模推料阶段。
冲裁变形区的应力状态
由于冲裁过程中凸模下面及凹模上面的板料分别产生弯曲变形和翘曲，使得变形区的应力状
冲裁工艺及模具设计
——抗剪强度(MPa)；
K——系数。 因抗剪强度不少资料中查不到，为计算方便，也可按下
式计算：
F=Ltb
2.6.2卸料力、推件力及顶件力计算
卸料力：从凸模上卸下紧紧箍在凸模 上的条料所需的力； 推件力：将梗塞在凹模洞口内的落料 件或废料向下推出所需的力； 顶件力：逆冲裁方向将落料件或废料 从凹模洞口顶出所需的力。见图216.
落料件
（1） 凹模磨损后变大的尺寸（图中A、A、A）按一般落料凹模尺寸公式计算， 即：
（2）凹模磨损后变小的尺寸（图中B 、B ），虽是落料件，但此处相当于冲孔，应按冲 孔凸模计算，凹模上的凸出部分相当于冲孔凸模，即：
（3）凹模磨损后无变化的尺寸（图中C 、C ），即：
CA C A
凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小配合间隙值zmin
2.3.2 间隙对冲裁力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易拉断分离，冲裁力 减小。但继续增大间隙，会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力 下降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低5～10%。所以，在正常情况下，间 隙对冲裁力影响不很大。
间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著，随着间隙的增大，卸料 力、推件力和顶件力都随之减小。当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力 和顶件力接近于零。
可选用IT6－IT8级精度。也可按如下经验选取。 50毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm；50-100毫米取0.03-0.05mm；100-200毫 米取0.04-0.06mm。很少有大于0.1mm的公差。
K——系数。 因抗剪强度不少资料中查不到，为计算方便，也可按下
式计算：
F=Ltb
2.6.2卸料力、推件力及顶件力计算
卸料力：从凸模上卸下紧紧箍在凸模 上的条料所需的力； 推件力：将梗塞在凹模洞口内的落料 件或废料向下推出所需的力； 顶件力：逆冲裁方向将落料件或废料 从凹模洞口顶出所需的力。见图216.
落料件
（1） 凹模磨损后变大的尺寸（图中A、A、A）按一般落料凹模尺寸公式计算， 即：
（2）凹模磨损后变小的尺寸（图中B 、B ），虽是落料件，但此处相当于冲孔，应按冲 孔凸模计算，凹模上的凸出部分相当于冲孔凸模，即：
（3）凹模磨损后无变化的尺寸（图中C 、C ），即：
CA C A
凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小配合间隙值zmin
2.3.2 间隙对冲裁力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易拉断分离，冲裁力 减小。但继续增大间隙，会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力 下降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低5～10%。所以，在正常情况下，间 隙对冲裁力影响不很大。
间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著，随着间隙的增大，卸料 力、推件力和顶件力都随之减小。当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力 和顶件力接近于零。
可选用IT6－IT8级精度。也可按如下经验选取。 50毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm；50-100毫米取0.03-0.05mm；100-200毫 米取0.04-0.06mm。很少有大于0.1mm的公差。
冲压工艺及模具-设计与实践第4章-1 冲裁工艺与冲裁模具设计 72页PPT文档
冲压工艺及模具——设计与实践
出版社 理工分社
第4章 冲裁工艺与冲 裁模具设计
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冲压工艺及模具——设计与实践
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4.1冲裁变形过程分析 4.1.1 冲裁件断面特征及其形成过程 4.1.1.1冲裁件断面特征 冲裁件理想的断面是断面平直、表面光洁、边缘整齐。但实际的剪 切断面质量达不到这种要求。观察实际冲裁件的剪切断面可以发现 ，其形状如图4.1所示，整个断面可以明显地分为四个特征区。
页 退出
冲压工艺及模具——设计与实践
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(3)工序的组合方式 编制工艺方案时必须考虑两种情况：单工序分散冲压或将工序组合采用复合 模冲压，这主要取决于冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。 工序的组合方式，可以选用复合模或连续模。表4.9列出了生产批量与模具 类型的关系。
表4.9 生产批量与模具类型的关系
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2.6.1.2特征区的形成过程 冲裁过程是在瞬间完成的。整个冲裁过程大致可分为三个阶段。 1.翘曲变形阶段 当凸模接触板料后，凸、凹模作用在板料上的力逐渐分别向各自的刃口附近 集中。如图4.2 ( a)所示。 2.剪切变形阶段 凸模继续下压，凸、凹模刃口切入板料，使冲裁间隙内的材料产生塑性剪切 滑移，形成一段光亮带，同时它又将自由面上靠近刃口的材料向间隙中拖带 ，因而形成塌角，如图4.2 (b)所示。 3.断裂阶段 光亮带发展到一定程度后，就会分别在凸、凹模刃口附近产生斜向裂纹。随 着凸模的继续下压，裂纹将不断向材料内部延伸。如图4.2 (c)所示。
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第4章 冲裁工艺与冲 裁模具设计
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4.1冲裁变形过程分析 4.1.1 冲裁件断面特征及其形成过程 4.1.1.1冲裁件断面特征 冲裁件理想的断面是断面平直、表面光洁、边缘整齐。但实际的剪 切断面质量达不到这种要求。观察实际冲裁件的剪切断面可以发现 ，其形状如图4.1所示，整个断面可以明显地分为四个特征区。
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(3)工序的组合方式 编制工艺方案时必须考虑两种情况：单工序分散冲压或将工序组合采用复合 模冲压，这主要取决于冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。 工序的组合方式，可以选用复合模或连续模。表4.9列出了生产批量与模具 类型的关系。
表4.9 生产批量与模具类型的关系
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2.6.1.2特征区的形成过程 冲裁过程是在瞬间完成的。整个冲裁过程大致可分为三个阶段。 1.翘曲变形阶段 当凸模接触板料后，凸、凹模作用在板料上的力逐渐分别向各自的刃口附近 集中。如图4.2 ( a)所示。 2.剪切变形阶段 凸模继续下压，凸、凹模刃口切入板料，使冲裁间隙内的材料产生塑性剪切 滑移，形成一段光亮带，同时它又将自由面上靠近刃口的材料向间隙中拖带 ，因而形成塌角，如图4.2 (b)所示。 3.断裂阶段 光亮带发展到一定程度后，就会分别在凸、凹模刃口附近产生斜向裂纹。随 着凸模的继续下压，裂纹将不断向材料内部延伸。如图4.2 (c)所示。
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2、影响因素 （1）材料性能对断面质量的影响 （2）模具冲裁间隙对断面质量的影响 （3）模具刃口状态对断面质量的影响
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
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。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 §2.7 §2.8
冲裁变形分析 冲裁模具的间隙 凸模与凹模刃口尺寸的计算 冲裁力和压力中心的计算 排样设计 冲裁模的结构设计 冲裁工艺设计 冲裁模主要零部件的结构设计与 冲模标准的选用
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（4）中心距计算 设工件的尺寸为 L ，则:
2
Ld L 0.125
X-系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量 接近冲裁件公差带的中间尺寸，可按以下 选取： 当制件公差为IT10以上时，取x=1； 当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75； 当制件公差为IT14以下时，取x=0.5； （或按教材表2.3.1确定)
t＜1-3mm，c=(6%-8%)t
t＜3-5mm，c=(8%-13%)t
3、查表确定法（表2.2.3)
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
一、刃口尺寸计算的原则
1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔
件尺寸决定于凸模刃口尺寸。
2、考虑刃口的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃
口尺寸扩大，凸模刃口尺 寸减小。
三、对冲裁工艺中力的影响
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
四、间隙值的确定（合理间隙值）
1、理论确定法
c
(t
h0 ) tan
t (1
h0 t
) 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
Ld L 0.125 (18 0.125 0.18)mm (18 0.023)mm
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
2、落料 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.016mm,| d | 0.025mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
0.016 0.025 0.02,不满足间隙公差条件,故取:
二、冲裁时板料的变形过程
三个阶段： 弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂分离阶段
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
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
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 同而不同。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
标准公差数值(摘自GB/T 1800.3—98)
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
一、冲裁变形时板料变形区的力学分析
模具与板料 仅在刃口附 近的狭小区 域内保持接 触。 接触宽度约 为板厚的 0.2-0.4。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
| p | | d | 2cmax 2cmin
若不满足，取：
p 0.4 (2cmax 2cmin ) d 0.6 (2cmax 2cmin )
| p | 0.4 (2cmax 2cmin ) 0.008 | d | 0.6 (2cmax 2cmin ) 0.012
（2）计算落料凸、凹模尺寸
Dd (dmax x)0d (36 0.5 0.62)00.012 mm 35.6900.012 Dp (Dd 2cmin )0 p
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚 t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。
解：该件φ36由落料得到， 2-φ6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm 由公差表查得：
0.008 0.012 0.02, 满足间隙公差条件
（2）计算冲孔凸、凹模尺寸
d p (dmin x)0 p
(6 0.75 0.12)00.008 mm 6.0900.008
dd
(d p
2cmin
)d 0
(6 0.04)00.012 mm 6.1300.012 （3）计算冲孔中心距
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd源自文库
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。