冲裁断裂
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁件的工艺性
一、冲裁工艺及冲裁件的工艺性
1、概述
1）冲裁——利用装在压力机上的模具，将板料分离的冲压工 艺。 2）包括内容——冲孔、落料、修边、切口、切断等。 落料——从板料上冲下所需形状的零件或毛坯（要冲掉部分） 冲孔——从工件上冲出所需形状的孔（冲掉的部分是废料） 3）用途——可加工平板类零件；为弯曲、拉深、成形等工序 准备毛坯；在成形件上完成刨切、冲孔等。 4）模具
四、排样设计
排样：冲裁件在被冲材料上的布置方法。
在冲压生产中，零件的材料费用占制造成本 的60％以上，所以合理的排样不仅能提高冲 裁件的质量、提高模具寿命，而且时节约使 用材料降低成本的有效措施 。
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
搭边：排样时零件与零件之间、零件与条料侧 边留下的工艺废料。
)配合加工法中凸、凹模刃口尺寸计算
对于形状复杂冲裁件，为保证凸、凹模 之间的合理间隙值，必须采用配 合加工方式。即首先加工凸、凹模中的一件作为基准件，然后以选定的间 隙配合加工另一件。
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
配合加工的计算公式
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
落料与冲孔：
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
模具图
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
2、冲裁件的工艺性
冲裁件的工艺性： 指冲裁件在工艺上的适应性，即加工难易程度。良好的工艺性能使材
料消耗少、工序数量少、模具结构简单且使用寿命长、产品质量稳定。
冲裁时，搭边过大，会造成材料浪费，搭边太 小，则起不到搭边应有的作用，过小的搭边, 导致板料被拉进凸、凹模间隙，加剧模具的磨 损，甚至会损坏模具刃口。
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
冲压模具的几种失效形式
模具在制造过程中可能会产生某些缺陷，或者在服役过程中逐渐出现了某些缺陷，如微裂纹、轻度磨损、变形等等，在此状况下模具虽有隐患但仍能继续工作，这种虽有缺陷但未丧失服役能力的状态称为模具的损伤。
模具因某种原因损坏，或者模具损伤积累至一定程度导致模具损坏，无法继续服役，称为模具的失效。
在生产中，凡模具的主要工作部件损坏，不能继续冲压出合格的工件时，即认为模具失效。
冲压模具的失效形式一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳与腐蚀等等。
模具的失效按照发生时间的早晚，大致可分为两类：正常失效和早期失效。
模具经过大量的生产使用，因摩擦而自然磨损或缓慢地产生塑性变形与疲劳裂纹，达到正常使用寿命之后失效是属于正常的现象，为正常失效。
模具未达到设计使用规定的期限，既产生崩刃、碎裂、折断等早期破坏；或因严重的局部磨损和塑性变形而无法继续服役，为早期失效。
对于早期失效的模具，必须查找其产生的原因，努力采取补救的措施。
11.1.1 冲压模具的工作条件与失效形式一.冲裁模的工作条件与失效形式1. 冲裁模的工作条件冲裁模具主要用于各种板料的冲切。
从冲裁工艺分析中我们已经得知，板料的冲裁过程可以分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和剪裂阶段 ( 见图2.1.3) 。
在弹性变形阶段，当凸模对板料施加压力时，由于凸模和凹模之间存在间隙，受力部位不在同一垂线上，图2.1.1 所示力臂为 l 。
板料会在弯矩 M 的作用下产生翘曲，与凸模端面的中心部分脱离接触，。
这时板料只和模具的凸、凹模刃口部分相接触，压力集中于刃口附近。
在冲裁过程中，由于板料的弯曲，模具的受力主要集中于刃口附近的狭小区域。
凸、凹模刃口区域不仅位于最大端面压应力和最大侧面压应力的交聚处，而且也处于最大端面摩擦力和最大侧面摩擦力的交汇处，工作时刃口承受着剧烈的压应力和摩擦力作用。
2. 冲裁模的主要失效形式模具刃口所受作用力的大小和板料的力学性能、厚度等因素有关。
考虑到板料厚度对模具冲裁负荷的影响，通常可以将冲裁按板料的厚度分为薄板冲裁(t ≤ 1.5mm) 和厚板冲裁(t ＞ 1.5mm) 。
冲裁成形与断裂的数值模拟
７２
ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 ２ 期
Ｓ ＴＡＭＰ ＩＮＧ 冲 压
金属一般都能承受一定的塑性变形而不破裂， 同理， 金属断裂也必定是塑性变形增大到一定值时， 断裂才能开始。在容易造成位错塞积的地方， 如晶 界、亚晶界、孪晶界 、夹 杂 物 或 第 二 相 遇 基 体 交 界 面 处， 在切应力作用下首先发生位错运动， 然后由于位 错受阻， 由位错塞积群中的弹性应力场中的拉应力 产生小孔隙， 孔隙累计到一定程度， 形成裂纹。
７３
ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 ２ 期
冲 压 Ｓ ＴＡＭＰ ＩＮＧ
（ ａ） 压下量为 ０．５ｍｍ 时 静水压力值
（ ｂ） 开始出现裂纹时 静水压力值
（ ｃ） 压下量为 ０．５ｍｍ 时变形情况 （ ｄ） 开始出现裂纹时变形情况 图 １ 选用 Ｃｏｃｋｒｏｆｔ ＆ Ｌａｔｈａｍ 断裂准则仿真
金属一般都能承受一定的塑性变形而不破裂， 同理， 冲裁过程也必定是塑性变形增大到一定值时， 断裂才开始。如图 １、２、３ 所示， 从模拟的结果中可以 看 出 材 料 在 冲 裁 加 工 中 的 断 裂 过 程 。从 裂 纹 的 产 生 、 扩展以及最终断裂的模拟结果可以看出， 其与理论 分析以及文献中的试验结果吻合的较好。 ５．２ 载荷行程曲线
是通过材料的塑性变形来获得工件最终的形状， 变 形过程中并没有材料 的 分 离 ， 如 拉 深 、挤 压 、锻 造 等 工艺； 另一类是通过塑性变形和断裂过程结合来实 现工件的成形， 例如冲裁、切削工艺。
冲裁成形过程非常复杂， 材料在狭窄的凸、凹模 间隙附近形成了局部塑性剪切带， 在压应力的作用 下产生强烈的塑性流动， 应力应变梯度很大， 是一 个经历弹性变形、塑性变形和剪切断裂的非稳态大
提高冲压断面工艺
2. 原理试验 试验分别采用100kN、250kN 的普通压力机，被冲材料是厚度为4mm的 纯铝板和黄铜板，冲裁间隙取C1=(2 %～10%) δ，C2=(2.5%～20%)δ，工 件尺寸D=20mm。试验模为一普通冲裁模，分别制造了几种阶梯形冲头和 阶梯形凹模，分别与普通冲裁用冲头和凹模进行试验。 试验测取冲孔件断面之剪切面高度的数据分别如表1和表2所示。
•
对比普通冲裁时，即相同的冲裁条件( 材料、材 料厚度、压力机) 下，C取0.1 δ时，纯铝板材料剪 切面高度<1.5mm，黄铜板材料剪切面高度 <1.0mm。试验结果表明，新的冲裁工艺比普通冲 裁工艺所获得的剪切面显然高许多，无论冲孔和 落料，其剪切面高度均大于料厚的一半，黄铜板 工件的断面照片参见图4，从而实现了在普通冲裁 的基础上提高剪切面的目的。试验中发现: 当C1 较小时，该工艺试验工件的剪切面高度并不均匀， 相差较大。若间隙C1从2% 放大到7.5 %左右，间 隙C2也相应放大些，则得到了较均匀的剪切面， 且剪切面高度仍然大于料厚的一半。
提高冲压断面工艺
冲裁工艺是冲压加工中最古老、应用最广泛的一种方法， 即利用冲压设备对模具间的材料施加压力，使之在一定 间隙刃口处产生剪切等变形，进而分离破断的工序。普 通冲裁的基本工序主要是冲孔和落料。 如众所知，普通冲裁件断面由塌角、剪切面、断裂面 和毛刺4个部分组成，如图1所示。
• • •
按照细观力学分析的冲裁变形过程6个阶段的理论，其形成机理如下： ( 1) 塌角 是凸模下降冲击压缩材料，并继续压入剪切材料形成的。 ( 2) 剪切面 主要是金属材料从压入剪切阶段直至裂缝开始产生时形 成的，即冲头压入材料的内部，材料与冲头侧面相接触同时被挤光的 平面。 • ( 3) 断裂面 是在冲裁变形过程中，由于裂缝不断扩展直至上下裂缝 重合而形成的。 • ( 4) 毛刺 由于裂纹是在凸、凹模刃口尖端的侧面产生的，即在冲裁 变形的裂缝生长阶段自然就产生了毛刺。 • 就冲裁件质量而言，主要指冲裁件的断面与精度。在冲裁件断面的 4个组成部分里，更被注重的是剪切面、断裂面和毛刺。在实际生产 中，主要希望冲裁件获得较高的剪切面。当某些零件对剪切面有超过 普通冲裁所能达到的高度要求时，普通冲裁便难以实现。为提高冲裁 件的断面质量，尤其是剪切面的高度，在100多年的历史中，先后出 现了一些特殊的冲压工艺，如整修、精密冲裁和半精密冲裁。但要求 增加加工工序或采用贵重设备，这又与大多数企业的生产现状和目标 要求不相适应。
冲压模具常见故障分析及解决方式
冲压是大量量零件成型生产实用工艺之一。
在冲压生产进程中，模具出现的问题最多，它是整个冲压生产要素中最重要的因素。
直接影响到生产效率和本钱。
影响到产品的交货周期。
模具问题主要集中在模具损坏、产品质量缺点和模具的刃磨方面，它们长期困扰着行业生产。
只有正确处置这几个关键点。
冲压生产才能够顺利进行。
1 模具故障模具故障是冲压生产中最容易出现的问题，常常造成停产，影响产品生产周期。
因此，必需尽快找到模具故障原因，合理维修。
模具损坏模具损坏是指模具开裂、折断、涨开等，处置模具损坏问题，必需从模具的设计、制造工艺和模具利用方面寻觅原因。
首先要审核模具的制造材料是不是适合，相对应的热处埋工艺是不是合理。
通常，模具材料的热处置工艺对其影响很大。
若是模具的淬火温度太高，淬火方式和时间不合理，和回火次数和温度、肘间选择不妥，都会致使模具进入冲压生产后损坏。
落料孔尺寸或深度设计不够，容易使槽孔阻塞，造成落料板损坏。
弹簧力设计过小或等高套不等高，会使弹簧断裂、落料板倾斜．造成重叠冲打，损坏零件。
冲头固定不妥或螺丝强度不够．会致使冲头掉落或折断。
模具使历时，零件位置、方向等安装错误或螺栓紧固不好。
工作高度调整太低、导柱润滑不足。
送料设备有故障，压力机异样等，都会造成模具的损坏。
若是出现异物进入模具、制件重叠、废料阻塞等情况未及时处置，继续加工生产，就很容易损坏模具的落料板、冲头、下模板和导柱。
卡模冲压进程中，一旦模具合模不灵活，乃至卡死，就必需当即停止生产，找出卡模原因，排除故障。
不然，将会扩大故障，致使模具损坏。
引发卡模的主要原因有：模具导向不良、倾斜。
或模板间有异物，使模板无法平贴；模具强度设计不够或受力不均。
造成模具变形，例如模座、模板的硬度、厚度设计过小，容易受外力撞击变形；模具位置安装不准，上下模的定位误差超差。
或压力机的精度太差，使模具产生干与；冲头的强度不够、大小冲头位置太近，使模具的侧向力不平衡。
这时应提高冲头强度，增强卸料板的引导保护。
1.冲裁变形过程
1）间隙过小
• 增大了冲裁力、卸料力和推件力； • 加剧了凸、凹模的磨损； • 降低了模具寿命（冲硬材突出）。 • 外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有 缩小（弹性回复）。 • 光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度 等都有所减小，工件质量较高。
2）间隙过大
• 断面光面减小，塌角与斜度增大， 形成厚而大的拉长毛刺，且难以去 除； • 冲裁的翘曲现象严重；
1．冲裁变形过程
•冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁 时板料变形过程关系密切。 •其过程分三个阶段： （1）弹性变形阶段
（2）塑性变形阶段
（3）断裂分离阶段
•冲裁变形区的应力与变形情况和 冲裁件的切断面的状况：
2．凸、凹模间隙
•不仅严重影响冲裁件的断面
质量，而且影响模具寿命、卸
料力、推件力、冲裁力和冲裁 Biblioteka 的尺寸精度。冲裁模合理间隙值
• 外形尺寸缩小，内腔尺寸增大；
• 模具寿命较高。
• 对于批量较大而公差又无特殊
要求的冲裁件，采用“大间隙”
冲裁，提高模具寿命。
3）间隙合适
•冲裁力、卸料力和推件力适中； •模具有足够的寿命； •光面约占板厚的1/2～1/3左右，切 断面的塌角、毛刺和斜度均很小； •零件的尺寸几乎与模具一致，完全 可以满足使用要求。 •合理的间隙值可查表选取。
冲裁成形与断裂的数值模拟
间 隙 附 近 形 成 了 局 部 塑 性 剪 切 带 ， 在 压 应 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的 作 用
下 产 生 强 烈 的 塑 性 流 动 ，应 力 应 变 梯 度 很 大 ，是 一 个 经 历 弹 性 变 形 、塑 性 变 形 和 剪 切 断 裂 的 非 稳 态 大
准 则 等 ； 二 类 方 法 是 基 于 微 观 组 织 的准 则 ， 种 方 第 这
Ｓｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏ ｎｇＵｎ ｖ ｒ ｉｙ， ａ ｈａ ０ ０３ Ｃｈ ｎ ａ ｇ ａ ａ Ｔｏ ｉ ｅ ｓｔ Ｓｈ ｎｇ ｉ２ ０ ０， ｉ ａ） Ｊ
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ： ｒｎ —ｂ ｃ ｓ ｏ ｅ ｏ ｅ ｋ ｙ ｆ ｃ ｏ ｓ ｉ ｆｕ ｎｃ ｎ ｈ ｕａ ｉ ｆｓ ａ ｔ ａ ｔ Ｓｐ ｉ ｇ ａ ｋ ｉ ｎ ｆ ｈ ｅ ａ ｔ ｒ ｎ ｌ ｅ ｉ ｇ ｔ ｅ ｑ ｌｔ ｏ ｔ ｍｐ ｎ ｎｓ ｉ ｈｅ ｔ ｅ ａ ｏ ｍｉ ． ｔ ｙ ｉ ｇ ｐａ ｎ ｓ ｅ ｔ ｌｆ ｒ ｎｇ ｍ
冲裁 成 形 过 程 非 常 复 杂 ， 料 在 狭 窄 的 凸 、 模 材 凹
均 匀 性 ） 工 艺 参 数 （ 度 、 形 速 度 、 擦 与 润 滑 和 温 变 摩 等 ） 因 此 ， 金 属 冲 裁 过 程 数 值 模 拟 中 ， 等 效 应 力 。 在 以 或 等 效 应 变 作 为 是 否 出 现 断 裂 的 判 据 ，常 用 的 大 部 分 断 裂 准 则 如 Ｃ ｃ ｒｆ ｏ ｋ ｏｔ＆ Ｌ ｔａ 准 则 、 Ｃ ｉｔｃ ａｈ ｍ Ｍｃ ｌ ｏ ｋ ｎ
是通 过材 料 的 塑性 变 形来 获 得 工件 最终 的形 状 ， 变
形 过 程 中 并 没 有 材 料 的 分 离 ， 拉 深 、 压 、 造 等 如 挤 锻
锡磷青铜QSn6.5-0.1冲裁断裂系数的求取
生 初 始 裂 纹 ，对 应 于 图 ５ （ ） 在 Ｄ ｆ 一 Ｄ 中 ， 预 先 给 ｂ。 ｅｒ ２ ｏ ｍ 定 较 大 的 断 裂 系数 ， 当凸 模 行 程 非 常 接 近 ０ ９ ． ｍｍ 时 ， 凸 ０ 模 刃 口 侧 面 最 大 的 静 水 张 应 力 处 的 等 效 应 变 为 １１ 对 ．。 Ｃ Ｌ断 裂 准 则 ，可 以近 似 的 认 为 断 裂 处 的等 效 应 变 等 于 断 ＆
学 帕 桊 古 等 论 述 厂器 固 素对 冲裁 １ 艺 的影 ｌ 。 目前 有 ， ＝ 荧 剐 裁 断 裂 的 论 丈 主 要 集 中 在 断 裂 模 型 的 建 盘 和 冲 裁 断 裂 １ 机 理 的 模 扭 ．很 少 々ｆ 针 对 断 裂 系数 的求 取 而 在 使 Ⅲ 】
＝ ． 当 －０时 ，。 ＝ 为 等 效 应 力 ； 口； ＜ ０
金 属 的 冲裁 断裂 系 数是 指 ，井 某 质点 的损 伤 ｌ ＿ 訇ｆ （ 计 ）达到某一 般限值时 ．材料在此 萌生 裂坟 并扩展 ． 累 浚 极 限 扭 伤 因 子 就 稚 为 宅届 的 冲 裁 断 裂 系 数 ： 是 朋 束 它 判 定 裂 纹 是 否 产 生 的 最 要 依 据 ．通 常 ¨ 以 表 示 为 应 力 应 Ｊ 变 等 的 函 数
日前 埘 冲 城 （ 括 切 ） ｉ 学 者 作 过 研 究 ， 清 毕 包 ２有 太学 的 嘲等 论 述 了 冲 城原 理 段裂 纹 生 长过 弹 ，燕 ｌ 夫 Ｌ １
裂 时 的 应 变 ； 为 等效 塑性 应 变 ；Ｇ 为 材 料 断裂 系数
２实验 条件
车 文所用材料足 Ｑ ｎ … 厚度 ０３ ｒ Ｓ ６ ０１ ５ ．ａ ０ ｍ。技照材料 试验 标准 ．囤 １ 是制作的拉伸试样 和拉 断后试样 图 ２ 是由扎 忡实验数据处理得到的真实应力应坐 曲线
冲压复习题参考资料
冲压复习题参考资料冲压复习参考资料⼀、冲压是利⽤冲模在冲压设备上对板料施加压⼒（或拉⼒），使其产⽣分离或变形，从⽽获得⼀定形状、尺⼨和性能的制件的加⼯⽅法。
⼆、冲压⼯艺的基本⼯序可以分为：分离⼯序和成形⼯序两⼤类。
还会涉及其他⼯序，如结合⼯序、装配⼯序、修饰包装⼯序等。
三、塑性与变形抗⼒的概念：所谓塑性，是指⾦属材料在外⼒的作⽤下产⽣永久变形⽽其完整性不被破坏的能⼒。
变形抗⼒⼀般来说反映了⾦属在外⼒作⽤下抵抗塑性变形的能⼒。
四、化学成分对塑性变形的影响：1.碳钢中多余的C便与Fe形成硬⽽脆的渗碳体，从⽽使碳钢的塑性降低，变形抗⼒提⾼。
含碳量愈⾼，碳钢的塑性愈差。
2.杂质元素对刚的塑性变形⼀般都有不利的影响。
3.合⾦元素加⼊刚中，塑性降低，变形抗⼒提⾼。
五、变形温度对⾦属塑性变形的影响，其总的趋势是：随着温度的升⾼，塑性增加，变形抗⼒降低。
其主要原因如下：1.随温度的升⾼，发⽣了回复与再结晶。
2.温度升⾼，临界剪应⼒降低，滑移系增加。
3.新的塑性变形⽅式——热塑性产⽣。
4.温度升⾼导致晶界的切变抗⼒显著降低，晶界易于滑动；⼜由于扩散作⽤的加强，及时消除了晶界滑动所引起的微裂纹。
六、根据9种主应⼒图，⽐较材料的塑性好坏： P10七、板料的冲压成形性能包括：抗破裂性、贴模性、定形性（结冻性）。
贴模性是指板料在冲压成形过程中获得模具形状和尺⼨并不产⽣板⾯缺陷的能⼒。
定形性是指制件脱离模具后保持其在模具内既得形状和尺⼨的能⼒。
⼋、延伸率：试样在出现缩颈之前的延伸率叫做均匀延伸率δu；试样屈服阶段的延伸率叫做屈服延伸率δs；试样拉断之前的延伸率叫做总延伸率δ。
延伸率⼤，板料允许的塑性变形程度也⼤，抗破裂性较好。
屈强⽐：屈服强度与抗拉强度之⽐δs/δb叫做屈强⽐。
δs/δb数值⼩，板料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，抗破裂性好，有利于冲压成形；δs/δb数值⼩，回弹⼩，定形性好。
可以说，δs/δb数值⼩对所有冲压成形都有利。
9模具冲压时凸模断裂崩刃的原因是什么
9模具冲压时凸模断裂崩刃的原因是什么,应采取什么对策？模具冲压时凸模断裂崩刃的主要原因及相应的对策有:1) 跳屑屑料阻塞卡模;2) 送料不当,切半料,注意送料,及时修剪料带,及时清理模具;3) 凸模强度不足,修改设计,增加凸模整体强度,减短凹模直刃部尺寸,注意凸模刃部端面修出斜度或弧形,细小部后切;4) 大小凸模相距太近,冲切时材料牵引,引发小凸模断,可以将小凸模长度磨短相对大凸模一个料厚以上;5) 凸模及凹模局部过于尖角,修改设计;6) 冲裁间隙偏小,控制凸凹模加工精度或修改设计间隙,细小部冲切间隙适当加大;7) 无冲压油或使用的冲压油挥发性较强,可以调整冲压油滴油量或更换油种;8) 冲裁间隙不均偏移,凸凹模发生干涉,检查各成形件精度,并施以调整或更换,控制加工精度;9) 脱料镶块精度差或磨损,失去精密导向功能,需研修或更换;10) 模具导向磨损不准,需更换导柱导套,注意日常保养;11) 凸凹模材质选用不当,硬度不当,需更换使用材质,使用合适硬度;12) 导料件(销)磨损,需更换导料件;13) 垫片加设不当,需修正,垫片数尽可少且使用钢垫,凹模下垫片需垫在垫块下面.10连续模折弯时产品变形或尺寸变异的原因是什么,应采取什么对策？连续模折弯时产品变形或尺寸变异的原因及相应的对策有:1) 导正销磨损,销径不足,更换导正销;2) 折弯导位部分精度差磨损,重新研磨或更换;3) 折弯凸凹模磨损(压损),重新研磨或更换;4) 模具让位不足,检查,修正;5) 材料滑移,折弯凸凹模无导位功能,折弯时未施以预压,可以修改设计,增设导位及预压功能;6) 模具结构及设计尺寸不良,可以采用修改设计尺寸,分解折弯,增加折弯整形等措施;7) 冲件毛边,引发折弯不良时需研修下料位刀口时;8) 折弯部位凸模凹模加设垫片较多,造成尺寸不稳定,需调整采用整体钢垫;9) 材料厚度尺寸或机械性能变异时需更换材料,控制进料质量;11连续模一模多件时产品表面高低不平的原因是什么,应采取什么对策？造成产品表面高低不平的主要原因及相应的对策有:1) 冲件毛边,研修下料位刀口;2) 冲件有压伤,模内有屑料,清理模具,解决屑料上浮问题;3) 凸凹模（折弯位）压损或损伤,重新研修或更换新件;4) 冲剪时翻料,研修冲切刀口,调整或增设强压功能;5) 相关压料部位磨损压损,检查,实施维护或更换;6) 相关撕切位撕切尺寸不一致,刀口磨损,维修或更换,保证撕切状况一致;7) 相关易断位预切深度不一致,凸凹模有磨损或崩刃,检查预切凸凹模状况,实施维护或更换;8) 相关打凸部位凸凹模有崩刃或磨损较为严重,检查凸凹模状况,实施维护或更换;9) 模具设计缺陷,修改设计,加设高低调整或增设整形工位.12模具冲压时维护不当的要因是什么,应采取什么对策？模具维护不当的要因及相应的对策有:1) 模具无防呆功能,组模时疏忽导致装反方向错位(指不同工位), 修改模具,增设防呆功能;2) 已经偏移过间隙之镶件未按原状复原,采用模具上做记号等方式,并在组模后对照料带做必要的检查确认,并做出书面记录,以便查询.在冲压生产中,模具的日常维护作业至关重要,即日常注意检查冲压机及模具是否处于正常状态,如冲压油的供给导向部的加油.模具上机前的检查,刃部的检查,各部位锁紧的确认等,如此可避免许多突发性事故的产生.修模时一定要先想而后行,并认真做好记录积累经验.13造成冲裁模修理的主要原因有哪些？生产中造成模具修理的原因有很多,主要有以下几个方面:(1) 冲模零件的自然磨损,包括定位和导向零件的磨损,模柄松动,凸模在固定板上松动,凸凹模间隙变大刃口变钝.(2) 制造工艺不当,主要是冲模材质不好,淬火硬度不够,凸凹模倒锥,导向零件精度和刚性不足及凸凹模安装后中心轴线偏心等.(3) 冲压操作不当:冲模底面与压力机工作台面不平行,压力机工作中心与冲模工作中心不重合,凸模进入凹模刃口太深,压力机操作中故障和冲压工粗心不按规程操作导致模具损坏.14冲裁模的检修原则和步骤有哪些？模具检修的基本原则是:1) 换取的零件必须符合图样的技术要求.2) 模具各零件的配合精度,尺寸精度和完好程度必须作一次全面检查.3) 检修后需再进行试模,调整,验收4) 模具的检修时间要适应生产的要求.模具检修的步骤如下所述:1) 模具在检修前需擦试干净,去除油污及杂物.2) 检查模具各部位基准定位尺寸和间隙配合,随时记录缺陷并编制修理方案.3) 确定需折卸的零部件,取出按修理卡的方案进行修复.4) 重新装配和调整并试模,若未能恢复原品质和精度需再进行修整.15冲模临时修理的主要内容包括哪些方面？冲模临时修理是指不必折模只需在机台上调模或仅折待修的零配件.主要包括以下几个方面:(1) 利用备用件更换(2) 用油石刃磨已经磨钝了的凸凹模刃口(3) 更换弹簧橡胶,紧固松动了的螺丝(4) 紧固或电焊堆焊松动了的凸模(5) 调整冲模间隙及定位装置(6) 更换新的顶料装置.16冲裁模常用的修理工艺方法有哪些？冲裁模常用字的修理工艺方法如下:(1) 修磨变钝的凸凹模,一种方法是用油石加煤油或风动砂轮修磨.另一种方法是用平面磨床磨削.(2) 修理间隙变大的凸凹模,先用适当尺寸的块规检测凸凹模间隙,若间隙不大,只需把刃口平面磨锋再用油石修整,若间隙过大,可先用氧-乙炔气焊加热发红,局部锻打,对冲孔模应敲击凹模刃口周边,以保证凸模尺寸,对落料模应敲击凸模,以保证凹模尺寸.敲击延展尺寸均匀后可停止敲击,但仍继续加热几分钟以消除内应力,冷却后再用压印锉修法重新调整间隙,并用火焰表面淬火.(3) 修磨间隙不均匀的凸凹模,除自然磨损还有以下两种情况:1) 圆柱销松动失去定位能力,致使凸凹模不同心而引起间隙不均匀.应对凸凹模刃口对正恢复均匀,再用螺丝紧固,把原销孔铰大0.1~0.2mm,重新配作非标准圆柱销.2) 导向装置磨损,精度降低,起不到导向作用,使凸凹模相对偏位.需将导柱表面镀铬,再用磨削方法与导套研配直到恢复原配合间隙和精度等级.(4) 更换细小的冲孔与落料凸模.。
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)
第二章 冲裁工艺及冲裁模设 复习题答案
1 •什么是冲裁工序？它在生产中有何作用？利用安装在压力机上的冲模，使板料的一部分和另一部分产生分离的加工方法，就称为冲裁工序。
冲裁工序是在冲压生产中应用很广的一种工序方法，它既可以用来加工各种各样的平板零件，如平垫圈、挡圈、电机中的硅钢片等，也可以用来为变形工序准备坯料，还可以对拉深件等成形工序件进行切边。
2 •冲裁的变形过程是怎样的？冲裁的变形过程分为三个阶段如图图 2.1.3 所示：从凸模开始接触坯料下压到坯料内部应力数值小于屈服极限，这是称之为弹性变形阶段 ( 第一阶段 ) ；如果凸模继续下压，坯料内部的应力达到屈服极限，坯料开始产生塑性变形直至在刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止，这是称之为塑性变形阶段 ( 第二阶段 ) ；从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离，这就是称之为断裂分离阶段 ( 第三阶段 ) 。
3 •普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，如图 2.1.5 所示，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。
圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。
光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。
断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。
毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。
随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。
对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。
冲裁模具冲裁间隙的控制方法
2011年05月学术探讨浅谈冲裁模具冲裁间隙的控制方法文/陈卫东摘 要：本文主要介绍了冲裁间隙对冲裁模具的影响及控制方法，冲裁间隙是冲裁凸模刃口和凹模刃口之间的间隙。
冲裁间隙对模具寿命、尺寸精度、冲裁件断面质量有极其重要的影响，所以如何控制好冲裁模具间隙是模具装配和使用过程中非常重要的环节。
关键词：冲裁模具；冲裁间隙；控制方法中图分类号：TG7 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）05-0319-01一、冲裁间隙对冲裁模具的影响1、冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响。
当凸模、凹模之间的间隙合理时，能够使变形区板料上、下表面出现的微小裂绞相遇重合，所得的断面光亮带较大，而塌角、毛刺及锥度均较小，表面也较平整。
如果凸、凹模刃口间隙过小时，就会在冲裁时产生强烈的摩擦，使凸模、凹模之间磨损加剧，从而降低模具的使用寿命。
当凸、凹模刃口间隙过大时，就会在冲裁时使变形区的材料受到很大的拉伸，断面会比较粗糙、毛刺和锥度也较大、光亮带变小，使断面质量变差。
2、冲裁间隙对冲裁力的影响。
冲裁间隙对冲裁力的影响规律就是：间隙越小，变形区内压应力成分越大，拉应力成分越小，材料变形抗力增加，冲裁力就会越大。
反之，间隙越大，变形区内压应力成分越大，拉应力成分越小，材料变形抗力降低，冲裁力就会越小。
3、冲裁间隙对模具寿命的影响。
模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是影响模具寿命诸因素中比较重要的一个因素。
冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重。
所以过小的间隙对模具寿命极为不利。
而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，但容量出现间隙不均匀而使模具受力不均匀的现象，从而降低模具寿命。
当冲裁模间隙合理时，所得到冲裁断面光亮带区域较大，而塌面和毛刺较小、断裂锥度适中，冲裁件的质量较好。
二、冲裁间隙对冲裁模具的控制方法1、透光法。
透光法是对于模具将上、下模合模后，将模具组合起来固定好。
冲裁质量的因素
冲裁质量的因素
冲裁质量的因素有以下几个方面：
1. 材料的选择：冲裁质量受材料的性质和质量影响。
选用材料的硬度、韧性、强度等特性需要与工件设计和工艺要求相匹配，以确保冲裁过程中不会发生断裂、破碎等问题。
2. 冲裁模具的设计：冲裁模具的设计和制造质量直接影响冲裁工件的质量。
模具结构的合理性、模具零件的精度和加工工艺等方面会影响到冲裁工件的尺寸精度、外观质量和表面光洁度。
3. 冲裁工艺参数的控制：冲裁工艺参数的选择和控制是保证冲裁质量的重要因素。
例如，冲裁速度、冲裁力度、冲裁角度等参数需要根据工件材料和形状的特点来选择，以避免出现滑移、错位、变形等质量问题。
4. 设备和设施的状态：冲裁设备和设施的运行状态对冲裁质量有直接的影响。
例如，冲床的调试和维护保养，模具的清洁和修复，输送系统的平稳运行等都会影响到冲裁过程的稳定性和质量。
5. 操作人员的技术水平：冲裁操作人员的技术水平和经验对冲裁质量也有很大的影响。
熟悉冲裁工艺和操作规程、具备良好的操作技巧和判断能力，能够及时发现和解决冲裁过程中出现的问题，保证冲裁质量的稳定性和可靠性。
综上所述，冲裁质量的因素是多方面的，需要综合考虑材料、模具、工艺参数、设备和操作人员等因素来保证冲裁工件的质量。
冲裁断裂
4.2 剪切线为轴对称的有限元模拟分析4.2.1 有限元模型在剪切线为直线或轴对称的情况下，可以运用Deform 2D 进行模拟分析。
模具及板料的几何尺寸及板料的基本性能参数如下：剪切线长度：30πmm板料：料厚7mm；材料为20Cr凸模直径：30mm刃口相对圆角半径：2％t；间隙(c)：(10％)t4.2.2 应力应变分析①应力分析上图为裂纹开始出现时的应力应变等值线图，如上图所示，厚板冲裁时，x 方向上的应力值在凸模正下方和凹模正上方的多数区域为负值，而y 方向上的应力大部分都是负值；而最大平均拉应力产生在接近间隙区的压料板下方。
另外，从应变分布的图来看，几个图都比较相近，变形都主要集中在间隙区域及其周围的狭小区域内。
最大应变发生在刃口附近，而且在刃口的附近，应变梯度很大，这些区域的变形非常剧烈。
4.2.3 变形过程的分析成形过程中，由于凸、凹模刃口侧面静水压应力低于端面静水压应力，而且凹模刃口侧面的静水压应力最低，因此首先在凹模刃口侧面处的材料产生裂纹，继而在凸模刃口侧面产生裂纹，上下裂纹重合使材料断裂分离。
如图 4.7 所示：如上图 4.7 所示，厚板冲裁的变形过程从弹、塑性变形开始，以断裂分离告终，第一阶段为弹性变形阶段，由于凸模所施加的压力，材料产生弹性弯曲及穹弯，并略挤入凹模内；跟着进入第二阶段，塑性变形阶段，随着凸模的下压，凸模刃口压入材料，并迫使材料进入凹模，当材料的内应力超过屈服点时产生塑性变形，并且伴有纤维的弯曲和拉伸，切口表面形成光亮带；当抗剪面积减小到某一大小的瞬间，凸、凹模刃口附近内应力达到抗剪强度时，便在刃口处出现微裂纹，塑性变形阶段结束。
接着进入第三阶段，断裂分离阶段，凸模继续下压，随着切入材料的深度增加，抗剪面积相应的逐渐变小，先后在凸、凹模刃口侧面产生裂纹，且沿最大切应力方向向材料内部扩展，理想情况下在凸模进入材料三分之一料厚处产生裂纹，若凸、凹模间隙合理，则上下裂纹重合，材料断裂分离。
第二章 第一节 冲裁过程变形分析
第一节冲裁过程变形分析一、冲裁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(图2一la)图2-1 冲裁变形过程凸模与材料接触后，先将材料压平，继而凸模及凹模刃口压人材料中，由于弯矩M的作用，材料不仅产生弹性压缩且略有弯曲，随着凸模的继续压入，材料在刃口部分所受的应力逐渐增大，直到h1深度时，材料内应力达到弹性极限，此为材料的弹性变形阶段。
图 2-2凸模压力与冲裁过程A—压平材料之应力OC—弹性区域B—材料弹性变形之应力CD—塑性区域C—屈服应力E—整个板厚被切断D—材料最大强度第二阶段：塑性变形阶段(图2—1b)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。
随着塑性变形程度的增大，材料内部的拉应力和弯矩随之增大，变形区材料硬化加剧，当压入深度达到h2时，刃口附近材料的应力值达到最大值，此为塑性变形阶段。
第三阶段：断裂阶段(图2一1c)凸模压入深度达到h3时，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，当凹、凸模刃口处的裂纹相遇重合时，材料便被切断分离。
冲裁变形的三个阶段，可以在剪切曲线图中得到验证，如图2—2所示。
料厚为4.8mm。
板料切断后，冲裁件与孔断面的形状，如图2—3所示。
现将切断面各部分加以说明。
图2—3中的口塌角约为5％t，t为板料厚度。
它是凸模压人材料时，刃口附近的材料被牵连拉入变形的结果：b为光亮带，约为1/3t，其表面光滑，断面质量最佳；c为剪裂带，约为62％t，表面倾斜且粗糙；d 为毛刺，其高度约为(5％～l0％)t ，它是在出现裂纹时形成的。
二、变形过程力学分析在无压边装置冲裁时，材料所受外力如图2—4所示。
主要包括：p F 、d F ——凸、凹模对板材的垂直作用力；21F F 、——凸、凹模对板材的侧压力；dP F F μμ、——凸、凹模端面与板材间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，但一般指向模具刃口，其中，μ是摩擦系数，下同。
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4.2 剪切线为轴对称的有限元模拟分析
4.2.1 有限元模型
在剪切线为直线或轴对称的情况下，可以运用Deform 2D 进行模拟分析。
模具及板料的几何尺寸及板料的基本性能参数如下：
剪切线长度：30πmm
板料：料厚7mm；材料为20C
r
凸模直径：30mm
刃口相对圆角半径：2％t；
间隙(c)：(10％)t
4.2.2 应力应变分析
①应力分析
上图为裂纹开始出现时的应力应变等值线图，如上图所示，厚板冲裁时，x 方
向上的应力值在凸模正下方和凹模正上方的多数区域为负值，而y 方向上的应力
大部分都是负值；而最大平均拉应力产生在接近间隙区的压料板下方。
另外，从应变分布的图来看，几个图都比较相近，变形都主要集中在间隙区
域及其周围的狭小区域内。
最大应变发生在刃口附近，而且在刃口的附近，应变
梯度很大，这些区域的变形非常剧烈。
4.2.3 变形过程的分析
成形过程中，由于凸、凹模刃口侧面静水压应力低于端面静水压应力，而且
凹模刃口侧面的静水压应力最低，因此首先在凹模刃口侧面处的材料产生裂纹，
继而在凸模刃口侧面产生裂纹，上下裂纹重合使材料断裂分离。
如图 4.7 所示：如上图 4.7 所示，厚板冲裁的变形过程从弹、塑性变形开始，以断裂分离告
终，第一阶段为弹性变形阶段，由于凸模所施加的压力，材料产生弹性弯曲及穹
弯，并略挤入凹模内；跟着进入第二阶段，塑性变形阶段，随着凸模的下压，凸
模刃口压入材料，并迫使材料进入凹模，当材料的内应力超过屈服点时产生塑性
变形，并且伴有纤维的弯曲和拉伸，切口表面形成光亮带；当抗剪面积减小到某一大小的瞬间，凸、凹模刃口附近内应力达到抗剪强度时，便在刃口处出现微裂
纹，塑性变形阶段结束。
接着进入第三阶段，断裂分离阶段，凸模继续下压，随
着切入材料的深度增加，抗剪面积相应的逐渐变小，先后在凸、凹模刃口侧面产
生裂纹，且沿最大切应力方向向材料内部扩展，理想情况下在凸模进入材料三分
之一料厚处产生裂纹，若凸、凹模间隙合理，则上下裂纹重合，材料断裂分离。
其中断裂带的形成是由于刃口处的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形
成的撕裂面。
由此可见，冲切面的质量与裂纹出现的时间以及裂纹的重合有着莫
大的关联，在上下裂纹重合的基础上，开始出现裂纹的时间越晚，断裂带所占的
比例就越小。
增加光亮带的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂纹的产生。
由此看来，在冲裁过程中，沿冲件轮廓线板材金属经历有十分复杂的变形，
由塑性变形直到破坏分离，它所经历的过程比一般的冲压成形要复杂得多。
另外，
冲裁时，金属的变形与破坏，都集中于一个很狭窄的范围内，其中应力与应变的
变化梯度大，使研究工作十分困难。