冲裁工艺
冲裁工艺及冲裁模具
冲裁工艺及冲裁模具1. 引言冲裁工艺是一种常用的金属加工方法，用于通过冲压、剪切等手段将材料切割成所需形状或尺寸的工艺过程。
冲裁模具是冲裁工艺的关键设备，它提供了对材料的切割、定位和加工力的控制。
本文将介绍冲裁工艺及冲裁模具的根本原理、常见类型、应用等相关内容。
2. 冲裁工艺的根本原理冲裁工艺是利用冲压机将冲裁模具对材料施加高压力，使其实现切割或形状变化的工艺过程。
主要包括以下几个根本原理：冲裁工艺中，材料会经历弹性变形和塑性变形两个阶段。
在冲压过程中，冲裁模具施加的压力会使材料发生塑性变形，从而实现切割或形状变化的目的。
2.2 切割原理切割是冲裁工艺的主要目标之一。
利用冲压机和冲裁模具，对材料进行高速冲击，使其发生应力集中破断，实现切割作业。
2.3 定位原理冲裁工艺中，精确的定位是保证加工精度的关键。
冲裁模具通过合理的定位装置，确保材料在冲压过程中的位置准确、稳定，以实现高精度的切割和加工。
冲裁工艺中，冲压机和冲裁模具施加的压力是完成切割和加工的关键。
合理设计冲裁模具可以实现适当的加工力，并确保加工过程中不会对材料造成过度损坏。
3. 冲裁模具的常见类型根据不同的加工需求和材料特性，冲裁模具可以分为多种类型。
常见的冲裁模具类型包括切割模具、弯曲模具、拉伸模具等。
3.1 切割模具切割模具是冲裁工艺中最常见的类型。
它通常由上下两块模板和切割刀具组成。
切割模具可以将材料快速切割成需要的形状或尺寸，广泛应用于金属加工、汽车制造等领域。
3.2 弯曲模具弯曲模具可将材料通过施加力矩实现曲面或弯曲变形。
不同形状、尺寸和角度的弯曲模具适用于不同的加工需求，常见于金属制品的生产和加工中。
3.3 拉伸模具拉伸模具用于将材料拉伸至需要的形状或尺寸。
它通常由多个模块组成，可实现复杂形状的拉伸加工，广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
4. 冲裁工艺及冲裁模具的应用冲裁工艺及冲裁模具在各行各业都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：4.1 汽车制造汽车制造是冲裁工艺及冲裁模具的主要应用领域之一。
冲裁工艺简介
冲裁工艺简介一、概况冲裁的含义：是利用安装在压力机上的模具使材料按一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。
（最基本、最重要的冲压加工工序。
）冲裁的分类：普通冲裁和精密冲裁。
一般所说的冲裁是指普通冲裁，包括冲孔、落料、切口、切边、剖切等多种分离工序。
型孔：除了圆形以外的所有形状的通孔。
沉孔：各种不通的，且底面为平面的圆孔或型孔称为沉孔。
精密冲裁：主要是应用于精密级进模具。
二、冲裁模的分类按工序性质分类：落料模具：沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的是零件。
冲孔模具：沿封闭轮廓将废料与板料分离，冲下来的是废料。
第一节冲裁变形过程及质量分析一、冲裁变形过程分析二、冲裁断面质量分析冲裁件的三个质量指标是断面质量、尺寸精度和形状误差。
对三者的要求：断面状况尽可能垂直、光滑、毛刺小（肯定需要断面光滑，不仅外观好，而且能够保证断面方向的精确尺寸。
）；尺寸精度应该保证在图样规定的公差范围之内（其实我心里面再想你们会不会想我说这个要求是再讲废话，因为如果超差就是废品。
）；零件外形应该满足图纸要求：表面尽可能平直，即拱弯小。
（首先，圆形的东西不能做成方形。
其次，有些零件有形状方面的特殊要求。
比如我在公司做的这个零件，这张UT的零件图上明确的指出了对这个零件平面度的要求±0.1mm。
1．冲裁断面质量及其影响因素由冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分为了四个特征区，即圆角带（塌角带）、光亮带、断裂带、毛刺区。
圆角带 -该区域的形成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，材料被带进模具间隙的结果。
光亮带 -该区域发生在塑性变形阶段，当刃口切入金属板料后，板料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直的断面。
通常占全断面的 1／２～１／３。
断裂带 -该区域是在断裂阶段形成。
是由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其断面粗糙，具有金属本色，且带有斜度。
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板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。
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
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
冲裁工艺设计基础
二. 冲裁模刃口尺寸计算
➢配合加工法 先作基准件，然后以基准件实际尺寸来配作非基
准件，保证Zmin的方法。
①落料：冲裁件尺寸公差为 ，则：
基准件为凹模，计算公式为：
非基准件凸模按凹模的实际尺寸配制，保证最 小冲裁间隙Zmin。
冲裁工艺设计基础
二. 冲裁模刃口尺寸计算
②冲孔时：冲裁件尺寸公差为 ，则：
有侧压装置时的条料宽度：
无侧压装置时的条料宽度：
式中：δ—条料下料宽度公差 （表2-12选取）；
c—条料与导料板间隙 a—搭边值
冲裁工艺设计基础
二. 排样设计
冲裁工艺设计基础
二. 排样设计
4 材料利用率
一个步距内冲件的材料利用率： 不准确
考虑料头、料尾消耗，计算板料总利用率η： 准确
冲裁工艺设计基础
变形而形成的，是塑性变形时定形。
光亮带
断面光亮、垂直，通常占全断面的1/2～1/3； 所占比例↑，冲件质量↑； 模具间隙↓，光亮带↑，但模具寿命↓。
断裂带
断面粗糙、有斜度（4°～6°）； 所占比例↑，冲件质量↓； 模具间隙↑，断裂带↑，模具寿命↑。
毛刺区
毛刺↑，冲件质量↓； 刃口钝、间隙不均匀、间隙大，毛刺↑
冲裁工艺设计基础
三.冲裁件的断面特征
一块板料冲后形成的冲孔、落料件断面特征关系？
冲裁工艺设计基础
四.冲裁件的工艺性
冲裁件的结构、形状、尺寸和精度等，对冲裁工艺的适 应性称为冲裁件的工艺性。
冲裁件的结构工艺性
形状力求简单、规则，利于选取少废料、无废料排样。
冲裁工艺设计基础
四.冲裁件的工艺性
内、外形转角处避免尖角
Z=D凹-d凸
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.。
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
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
第三章-冲裁工艺课件
冲模
板料厚度t(mm)
制造
精度 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 7 8 10 12
IT6~7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10
IT7~8
IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12
IT9
IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 IT14
0.25 0
将尺寸转化为标准尺寸：A0 ，则其设计公式为：
A模 （ Ax） 0 0.2 5
三类尺寸的设计之二
第二类：模具磨损后，制件尺寸减小。
按一般冲孔凸模公式设计计算，制造公差取
0 0.25
将尺寸转化为标准尺寸：B
0
，则其设计公式为：
B模 （ Bx） 0 0.2 5
三类尺寸的设计之三
配合加工法：用凸模和凹模相互单配的方法来保 证合理间隙
分别加工法适用于简单件，用于间隙较大，精度要求低的模 具，凸、凹模具有互换性。
配合加工法用于复杂件，用于精度要求高，间隙较小的模具， 凸、凹模之间无互换性。
2、分别加工法的尺寸计算
对于分别加工法， 我们必须给出凸、 凹模的设计尺寸以 及它们的公差
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
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
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
0.0160.0250.0410.032
分别加工法简单模工作零件设计
凹0.6(ZmaxZm)in0.60.0320.019 凸0.4(ZmaxZm)in0.40.0320.013
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
锻压工艺学-冲裁.ppt
图.2.7 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 16
2.2.2间隙对冲裁力的影响
图2.7.1 间隙大小对冲裁力的影响
图2.8.1 间隙大小对卸料力的影响
17
2.2.3间隙对模具寿命的影响 模具寿命：以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分 两次刃磨间的寿命与全部磨损后总的寿命。 凸模刃口磨钝 ： 凹模刃口磨钝： 凸、凹模磨钝 ： 刃口磨钝还将使制件尺寸精度、断面光洁度降低， 冲裁能量增大。
37
阶梯凸模减力时应注意： (1)阶梯高度差H稍大于断面光亮带b。 (2)各阶梯凸模的分布要注意对称（原因）。 (3)先工作的凸模应是端部带有导正销的凸模。一般 先冲大孔，后冲小孔（原因）。
38
2.4.2卸料力、推件力与顶件力 卸料力： 推件力： 顶件力：
图2.10 卸料力、推件力与顶件力
39
经验公式计算：
厚度小于3 mm的外形简单的工件，只需一次整
修。厚度大于3 mm或工件有尖角时，需进行多次
整修。
49
整修前落料凸、凹模的尺寸应为 凸模： Dp (Dy)0p 凹模： Dd (Dy)0d 式中 D-工件公称尺寸，mm；
z-双面间隙值，mm y-整修余量，mm。
50
整修时所需的力可按下式近似计算：
P cL(S0.1tn )0
21
表2.1 b/t与值（厚度t，毫米）
b/t*100%
材料
t<1 t=12 t=24 t>4
软钢 7570 7065 6555 5540 56
中硬 钢
硬钢
6560 6055 5548 4535 5047 4745 4438 3525
45 4
22
(2)经验确定法
c=mt
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三、相关知识
2、间隙对模具寿命影响
冲裁时，在凸模与被冲孔之间以及凹模与落料件之间均有 摩擦力。间隙越小，侧压力和摩擦力随之增大。 此外，模具因受制造误差和装配精度的限制，凸模不可能 绝对垂直于凹模平面，而间隙分布也不可能十分均匀。
三、相关知识
3、间隙对尺寸精度的影响： 落料或冲孔后，因发生弹性恢复，会影响尺寸精度。
三、相关知识
1、冲裁变形过程： 第一阶段：弹性变形 第二阶段：塑性变形 第三阶段：断裂分离
三、相关知识
冲裁断面特征： 1、圆角带 2、光亮带 3、断裂带 4、毛刺
三、相关知识
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，受到应力的作用 而形成的。
三、相关知识
四：课堂练习
1）已知材料Q235，厚度2.0， 试查表确定凸模、凹模合理间隙值 2）已知材料为65Mn，厚度1.2， 试查表确定凸模、凹模合理间隙值
三、相关知识
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。
毛刺d：在刃口附近的侧面上材料出现微裂纹时形成的， 当凸模继续下行时，使已 形成的毛刺拉长并残留在冲裁件上。
三、相关知识
2、冲裁间隙（双面） 是指冲裁凸模与凹 模工作部分（刃口）尺 寸之差。 双面间隙取值范围一般 在材料厚度的10%到 20%
1)间隙小到一定界限，由于压缩变形弹性恢复，落料 件尺寸会大于凹模尺寸，而使冲出的孔小于凸模。 2)间隙大到一定的界限，由于拉伸变形弹性恢复， 落料件尺寸会小于凹模，而使冲出的孔大于凸模。 间隙对于落料和冲孔精度的影响是不同的， 而且与材料的轧制的纤维有关。
三、相关知识
冲裁模具间隙值如何确定？ 例题：材料08钢，厚度1.0，进行冲裁， 试确定冲裁凸模与凹模之间的冲裁间隙。 方法（查表法）： 查冲裁模初始双面间隙表（根据材料和材料 厚度查表） Zmin=0.1 Zmax=0.14
三、相关知识
1、冲裁间隙对于冲裁件断面质量的影响： 1、冲裁件的质量：断面垂直、小无毛刺；尺寸 符合要求；表面平直； 2、间隙偏小：毛刺较高，但是易于去除； 3、间隙过大：断面斜度大，毛刺大，表面不平 整； 间隙合适：零件比较平直， 圆角、毛刺、斜度均不大， 有较好的综合断面质量
三、相关知识
三、相关知识
评估
准备一个小测验、知识测试或实际操作，看看 参与者是否掌握了必要的信息 调查参与
任务1 冲裁工艺设计
主要内容
1、冲裁变形过程 2、冲裁断面特征 3、冲裁间隙 4、冲裁间隙确定
知识回顾与提问
1、冲压件常用材料？
知识回顾与提问
2、冲压基本工序？
知识回顾与提问
3、冲压模具各零件作用分类？
知识回顾与提问
4、冲压模具常用材料与用途？
一、任务引入
一、冲裁工艺设计 包括冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案 确定。
一、任务引入
一、任务引入
良好的工艺性和合理的工艺方案， 可以用最少的材料，最少的工序数和工时， 使得模具结构简单且模具寿命长，能稳定地 获得合格冲件。