2.3 冲裁工艺计算

2．3 冲裁工艺计算

冲裁工艺计算主要包括冲裁件排样设计、冲裁间隙选择、刃口尺寸计算原则和方法、冲裁力与压力中心计算等。

2．3．1 冲裁件的排样

冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施，排样时应考虑如下原则。

（1）提高材料利用率（在不影响冲件使用性能的前提下，可适当改变冲件形状）。

（2）操作方便，劳动强度低且安全。

（3）模具结构简单、寿命长。

（4）保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。

3．3．1 排样方法

1．有废料排样

沿冲件的全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料侧边之间都存在有搭边废料，如图3-7a所示。

有废料排样材料利用率低，冲件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂、尺寸精度要求较高的冲裁件排样。

2．少废料排样

沿冲件的部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边，如图3-7b所示。

该方法材料利用率较高，用于某些尺寸精度要求不高的冲裁件排样。

3．无废料排样

冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边废料，冲件与冲件之间沿直线或曲线切断分开，如图3-7c所示。

该方法材料利用率最高，但对冲裁件的结构形状有要求，设计时应考虑冲裁件的结构工艺性。

a）b）c）

图3-7 排样方法

a）有废料排样b）少废料排样c）无废料排样

采用少、无废料排样可以简化冲模结构，减少冲裁力。但因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单面受力，不但会加剧模具磨损，也直接影响冲件的端面质量。

排样除常见的直排方式外，为提高材料利用率，针对不同冲件的外形特点，可对冲件进行斜排、直对排、斜对排等。对于形状较复杂的冲件，可用厚纸片剪出个样件，摆出各种可能的排样方案，再从中选择一个比较合理的方案作为排样图。

3．3．2 搭边

搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边的最小宽度应大于塑性变形区的宽度，一般取为材料的厚度。

搭边值的大小与下列因素有关。

（1）材料的的力学性能。

（2）材料的厚度。

（3）零件形状和尺寸。

（4）排样的形式。

（6）冲压工艺方式。

3．3．3 送料步距和条料宽度

1．送料步距

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每个小距可以冲出一个零件，也可以冲出多个零件。送料步距的大小应为条料上两个对应冲件的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距的计算公式为：

A = D0 + a

式中：D0——平行于送料方向的冲件宽度（mm）；

a——冲件之间的搭边值（mm）。

2．条料宽度

条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。在根据不同情况，参考冲压设计资料进行计算。

3．3．4 材料利用率

在冲压件大批量生产的成本中，原材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样的经济性、合理性的指标是材料利用率。

其计算公式如下。

一个步距的材料利用率η为：

η = n F/BA × 100%

式中：F——一个步距内冲裁件的面积（包括冲出的小孔在内）（mm）；

n——一个步距内冲裁件的个数；

B——条料宽度（mm）；

A——步距（mm）。

一张板料总的材料利用率η0为：

η0 = NF/BL × 100%

式中：N——一张板料上冲裁件的总数目；

L——板料长度（mm）。

3．4．5 排样图

1．排样图表达的内容

排样图是排样设计最终的表达式。应绘制在冲压工艺规程卡片上和冲模总装图的右上

角。

排样图的内容应反映出排样方法、零件的冲裁过程（模具类型）、定距方式（用侧刃定距时侧刃的形状、位置）、材料利用率等。排样图上应标注条料宽度B、条料长度L、板料厚度S、端距L1、步距L2、零件搭边值a1、侧搭边值a以及表示出冲裁工位剖视图，如图3-9所示。

图3-9 排样图

2．画排样图的注意事项

（1）一般按选定的排样方案画成排样图，按模具类型和冲裁顺序画上适当的剖切线，标注尺寸和公差，要能从排样图的剖切线上看出是单工位模还是连续模或复合模。

（2）连续模的排样要反映冲压顺序，要考虑凹模强度，凹模孔口之间的壁厚小于5mm 时，应留空步。并能看出定距方式，侧刃定距时应画出侧刃冲切条料的位置。

（3）采用斜排方式排样时，还应注明倾斜角的大小。必要时还可以用双点划线画出条料在送料时定位元件的位置。对有纤维方向要求的排样图，则应用箭头表示条料的纹路方向。