冲裁及冲裁模设计(2016第2章2)
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第2章 冲裁及冲裁模设计2[21页]
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П形等制件
b
h
h
T形等制件
b
用于材质和厚度相
h
h
同，而形状不同或
相似的制件
b
用于小件、大批量
h
h
生产的圆形、方形、
矩形、六角形等制
件
§2-6 排样
二、 材料的利用率η
1.η0:在一个进料距离内,件面积与板料毛坯面积之比的百分率。
0
A0 A
•100%
A0 B0 L
100%
A0:件面积mm2 ；A:一个料距内毛坯面积mm2； L:进料距； 2.条、带、和板料的利用率η：
特点:η下降、件质量好、模具寿命 T 较高。
应用: 形状复杂件；精度要求高的排样。
2.少搭边排样：
(某一面无搭边) b图
η高于搭边,降低件质量.简化模具结构.降低T,降低F冲。
应用: 件某些尺寸要求不高的排样。
3.无搭边排样：
c图
η最高.降低件质量.简化模具结构.降低T,降低F冲。
应用: 对件形状要求严格,应用受限。
2. 阶梯冲裁
图2-10
•
多个凸模,高度成阶梯布置，设计注意平衡，金属流动方向。
•
阶梯高度 H：
•
1) t＜3 H = t
图 2-10 b
2) t＞3 H = t/2 取各层中F冲max 作为F冲 3. 加热冲裁(又称红冲)
•
温度↑，则τ↓，所以F冲下降。
•
加热后, τ值见 表 2-6
表2-6
• note: 冲压温度比加热温度低150 ～ 200℃左右.
t t
（ a）斜刃冲裁
（b）阶梯冲裁
图2-10 斜刃与阶梯冲裁
落料 : 斜刃在凹模， 凸为平刃。
b
h
h
T形等制件
b
用于材质和厚度相
h
h
同，而形状不同或
相似的制件
b
用于小件、大批量
h
h
生产的圆形、方形、
矩形、六角形等制
件
§2-6 排样
二、 材料的利用率η
1.η0:在一个进料距离内,件面积与板料毛坯面积之比的百分率。
0
A0 A
•100%
A0 B0 L
100%
A0:件面积mm2 ；A:一个料距内毛坯面积mm2； L:进料距； 2.条、带、和板料的利用率η：
特点:η下降、件质量好、模具寿命 T 较高。
应用: 形状复杂件；精度要求高的排样。
2.少搭边排样：
(某一面无搭边) b图
η高于搭边,降低件质量.简化模具结构.降低T,降低F冲。
应用: 件某些尺寸要求不高的排样。
3.无搭边排样：
c图
η最高.降低件质量.简化模具结构.降低T,降低F冲。
应用: 对件形状要求严格,应用受限。
2. 阶梯冲裁
图2-10
•
多个凸模,高度成阶梯布置，设计注意平衡，金属流动方向。
•
阶梯高度 H：
•
1) t＜3 H = t
图 2-10 b
2) t＞3 H = t/2 取各层中F冲max 作为F冲 3. 加热冲裁(又称红冲)
•
温度↑，则τ↓，所以F冲下降。
•
加热后, τ值见 表 2-6
表2-6
• note: 冲压温度比加热温度低150 ～ 200℃左右.
t t
（ a）斜刃冲裁
（b）阶梯冲裁
图2-10 斜刃与阶梯冲裁
落料 : 斜刃在凹模， 凸为平刃。
第2章 冲裁及冲裁模设计
第二章 冲裁及冲裁模设计
§2-1 冲裁变形过程及其断面特征 §2-2 冲裁间隙 §2-3 凸模、凹模的刃口尺寸计算 §2-4 冲裁力 §2-5 排样与搭边 §2-6 冲裁件的工艺性 §2-8 冲裁模的基本类型及典型模具 §2-9 冲裁模的零部件设计 §2-10 冲裁模设计要点
3/31/2011
1
第二章 冲裁及冲裁模设计
3/31/2011
19
2．凹模设计
（1）直壁型（柱形孔）孔口： （2）锥孔型孔口： （3）凹模外形尺寸的确定： ↓表2-9 凹模厚度：H = k· b ↑工件最大外形尺寸 凹模壁厚：C=(1.5～2.0)H (≥30～40) （4）固定方式： （5）技术要求：材料：T10A、Cr6WV、9Mn2V Cr12 硬度：HRc58～62 粗糙度：Ra0.8～0.4
定义:指凸模与凹模之间的直径之差（即双面间隙，用Z表示。单边间隙，用Z/2表示。）。 一．间隙对冲裁件断面质量的影响： 过大：制件锥度过大、断裂带过宽。 过小：两个光亮带、上有毛刺。 二．间隙对冲裁件尺寸精度的影响： 过大：以拉伸变形为主，弹性恢复后，冲孔孔扩大、落料料缩小。 过小：以压缩变形为主，弹性恢复后，冲孔孔缩小、落料料扩大。 三．间隙对模具寿命的影响： 过小：凸模与凹模之间磨损严重，降低模具寿命。 四．间隙对冲裁力的影响： 间隙大：冲裁力减小。 但是，当间隙增至材料厚度的5%～20%时，冲裁力不再明显降低。 另外，间隙大：卸料力也减小。 五．间隙值的确定： 合理间隙值与材料性质和厚度等因素有关。 h 1．理论计算法： Z = 2 (t − h0 )tg β = 2 t 1 − 0 tg β
若制件没有标注公差，则： 对于非圆形工件，工件按IT14级精度、模具按IT11级精度处理； 对于圆形工件，由于加工方法比较成熟，模具按IT6～IT7级精度处理。 当凸模、凹模分开加工时，须满足：δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin
§2-1 冲裁变形过程及其断面特征 §2-2 冲裁间隙 §2-3 凸模、凹模的刃口尺寸计算 §2-4 冲裁力 §2-5 排样与搭边 §2-6 冲裁件的工艺性 §2-8 冲裁模的基本类型及典型模具 §2-9 冲裁模的零部件设计 §2-10 冲裁模设计要点
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第二章 冲裁及冲裁模设计
3/31/2011
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2．凹模设计
（1）直壁型（柱形孔）孔口： （2）锥孔型孔口： （3）凹模外形尺寸的确定： ↓表2-9 凹模厚度：H = k· b ↑工件最大外形尺寸 凹模壁厚：C=(1.5～2.0)H (≥30～40) （4）固定方式： （5）技术要求：材料：T10A、Cr6WV、9Mn2V Cr12 硬度：HRc58～62 粗糙度：Ra0.8～0.4
定义:指凸模与凹模之间的直径之差（即双面间隙，用Z表示。单边间隙，用Z/2表示。）。 一．间隙对冲裁件断面质量的影响： 过大：制件锥度过大、断裂带过宽。 过小：两个光亮带、上有毛刺。 二．间隙对冲裁件尺寸精度的影响： 过大：以拉伸变形为主，弹性恢复后，冲孔孔扩大、落料料缩小。 过小：以压缩变形为主，弹性恢复后，冲孔孔缩小、落料料扩大。 三．间隙对模具寿命的影响： 过小：凸模与凹模之间磨损严重，降低模具寿命。 四．间隙对冲裁力的影响： 间隙大：冲裁力减小。 但是，当间隙增至材料厚度的5%～20%时，冲裁力不再明显降低。 另外，间隙大：卸料力也减小。 五．间隙值的确定： 合理间隙值与材料性质和厚度等因素有关。 h 1．理论计算法： Z = 2 (t − h0 )tg β = 2 t 1 − 0 tg β
若制件没有标注公差，则： 对于非圆形工件，工件按IT14级精度、模具按IT11级精度处理； 对于圆形工件，由于加工方法比较成熟，模具按IT6～IT7级精度处理。 当凸模、凹模分开加工时，须满足：δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin
(工艺技术)冲裁工艺及冲裁模设计
第二章冲裁工艺及冲裁模设计一、填空题1. 冲裁既可以直接冲制________ ，又可以为其他___________ y备毛坯。
2. _____________________________ —般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
3. 冲裁变形过程大致可分为_______ 、_________ 、 _______ 个阶段。
4. 冲裁件的切断面由______ 、_____ 、________ 、 ____ 四个部分组成。
5. 光亮带是紧挨圆角带并与________ 的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料，使其受到 ______ 和________ 的作用而形成的。
6. ___________________________________________ 冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现____________________________________________ 时形成的。
7. 塑性差的材料，断裂倾向严重，________ 曾宽，而________ 占比例较少，毛刺和圆角带—；反之，塑性好的材料，光亮带 _____________ 。
8•冲裁凸模和凹模之间的__________ 不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具 ____ 、______ 、_______ 口推件力等。
9•冲裁间隙越大，冲裁件断面光亮带区域越_______ ，毛刺越_____ ;断面上出现二次光亮带是因间隙太 _____ 而引起的。
10. 影响冲裁件毛刺增大的原因是________ 、________ 。
11. 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的_____________ 的差值，差值______ ，则精度。
12. 所选间隙值的大小，直接影响冲裁件的_____和_______精度。
13. 影响冲裁件尺寸精度的因素有两大方面，一是______________ ，二是冲裁结束后冲裁件相对于 ________ 寸的偏差。
第二章 冲裁工艺与模具设计
（1）材料的塑性要好，对硬质材料要尽量进行 退火，求得材质均一化；
（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。
（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。
冲裁及冲裁模设计
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第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度 a 间隙对断面质量的影响 小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程 断面特征值与间隙的关系图。
17
第 2 章 冲裁
2-2 冲裁模间隙
间隙对断面质量的影响
18
第 2 章 力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落料件
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离。 单边间隙c、双边间隙z。 间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大 的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。 2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响 2.2.2 间隙对冲裁力的影响 2.2.3 间隙对模具寿命的影响 2.2.4 间隙的确定
12
第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.5 断面特征
1）圆角带：冲裁过程中，纤维的弯曲与拉伸形成， 软材料圆角大。 2）光亮带：塑剪变形时，由于相对移动，凸凹模侧 压力将毛料压平形成的光亮垂直断面。
3）断裂带：刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕 裂面，导致断面粗糙并有斜度。 4）毛刺：由微裂纹位置与冲裁间隙等引起，是金属 拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上
板 坯
F v 1
F v 2
F h 2
F h 2
F v 2
凹 模
板坯受力简图 Diagram of sheet metal under load
10
第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.3 裂纹的形成与发展 裂纹产生的条件：当变形区的应变达到极限塑性应变值时， 就产生微裂纹 裂纹扩展的方向：沿着最大剪切应变速度的方向扩展 裂纹的成长过程：裂纹首先在低应力区产生，由于变形过 程中最大剪切应变的速度方向发生变化，使得新的裂纹不断产 生，旧裂纹的扩展不断停止，然后在旧裂纹的前端附近重新产 生新的裂纹，不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹 极限塑性应变值除和材质外，还和应力状态、变形历史（损 伤程度）有关。
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度 a 间隙对断面质量的影响 小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程 断面特征值与间隙的关系图。
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第 2 章 冲裁
2-2 冲裁模间隙
间隙对断面质量的影响
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第 2 章 力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落料件
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离。 单边间隙c、双边间隙z。 间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大 的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。 2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响 2.2.2 间隙对冲裁力的影响 2.2.3 间隙对模具寿命的影响 2.2.4 间隙的确定
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第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.5 断面特征
1）圆角带：冲裁过程中，纤维的弯曲与拉伸形成， 软材料圆角大。 2）光亮带：塑剪变形时，由于相对移动，凸凹模侧 压力将毛料压平形成的光亮垂直断面。
3）断裂带：刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕 裂面，导致断面粗糙并有斜度。 4）毛刺：由微裂纹位置与冲裁间隙等引起，是金属 拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上
板 坯
F v 1
F v 2
F h 2
F h 2
F v 2
凹 模
板坯受力简图 Diagram of sheet metal under load
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第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.3 裂纹的形成与发展 裂纹产生的条件：当变形区的应变达到极限塑性应变值时， 就产生微裂纹 裂纹扩展的方向：沿着最大剪切应变速度的方向扩展 裂纹的成长过程：裂纹首先在低应力区产生，由于变形过 程中最大剪切应变的速度方向发生变化，使得新的裂纹不断产 生，旧裂纹的扩展不断停止，然后在旧裂纹的前端附近重新产 生新的裂纹，不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹 极限塑性应变值除和材质外，还和应力状态、变形历史（损 伤程度）有关。
模具第二章冲裁模
为了防止冲裁时凸模折断或压弯,冲孔的尺寸不能太小, 有关要求见下表 (一)
一般冲孔模可冲压的最小孔径值
(mm)
材料
钢г>700MPa 钢г=400~700MPa 钢г<400MPa 黄铜、铜 铝、锌 纸胶板、布胶板 硬纸、纸
d≥1.5t d≥1.3t
d≥t d≥0.9t d≥0.8t d≥0.7t d≥0.6t
凹
0
d x Z min
凹 0
式中:d凸、d凹——冲孔凸、凹模基本尺寸(mm); △——工件制造公差(mm); X——因数，见表2-13
冲孔时各部分尺寸公差的分配 位置如右图a)
（2）落料 设工件尺寸为D-△。
根据刃口尺寸计算原则，落料 时应首先确定凹模刃口尺寸。 由于基准件凹模的刃口尺寸在 磨损后会增大，因此应使凹模 的基本尺寸接近工件轮廓的最 小极限尺寸，再减小凸模尺寸 以保证最小合理间隙值Zmin。仍 然是凸模取负偏差,凹模取正偏 差。落料时各部分尺寸公差的 分配位置如右图b)
表2-3 冲裁件内外形所能达到的经济精度
基本尺寸/mm
材料厚度t/mm
≤3 1~2 2~3 3~5
≤3
3~6
6~10 10~18 18~500
IT12~IT13
IT14
IT12~IT13
IT14
--
IT14
IT11 IT11
IT12~IT13 IT12~IT13
表2-4 两孔中心距离公差
一般精度(模具)
1、尺寸计算原则（在决定模具刃口尺寸及制造公差时）： 1）落料件的尺寸取决于凹件尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模
尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。 设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
线表示冲压位置。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
零件形状不同材料利用情况的对比
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 冲裁力和压力中心的计算
一、冲裁力的计算
冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。
用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
F KLt b
注： F——冲裁力； L——冲裁周边长度； t——材料厚度； b——材料抗剪强度； K——系数。一般取K＝1.3
三、压力机公称压力的确定
压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz
采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ F FX FT
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
FZ F FX FD
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ F FT
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
一、材料的合理利用（续）
2．提高材料利用率的方法(续）
减少工艺废料的有力措施是：
设计合理的排样方案； 选择合适的板料规格和合理的裁板法 （减少料头、料尾和边余料）； 利用废料作小零件（如表2.5.1中的混合排样）等。
利用结构废料的措施有：
当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲 件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
内容简介： 冲裁是最基本的冲压工序。
在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上， 介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及冲 裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃 口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计 算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零 部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。
第2章 冲裁及冲裁模设计4[10页]
![第2章 冲裁及冲裁模设计4[10页]](https://img.taocdn.com/s3/m/5463590708a1284ac9504371.png)
静止件: 挡料销 9、 凹1、下模座8、卸料板2。
其他: 定位销、螺钉等。
• 工作过程： 条料沿导尺7送进，靠固定挡料销9定位；
•
ห้องสมุดไป่ตู้
运动件下移，凸模与凹模配合落料，
并推出凹模孔口内上次的落料件；
•
回程，运动件上移，卸料板2刮下卡在凸模上的条料。
图2-49 图2-50 图2-51
图2-49 无导向落料模 1-凹模；2-卸料板；3-凸模； 4-模柄；5-凸模固定板；
倒装复合模
图2-55 倒装垫圈复合冲裁模 1-凸模；2-凹模；3-上模固定板；4、16-垫板；5-上模座；6-模柄；7-推杆；8推块； 9-推销； 10-推件块；11、18-活动挡料销；12-固定挡料销；13-卸料板； 14-凸凹模；15-下模固定板；17-下模座；19-弹簧
图2-56 同时冲三个垫圈的复合模 1、2、8-凸凹模； 3-落料凹模； 4、6-顶件板； 5-连接销 ；7-冲孔凸模
图2-51 带弹顶器导柱导向的落料模
二 多工序模：
一次工作行程完成二道以上工序的模具。称～
• 特点: 生产率高；精度高；操作方便；安全；易自动化；减少模具数。
应用: 大批量；高精度件；复杂件。
1、复合模：
在冲床的一个工作行程中，在同一工位上完成两种或两种以上 复合模
冲压工序的模具。
特点：
生产效率高、冲裁件质量好、但模具制造困难。
适用于加工精度高、简单件。
连续模
2、连续模：
• 在冲床的一个工作行程中，完成数道工序,分布在坯料送进方向不同部位。
• 适用于加工精度要求不高、复杂件。
图2-52
图2-53
图2-54
图2-55
第二章 冲裁工艺及冲裁模设计 复习题答案2
第二章冲裁工艺及冲裁模设计复习题答案一、填空题1. 冲裁既可以直接冲制成品零件，又可以为其他成形工序制备毛坯。
2. 从广义来说，利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁。
它包括冲孔、落料、切断、修边、等工序。
但一般来说，冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。
3.冲裁根据变形机理的不同，可分为普通冲裁和精密冲裁。
4.冲裁变形过程大致可分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。
5.冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺四个部分组成。
6.圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形的结果。
7.光亮带是紧挨圆角带并与板面垂直的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料，使其受到切应力和挤压应力的作用而形成的。
8.冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现微裂纹时形成的。
9.塑性差的材料，断裂倾向严重，剪裂带增宽，而光亮带所占比例较少，毛刺和圆角带大；反之，塑性好的材料，光亮带所占比例较大。
10.增大冲裁件光亮带宽度的主要途径为：减小冲裁间隙、用压板压紧凹模面上的材料、对凸模下面的材料用顶板施加反向压力，此外，还要合理选择塔边、注意润滑等。
11.减小塌角、毛刺和翘曲的主要方法有：尽可能采用合理间隙的下限值，保持模具刃口的锋利、合理选择塔边值、采用压料板和顶板等措施。
12.冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。
13.冲裁间隙过小时，将增大卸料力、推件力、冲裁力以及缩短模具寿命。
14.合理间隙冲裁时，上下刃口处所产生的剪裂纹基本能重合，光亮带约占板厚的1/2～1/3左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均较小，完全可以满足一般冲裁件的要求。
15.间隙过小时，出现的毛刺比合理间隙时的毛刺高一些，但易去除，而且断面的斜度和塌角小，在冲裁件的切断面上形成二次光亮带。
16.冲裁间隙越大，冲裁件断面光亮带区域越小，毛刺越大；断面上出现二次光亮带是因间隙太小而引起的。
第2章 冲裁工艺与冲裁模(用)
0 绪论
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
一、冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。
2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
⒊ 把握好刃口制造精度与工件精度的关系。 形状简单的刃口制造偏差：按IT6～IT7级； 形状复杂的刃口制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/4； 对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差： 取冲裁件相应部位公差的1/8并冠以（±）； 详见表2-8
0 绪论 一、冲压概念
二、刃口尺寸计算方法
根据凸、凹模的加工工艺方法的不同，刃口尺寸的计算方法可分 为两种类型：凸模与凹模分别单独加工、凸模与凹模配合加工。 1. 凸模与凹模分别加工 (如图2-10) 凸模与凹模分别加工是指凸模与凹模分别按各自的图纸加工至最后 的尺寸，凸模、凹模图纸要分别标注凸模、凹模刃口尺寸及公差。
模具寿命受各种因素的综合影响，冲裁间隙是主要影响因素之一。
间隙越小，摩擦越严重，所以过小的冲裁间隙对模具寿命极为不
利。
较大的冲裁间隙可使模具与材料之间的摩擦减小，在一定程度上
还可以减小间隙分布不均匀的不利影响。从而提高模具寿命。
⒊ 冲裁间隙对冲裁工艺力的影响 正常情况下，冲裁间隙对冲裁力的影响不是很大。 冲裁间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。间隙增大后，从凸 模上卸下零件和从凹模中推出零件都比较省力。但间隙太大，引起毛 刺增加，反而又使卸料力和推件力迅速增加。
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
一、冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。
2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
⒊ 把握好刃口制造精度与工件精度的关系。 形状简单的刃口制造偏差：按IT6～IT7级； 形状复杂的刃口制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/4； 对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差： 取冲裁件相应部位公差的1/8并冠以（±）； 详见表2-8
0 绪论 一、冲压概念
二、刃口尺寸计算方法
根据凸、凹模的加工工艺方法的不同，刃口尺寸的计算方法可分 为两种类型：凸模与凹模分别单独加工、凸模与凹模配合加工。 1. 凸模与凹模分别加工 (如图2-10) 凸模与凹模分别加工是指凸模与凹模分别按各自的图纸加工至最后 的尺寸，凸模、凹模图纸要分别标注凸模、凹模刃口尺寸及公差。
模具寿命受各种因素的综合影响，冲裁间隙是主要影响因素之一。
间隙越小，摩擦越严重，所以过小的冲裁间隙对模具寿命极为不
利。
较大的冲裁间隙可使模具与材料之间的摩擦减小，在一定程度上
还可以减小间隙分布不均匀的不利影响。从而提高模具寿命。
⒊ 冲裁间隙对冲裁工艺力的影响 正常情况下，冲裁间隙对冲裁力的影响不是很大。 冲裁间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。间隙增大后，从凸 模上卸下零件和从凹模中推出零件都比较省力。但间隙太大，引起毛 刺增加，反而又使卸料力和推件力迅速增加。
第2章冲裁模设计-2(凸凹模刃口尺寸计算)
A3 B3 H3
24 ± 0.1 ⇒ 24.10 − 0.2
0.2 +0.1 Φ3 + + 0.1 ⇒ Φ3.10 0 2− 0.1 ⇒ 1.95 ± 0.05
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注意：(1) 转换时公差值（上差－下差）及最大值最小值不允许变，改变的是名义 尺寸及上下偏差。 (2) 图中未注（自由）公差尺寸按 IT12（如图中未给出自由公差等级，则按 IT14 级） 其偏差分布：该尺寸若为配合尺寸，则按标准形式（如尺寸 4.9 ⇒ 4.9 0 ，该尺寸 − 0.12 ） 若为非配合尺寸， 则按长度尺寸的标准形式给出， 然后再转换成相应的标准形式 （如
（三）基准型面尺寸 20.10 − 0.2 为落料尺寸，基准型面在凹模上
+δ δ +δ +δ ∴凹模尺寸 a0 = ( A − 0.75∆) + 0 = 19.95 0 = ( 20.1 − 0.75 × 0.2) 0
（四）模具型面尺寸 1．配间隙法： （取 δ = ∆ = 0.05 ） 4 1）基准型面法
（1）基准型面法——适用于单工序冲模
1）基准型面尺寸——按公式计算
+δ δ a0 = ( A − 0.75∆) + 0 (内形尺寸)，δ制造公差
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0 0 b− δ = ( B + 0.75∆ ) −δ (外形尺寸)
±0.1
τ＝200Mpa，t＝1， （±0.1 是上下偏差，0.2 是公差大小） 。 （二）冲裁间隙（一般冲件 k＝3）
±0.1
+0.02 t +0.02 C = (ktτ × 10 −4 ) 0 = (3 × 200 × 1 × 10 −4 ) +0.02 = 0.06 0
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
第2章冲裁模设计-2(凸凹模刃口尺寸计算)
二、凹凸模型面工作尺寸计算(刃口尺寸计算)（重点） 与冲件尺寸相关的模具尺寸有凸模尺寸和凹模尺寸（统称工作尺寸） ，两者尺寸 不同（差一冲裁间隙值） ，其中有一个型面尺寸与冲件尺寸一致，称该型面为基准型 面，另一型面称为相关型面。 （一）确定工作尺寸时应考虑的因素 1. 冲压件尺寸的类别 （1）按尺寸磨损方向的划分——外形、内形、长度 外形尺寸：越磨损越小的尺寸 A 内形尺寸：越磨损越大的尺寸 B 长度尺寸：磨损后不变的尺寸 H（台阶尺寸或孔距尺寸） 举例说明 （2）按尺寸的工序性质划分——落料尺寸、冲孔尺寸、位置尺寸 落料尺寸：落料件的外部形状尺寸。包括外形、内形、长度尺寸。 冲孔尺寸：冲孔件的孔的形状尺寸。包括外形、内形、长度尺寸。 位置尺寸：孔在冲件上的位置尺寸或孔与孔之间的孔距尺寸。包括外形、内形、长 度尺寸。 2. 冲压件尺寸的精度 工作尺寸精度一般可按冲压件精度提高 3-4 级取。 3. 可能出现的超差与补救措施。 4. 磨损产生的尺寸变化 5. 型面工作尺寸与制件尺寸的差别随间隙改变而改变 大间隙落料件尺寸比凹模具小，小间隙落料件尺寸比凹模具大， 大间隙冲孔件尺寸比凸模具大，小间隙冲孔件尺寸比凸模具小。差 0.01～0.02mm
+0.02 （1）凹模尺寸 19.95 0 0 0 （2）凸模尺寸 a ' = (a − 2C min ) 0 −δ = (19.95 − 2 × 0.06) − 0.02 = 19.83 − 0.02 0 0 [ a ' = (a − C min ) 0 −δ = (19.95 − 0.06) − 0.02 = 19.89 − 0.02 ]
B0+ ∆ (内形尺寸) ∆ H ± （长度尺寸） 2 2. 基准型面尺寸计算 说明： (1) 计算结果符合标准形式
+0.02 （1）凹模尺寸 19.95 0 0 0 （2）凸模尺寸 a ' = (a − 2C min ) 0 −δ = (19.95 − 2 × 0.06) − 0.02 = 19.83 − 0.02 0 0 [ a ' = (a − C min ) 0 −δ = (19.95 − 0.06) − 0.02 = 19.89 − 0.02 ]
B0+ ∆ (内形尺寸) ∆ H ± （长度尺寸） 2 2. 基准型面尺寸计算 说明： (1) 计算结果符合标准形式
第2章 冲裁工艺与冲裁模
0 Dp ( Dd 2cmin )0 ( D x 2 c ) p max min p
1 1 1 1 Ld ( Lmin ) Td ( Lmin ) 2 2 2 8
0 绪论 一、冲压概念
2.凸模与凹模配合加工
配合加工法是指配做时，先制出一个基准件（如凹模），然后根据基准件 的实际尺寸，再按最小合理间隙Zmin配做另一件（如凸模）。
1.冲裁力的计算
平刃口冲裁模的冲裁力可按下式计算：
FP K PtL
式中，F—冲裁力，单位N； k—系数； L—冲裁件周边长度，单位㎜； t—板料厚度，单位㎜；τ b——材料抗剪强度，单位为MPa； 系数k是考虑到实际生产中各种因素对冲裁力的影响。 根据经验，一般取k＝1.3。 抗剪强度τ 的数值，取决于材料的种类和状态，可在有关手册中查取。 一般取τ b＝0.8σ b。 估算冲裁力公式： F＝Ltσ
Ap A K T
0
p
0 绪论 一、冲压概念
② 凸模磨损后尺寸增大。
B p B K
Tp 0
③ 凸模磨损后尺寸没有变化。 （根据工件尺寸的标注形式不同其计算也各异） 工件尺寸为正偏差标注，如C+0Δ，可按下式计算。 T 即 C p C 0.5 2p 工件尺寸为负偏差标注，如，可按下式计算。 Tp C C 0 . 5 即 p 2 工件尺寸为对称偏差标注，如，可按下式计算。 即 C p C Tp 2 式中， Ap、Bp、Cp——凸模刃口尺寸； A、B、C——工件孔的基本尺寸。
0 绪论
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
2.2.1 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。 2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
1 1 1 1 Ld ( Lmin ) Td ( Lmin ) 2 2 2 8
0 绪论 一、冲压概念
2.凸模与凹模配合加工
配合加工法是指配做时，先制出一个基准件（如凹模），然后根据基准件 的实际尺寸，再按最小合理间隙Zmin配做另一件（如凸模）。
1.冲裁力的计算
平刃口冲裁模的冲裁力可按下式计算：
FP K PtL
式中，F—冲裁力，单位N； k—系数； L—冲裁件周边长度，单位㎜； t—板料厚度，单位㎜；τ b——材料抗剪强度，单位为MPa； 系数k是考虑到实际生产中各种因素对冲裁力的影响。 根据经验，一般取k＝1.3。 抗剪强度τ 的数值，取决于材料的种类和状态，可在有关手册中查取。 一般取τ b＝0.8σ b。 估算冲裁力公式： F＝Ltσ
Ap A K T
0
p
0 绪论 一、冲压概念
② 凸模磨损后尺寸增大。
B p B K
Tp 0
③ 凸模磨损后尺寸没有变化。 （根据工件尺寸的标注形式不同其计算也各异） 工件尺寸为正偏差标注，如C+0Δ，可按下式计算。 T 即 C p C 0.5 2p 工件尺寸为负偏差标注，如，可按下式计算。 Tp C C 0 . 5 即 p 2 工件尺寸为对称偏差标注，如，可按下式计算。 即 C p C Tp 2 式中， Ap、Bp、Cp——凸模刃口尺寸； A、B、C——工件孔的基本尺寸。
0 绪论
2.2 冲裁件尺寸精度及结构工艺性
2.2.1 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
1、金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于ITll级，如表2-1。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好低于IT9级。冲裁剪切 面的近似表面粗糙度值件见表2-2。 2、非金属冲裁件的内外形的经济精度为IT14、IT15级。 3、冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求。例如下图2-5所示的冲裁件， 其中图a的尺寸标注方法就不合理，因为，两孔中心距会随模具的磨 损而增大。如改为图b的标注方式，则两孔中心距与模具磨损无关。
第二章冲裁工艺与冲裁模
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
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
第2章冲裁及冲裁模具设计
在四个特征区中，光亮带剪切面的质量最佳。各个部分，在整个断面上 所占的比例，随材料的性能、厚度、模具冲裁间隙、刃口状态及摩擦等条 件的不同而变化.
13
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.1冲裁变形分析
2.1.4 冲裁件断面质量及影响因素
2.材料的性能对断面质量的影响
对于塑性较好的材料，冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料 剪切的深度较大。所以得到的光亮带所占比例大，圆角和穹 弯较大，断裂带较窄。
板料的应力达到屈服极限，板料开始
断裂分离阶段
已成形的裂纹沿最大剪应变速度方向
向材料内延伸，呈楔形状发展。
8
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.1冲裁变形分析
9
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.1冲裁变形分析
2.1.3 冲裁力——凸模行程曲线(如图2.1.4)
图 2.1.4 冲裁力与凸模行程曲线
10
第二章 冲裁及冲裁模设计
尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值 越小则精度越高。
影响冲裁件尺寸精度的主要因素：间隙、材料、工件形状 和尺寸。
当模具制造精度确定后: 间隙较大时，拉伸作用增大，落料件尺寸小于凹模尺寸， 冲孔件孔径尺寸大于凸模孔径尺寸； 间隙较小时，挤压力大，落料件尺寸将会增大，冲孔件孔 径尺寸将会变小。
19
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.2 冲裁间隙
20
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.2 冲裁间隙
图2.2.1中曲线与δ＝０的横轴交点表明制件尺寸与模具尺 寸完全一样。
当间隙较小时，由于材料受凸 、凹模挤压力大，故冲裁完 后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。尺 寸变化量的大小与材料性质、厚度、轧制方向等因素有关。 材料性质直接决定了材料在冲裁过程中的弹性变形量。软钢 的弹性变形量较小，冲裁后的弹性恢复也就小；硬钢的 弹性 恢复量较大。上述因素的影响是在一定的模具制造精度这个 前提下讨论的。若模具刃口制造精度低，则冲裁件的 制造精 度也就无法保证。因此， 凸、凹模刃口的制造公差一定要按 工件的尺寸要求来决定。
13
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.1冲裁变形分析
2.1.4 冲裁件断面质量及影响因素
2.材料的性能对断面质量的影响
对于塑性较好的材料，冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料 剪切的深度较大。所以得到的光亮带所占比例大，圆角和穹 弯较大，断裂带较窄。
板料的应力达到屈服极限，板料开始
断裂分离阶段
已成形的裂纹沿最大剪应变速度方向
向材料内延伸，呈楔形状发展。
8
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.1冲裁变形分析
9
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.1冲裁变形分析
2.1.3 冲裁力——凸模行程曲线(如图2.1.4)
图 2.1.4 冲裁力与凸模行程曲线
10
第二章 冲裁及冲裁模设计
尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值 越小则精度越高。
影响冲裁件尺寸精度的主要因素：间隙、材料、工件形状 和尺寸。
当模具制造精度确定后: 间隙较大时，拉伸作用增大，落料件尺寸小于凹模尺寸， 冲孔件孔径尺寸大于凸模孔径尺寸； 间隙较小时，挤压力大，落料件尺寸将会增大，冲孔件孔 径尺寸将会变小。
19
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.2 冲裁间隙
20
第二章 冲裁及冲裁模设计
2.2 冲裁间隙
图2.2.1中曲线与δ＝０的横轴交点表明制件尺寸与模具尺 寸完全一样。
当间隙较小时，由于材料受凸 、凹模挤压力大，故冲裁完 后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。尺 寸变化量的大小与材料性质、厚度、轧制方向等因素有关。 材料性质直接决定了材料在冲裁过程中的弹性变形量。软钢 的弹性变形量较小，冲裁后的弹性恢复也就小；硬钢的 弹性 恢复量较大。上述因素的影响是在一定的模具制造精度这个 前提下讨论的。若模具刃口制造精度低，则冲裁件的 制造精 度也就无法保证。因此， 凸、凹模刃口的制造公差一定要按 工件的尺寸要求来决定。
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。
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正装复合模，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些； 倒装复合模，若内孔为直筒形刃口形式，且采用下出料方
式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚 应大些。
正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小些。
圆 形 凸 模
非圆形凸模
大、中型凸模
冲 小 孔 凸 模 保 护 与 导 向 结 构
1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-冲击块 7-小压板 8-大压板 10-侧压块
第 2 章 冲裁
1
2-9 冲模的部件及零件设计
冲裁模零部件的分类：
工作零件
工艺零件 定位零件
冲裁模零部件
卸料与推件零部件
结构零件 导向零件 联接与固定零件
冲裁模零部件设计
一、工作零件
1．凸模 （1）凸模的结构形式及其固定方法
1）圆形凸模：阶梯式（应力）
2）非圆形凸模：阶梯式、直通式台肩固定 Nhomakorabea螺钉压紧
（3）凸模的强度校核 :一般满足要求
对细长凸模或小凸模冲裁厚硬材料时：冲裁凸模要进行承压 能力校验、抗纵向弯曲失稳能力校验。公式见P48
冲裁模零部件设计
一、工作零件（续）
2．凹模 （1）凹模外形结构及其固定方法
结构：整体式、镶拼式 外形：圆形、板形
（2）凹模刃口形式
刃口形式：直筒形、锥形
冲裁模零部件设计
1．挡料销 （1）固定挡料销
钩形挡料销 （2）活动挡料销
①弹簧弹顶挡料装置 ②扭簧弹顶挡料装置 ③橡胶弹顶挡料装置 ④回带式挡料装置 （3）始用挡料装置
应用
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
2．侧刃
侧刃：在级进模中，为了限定条料送进距离，在条料侧边冲切出
一定尺寸缺口的凸模。
特点：定距精度高、可靠
适用：薄料、定距精度和生产效率要求高的情况
块料或半成品件的定位：
基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式 与条料的有所不同而已。
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
属于送进导向的定位零件：导料销、导尺、导料板等； 属于送料定距的定位零件：用挡料销、导正销、侧刃等； 属于块料或工序件的定位零件：定位销、定位板等。
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
台肩固定、铆接、 粘结剂浇注法固定
3）大、中型凸模：整体式、镶拼式
螺钉和销钉固定
4）冲小孔凸模：带护套式（见下页）
5）冲小孔凸模（续） 小孔：d＜t或d＜1mm的圆孔和面积A＜1mm2的异形孔。
提高其强度和刚度的措施： ①冲小孔凸模加保护与导向: 加保护套 ②采用短凸模的冲孔模 ③在冲模的其它结构设计与制造上采取保护小凸模措施 提高模架刚度和精度； 采用较大的冲裁间隙； 保证凸、凹模间隙的均匀性并减小工作表面粗糙度等； 采用斜刃壁凹模以减小冲裁力。
导正部分：圆柱形
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
4．定位板和定位销 定位方式：外缘定位、内孔定位
5．导销式和导尺式
图２－３３，图２－３４
正装式复合模
1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销
上模
下模
除料、除件装置的数量
三套
两套
工件的平整性
好
较差
可冲工件的孔边距 结构复杂程度
较小 复杂
较大 较简单
冲裁模零部件设计
二、定位零件
定位零件：用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。
条料的限位：
①在与条料垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向 送进，称为送进导向；
②在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距） 称为送料定距（挡料）。
侧刃凹模按侧刃实际尺寸配制，留单边间隙。
侧刃数量：一个或两个 侧刃布置： 并列布置、对角布置
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
3．导正销
使用目的: 消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。 主要用于: 级进模
配合使用：与挡料销或与侧刃配合使用
后者粗定位，前者精定位
结构组成 导入部分：圆锥形的头部
一、工作零件（续）
2．凹模（续）
（3）整体式凹模轮廓尺寸的确定
凹模厚（高）度
H=kb （≥15mm）
凹模壁厚
k见表2-9
C=（1.5~2）H （≥30～40mm）
计算值：
靠用标准，选择模架的依据。
冲裁模零部件设计
一、工作零件（续）
3．凸凹模 复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。
凸凹模的最小壁厚:
冲裁模零部件设计
一、工作零件
1．凸模（续） （1）凸模的结构形式及其固定方法（续）
结构：
整体式、镶拼式、阶梯式、直通式、带护套式等。
固定方法：
铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等。
冲裁模零部件设计
一、工作零件（续）
1．凸模（续） （2）凸模长度计算
当采用固定卸料板和导尺时，其凸模长度按下式计算： L h1 h2 h3 h
1-下模座 2、5-导套 3-凹模 4—导柱 6-弹压卸料板 7-凸模 8—托板 9-凸模护套 10-扇形块 11-扇形块固定板 12-凸模固定板 13-垫板 14-弹簧 15-阶梯螺钉 16-上模座 17-模柄
全长导向结构的小孔冲模
正、倒装复合模的特点比较
项目 凸凹模的位置
正装复合模 倒装复合模
超 短 凸 模 的 小 孔 冲 模
凸模长度尺寸
凹 模 形 式 及 固 定
正装式复合模
1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销
倒装式复合模
1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销
Ⅰ型
按侧刃工作端面形状分
侧刃结构
Ⅱ型：用于厚度为1mm以上
长方形侧刃：结构简单、定位欠准确
按侧刃截面形状分
成形侧刃：制造困难、定位准确
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
2．侧刃（续）
尖角形侧刃：与弹簧挡销配合使用；
材料消耗少，但操作不便，生产率低； 可用于冲裁贵重金属。
特殊侧刃：既可定距，又可冲裁零件的部分轮廓
倒装式复合模
1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销
式，则内孔积存废料，胀力大，故最小壁厚 应大些。
正装复合模的凸凹模最小壁厚可比倒装的小些。
圆 形 凸 模
非圆形凸模
大、中型凸模
冲 小 孔 凸 模 保 护 与 导 向 结 构
1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-冲击块 7-小压板 8-大压板 10-侧压块
第 2 章 冲裁
1
2-9 冲模的部件及零件设计
冲裁模零部件的分类：
工作零件
工艺零件 定位零件
冲裁模零部件
卸料与推件零部件
结构零件 导向零件 联接与固定零件
冲裁模零部件设计
一、工作零件
1．凸模 （1）凸模的结构形式及其固定方法
1）圆形凸模：阶梯式（应力）
2）非圆形凸模：阶梯式、直通式台肩固定 Nhomakorabea螺钉压紧
（3）凸模的强度校核 :一般满足要求
对细长凸模或小凸模冲裁厚硬材料时：冲裁凸模要进行承压 能力校验、抗纵向弯曲失稳能力校验。公式见P48
冲裁模零部件设计
一、工作零件（续）
2．凹模 （1）凹模外形结构及其固定方法
结构：整体式、镶拼式 外形：圆形、板形
（2）凹模刃口形式
刃口形式：直筒形、锥形
冲裁模零部件设计
1．挡料销 （1）固定挡料销
钩形挡料销 （2）活动挡料销
①弹簧弹顶挡料装置 ②扭簧弹顶挡料装置 ③橡胶弹顶挡料装置 ④回带式挡料装置 （3）始用挡料装置
应用
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
2．侧刃
侧刃：在级进模中，为了限定条料送进距离，在条料侧边冲切出
一定尺寸缺口的凸模。
特点：定距精度高、可靠
适用：薄料、定距精度和生产效率要求高的情况
块料或半成品件的定位：
基本也是在两个方向上的限位，只是定位零件的结构形式 与条料的有所不同而已。
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
属于送进导向的定位零件：导料销、导尺、导料板等； 属于送料定距的定位零件：用挡料销、导正销、侧刃等； 属于块料或工序件的定位零件：定位销、定位板等。
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
台肩固定、铆接、 粘结剂浇注法固定
3）大、中型凸模：整体式、镶拼式
螺钉和销钉固定
4）冲小孔凸模：带护套式（见下页）
5）冲小孔凸模（续） 小孔：d＜t或d＜1mm的圆孔和面积A＜1mm2的异形孔。
提高其强度和刚度的措施： ①冲小孔凸模加保护与导向: 加保护套 ②采用短凸模的冲孔模 ③在冲模的其它结构设计与制造上采取保护小凸模措施 提高模架刚度和精度； 采用较大的冲裁间隙； 保证凸、凹模间隙的均匀性并减小工作表面粗糙度等； 采用斜刃壁凹模以减小冲裁力。
导正部分：圆柱形
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
4．定位板和定位销 定位方式：外缘定位、内孔定位
5．导销式和导尺式
图２－３３，图２－３４
正装式复合模
1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销
上模
下模
除料、除件装置的数量
三套
两套
工件的平整性
好
较差
可冲工件的孔边距 结构复杂程度
较小 复杂
较大 较简单
冲裁模零部件设计
二、定位零件
定位零件：用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。
条料的限位：
①在与条料垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向 送进，称为送进导向；
②在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距） 称为送料定距（挡料）。
侧刃凹模按侧刃实际尺寸配制，留单边间隙。
侧刃数量：一个或两个 侧刃布置： 并列布置、对角布置
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
3．导正销
使用目的: 消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。 主要用于: 级进模
配合使用：与挡料销或与侧刃配合使用
后者粗定位，前者精定位
结构组成 导入部分：圆锥形的头部
一、工作零件（续）
2．凹模（续）
（3）整体式凹模轮廓尺寸的确定
凹模厚（高）度
H=kb （≥15mm）
凹模壁厚
k见表2-9
C=（1.5~2）H （≥30～40mm）
计算值：
靠用标准，选择模架的依据。
冲裁模零部件设计
一、工作零件（续）
3．凸凹模 复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。
凸凹模的最小壁厚:
冲裁模零部件设计
一、工作零件
1．凸模（续） （1）凸模的结构形式及其固定方法（续）
结构：
整体式、镶拼式、阶梯式、直通式、带护套式等。
固定方法：
铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等。
冲裁模零部件设计
一、工作零件（续）
1．凸模（续） （2）凸模长度计算
当采用固定卸料板和导尺时，其凸模长度按下式计算： L h1 h2 h3 h
1-下模座 2、5-导套 3-凹模 4—导柱 6-弹压卸料板 7-凸模 8—托板 9-凸模护套 10-扇形块 11-扇形块固定板 12-凸模固定板 13-垫板 14-弹簧 15-阶梯螺钉 16-上模座 17-模柄
全长导向结构的小孔冲模
正、倒装复合模的特点比较
项目 凸凹模的位置
正装复合模 倒装复合模
超 短 凸 模 的 小 孔 冲 模
凸模长度尺寸
凹 模 形 式 及 固 定
正装式复合模
1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销
倒装式复合模
1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销
Ⅰ型
按侧刃工作端面形状分
侧刃结构
Ⅱ型：用于厚度为1mm以上
长方形侧刃：结构简单、定位欠准确
按侧刃截面形状分
成形侧刃：制造困难、定位准确
冲裁模零部件设计
二、定位零件（续）
2．侧刃（续）
尖角形侧刃：与弹簧挡销配合使用；
材料消耗少，但操作不便，生产率低； 可用于冲裁贵重金属。
特殊侧刃：既可定距，又可冲裁零件的部分轮廓
倒装式复合模
1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销