冲裁变形过程分析
冲裁及冲裁模设计
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。
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
冲压工艺及模具
②当Z过大：
拉伸作用强，挤压作用弱，光亮带窄，相对滑动距
离短，冲件弹性恢复与上相反 。凸凹模磨损大为减轻。
③同一间隙Z：凸模端面比凹模端面磨损小。
凸模侧面比凹模侧面磨损大。 为提高模具寿命，一般采用较大间隙。若采用小间隙 应提高模具硬度，模具制造精度高，表面粗糙度低，并改 善润滑条件，以减小磨损。
冲压件尺寸减小，因此，尺寸误差是两者的综合结果。
② 模具制造精度低，工件的尺寸精度无法保证。
冲裁件内外形能达到的经济精度IT11—14，尺寸越大，精度越高，不
同的冲压件尺寸精度所对应的模具制造精度不同。
（3）间隙对弯曲度的影响（图2-11）
Z增大，h增大，为提高制件的平整度，可加压料板或反向压板，要求 太高可以加整形工序。
二、模具间隙
模具间隙——指凸、凹模刃口间的间缝隙，单边用C表
示，双边用Z表示。 间隙是冲裁模设计的关键尺寸。间隙大小对冲裁件质量和 模具使用寿命都有很大影响。
1、间隙对冲裁件质量的影响（断面、尺寸、形状即
弯曲度）
（1）间隙对断面质量的影响（图2-10）
a——Z过小，断面平直，双光亮带，挤长毛刺薄，易去除。 b——Z合理，有一定的斜度，比较平直，光洁，光亮带1/2-1/3。 c——Z过大，斜度大，粗糙，光亮带小，拉长毛刺厚，难去除。
4. 合理间隙的确定
生产中选用一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内， 就可冲出良好产品，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为 最大合理间隙。 新设计模具应采用最小值。
⑴ 理论确定法：
根据两裂纹重合，获得良好断面依据。
单边 c=t(1—ho/t)tgβ ho/t——相对压入深度
β ——裂纹与垂线间夹角
第三章 冲裁冲裁变形过程分析
第三章 冲裁
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
第三章 冲裁
落 料 冲 孔 复 合 模
1-下模板 2-卸料螺钉 3-导柱 4-固定板 5-橡胶 6-导料销
7-落料凹模
8-推件块 9-固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模板 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17 冲孔凸模 18 凸凹模 19 卸料板 22-挡料销
不可避免。此外，间隙不正常、刃口
不锋利，还会加大毛刺。
第三章 冲裁
第二节 冲裁变形过程分析
二、冲裁件质量及其影响因素（续）
1.冲裁件断面质量影响因素 (１)材料性能的影响 a、b、d大，c小 (２)模具间隙的影响
间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带
间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度 (３)模具刃口状态的影响
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第三章 冲裁
冲裁变形过程
第三章 冲裁
冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
a）冲孔件
b）落料件
第三章 冲裁
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
第三章 冲裁
凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况 a) 凹模磨钝 b) 凸模磨钝 c) 凸、凹模均磨钝
当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺； 当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产 生毛刺； 当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲程分析
二、冲裁件质量及其影响因素（续）
2.冲裁件尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度：
指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。 该差值包括两方面的偏差：
扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、 间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等 造成的。
冲裁的变形过程
冲裁的变形过程一、引言二、冲裁过程的不同阶段及变形特点1. 板材进入模具在冲裁过程中，首先将金属板材放置在模具上方，然后施加压力使其进入模具。
在这一阶段，金属板材受到了较大的压力，从而发生了弹性变形。
这种变形是可逆的，当压力消失时，金属板材会恢复到原来的形状。
2. 板材进一步变形当金属板材进入模具后，施加的压力会继续增加，导致金属板材进一步变形。
在这一阶段，金属板材发生了塑性变形，即形状和尺寸发生了永久性的改变。
这种变形是由于金属的晶体结构发生了改变，使得金属板材在压力下能够保持新的形状。
3. 板材脱模当金属板材完成所需的变形后，将其从模具中取出。
在这一阶段，金属板材不再受到压力的作用，恢复到了原来的形状。
然而，由于金属板材经历了塑性变形，其形状和尺寸与原始板材有所不同。
4. 变形特点冲裁过程中的变形特点主要包括以下几个方面：- 金属板材的形状和尺寸发生了永久性的改变，适应了所需的产品形状和尺寸。
- 变形过程中金属板材的表面可能产生一些划痕和切口，需要进行后续的研磨和处理。
- 冲裁过程中对金属板材施加了较大的压力，可能导致板材的变形不均匀或局部变形过大的问题，需要进行相应的调整和优化。
三、冲裁变形过程的应用冲裁变形过程广泛应用于各个行业的金属制品生产中，包括汽车制造、电子设备、家电等。
通过冲裁变形，可以高效地制造出形状复杂、尺寸精确的金属零件和产品。
冲裁的变形过程可以根据不同的需求进行调整和优化，以满足产品的功能和外观要求。
四、冲裁变形过程的发展趋势随着科技的不断进步，冲裁变形过程也在不断发展和改进。
目前，一些先进的冲裁技术已经应用于工业生产中，例如激光冲裁、水射流冲裁等。
这些新技术可以提高冲裁的精度和效率，减少对金属板材的变形和损伤，同时还可以应用于更多材料的冲裁加工，如塑料、复合材料等。
五、结论冲裁是一种重要的金属加工工艺，通过施加压力使金属板材发生变形，以获得所需的形状和尺寸。
冲裁过程中，金属板材经历了弹性变形和塑性变形，并最终达到所需的形状。
22冲裁变形过程分析
2.2 冲裁变形过程分析为正确设计冲裁工艺和模具，控制冲裁件质量，需认真分析冲裁变形过程，了解和掌握冲裁变形规律。
2.2.1 冲裁变形时板料变形区受力情况分析图2.2.1所示是无压边装置的模具对板料进行冲裁时的情形。
凸模１与凹模２都具有与制件轮廓一样形状的锋利刃口，凸凹模之间存在一定间隙。
当凸模下降至与板料接触时，板料就受到凸、凹模的作用力，其中：F 1、F 2 ──凸、凹模对板料的垂直作用力；F 3、F 4──凸、凹模对板料的侧压力；μF 1、μF 2──凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般从模具刃口指向外； μF 3、μF 4──凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。
从图中可看出，因凸、凹模之间存在间隙，F 1、F 2不在同一垂直线上，故板料受到弯矩2/1Z F M 作用，由于M 使板料弯曲并从模具表面上翘起，使模具表面和板料的接触面仅限在刃口附近的狭小区域，其接触面宽度约为板厚的0.2～0.4。
接触面间相互作用的垂直压力并不均匀，•随着向模具刃口的逼近而急剧增大。
图2.2.1 冲裁时作用于板料上的力1-凸模 2-板材 3-凹模2.2.2 冲裁变形过程图2.2.2所示冲裁变形过程。
如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段。
1．弹性变形阶段(图2.2.2Ⅰ)在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯曲和上翘越严重。
同时，凸模稍许挤入板料上部，板料的下部则略挤入凹模洞口，但材料内的应力未超过材料的弹性极限。
2．塑性变形阶段(图2.2.2Ⅱ)因板料发生弯曲，凸模沿宽度为b 的环形带继续加压，当材料内的应力达到屈服强度时便开始进入塑性变形阶段。
凸模挤入板料上部，同时板料下部挤入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。
随凸模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形抗力不断增大，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形阶段便告终，此时冲裁变形抗力达到最大值。
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
第二章 冲裁
尺寸精度影响因素 一般冲裁件能达到的尺寸精度比模具的精度
1. 模具制造精度 低一到三级。
2. 材料性质及模具结构 冲裁件会发生回弹现象，从而影响 其精度，较软的材料弹性变形小，冲裁后回弹小，精度较高， 在模具上增加压板料和顶件器会减小回弹值，提高冲件精度。
3. 冲裁间隙 间隙适当时，材料在较纯的剪应力下分离，间隙 较大时，材料除受到剪切外，还产生较大的拉伸应力与弯曲变 形，冲孔件会大于凸模尺寸，落料件会小于凹模尺寸；间隙较 小时，材料会受到较大的挤压作用，冲孔件会小于凸模尺寸， 落料件会大于凹模尺寸。
3 使凸、凹模沿封闭轮廓线冲裁，提高零件质量和模具寿命。
搭边值的确定： 根据经验定，搭边值不可过小也不可过大，过大浪费材料，过 小起不到搭边作用，还可能被拉入凸凹模间隙中，使模具刃口损坏。
搭边值确定取决于材料种类、厚度、冲裁件大小、轮廓形状等，材 料越厚、硬度越低、冲裁件尺寸越大、形状越复杂，合理搭边值越大。 一般搭边值由经验确定，可以查表。 送料步距： 条料在模具上每次被送进的距离，步距计算公式为： A = D + a1
图2.9 模具间隙
Z 2t (1
h0 t
)tg
（2—4）
上式中： h0——产生裂纹时凸模的压入深度（mm）； t ——材料厚度（mm）； β —— 最大切应力方向与垂线之间的夹角（裂纹方向角）。
β、 h0与材料性质有关，可以查表得到。
2 查表法
3 经验记忆法
Z = mt
Z：合理冲裁间隙 t: 板料厚度
图2.2 冲裁件塑性变形
三 断裂分离阶段 当板料应力达到抗剪切强度后，凸模继续下压，凸、凹模口 部产生裂纹并不断扩展，当上下裂纹重合时，板料发生分离。当 凸模继续下行时，已分离的板料被推出，完成整个冲裁过程。
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
简述冲裁变形的四个过程
简述冲裁变形的四个过程冲裁变形是利用模具对金属材料进行压力加工的一种方式，其过程中金属材料受到压力和切削力的作用，从而产生各种形状和尺寸的变形。
一般而言，冲裁变形可以分为四个过程，包括拉伸、壁厚变化、弯曲和拉伸-压缩。
下面将对这四个过程进行简要介绍。
第一个过程是拉伸。
在冲裁变形中，拉伸是最容易发生的变形形式。
当在金属材料上施加水平方向的力时，材料在这个方向上会逐渐延长，这个过程就可以描述为拉伸。
拉伸过程中，材料中纵向的细小晶粒会发生变形，最终形成某些形状，例如杯子、盖子等。
第二个过程是壁厚变化。
在这个过程中，厚度不均匀的金属材料受到强力的重压，使之锯齿状分布的边缘被不断折叠，最终可形成规律的表面线条纹路和边缘。
同时，由于材料的物理性质的不同，在不同部位的压力会不同，从而形成不同的形状。
第三个过程是弯曲。
当材料受到垂直于其面的压力时，将产生弯曲变形。
弯曲的过程中，金属材料表面的拉伸程度为零，因此在弯曲部分的壁厚比较均匀。
此外，材料在弯曲过程中会遇到最大应力，因此需要考虑弯曲角度和弯曲半径以避免断裂。
第四个过程是拉伸-压缩。
在这个过程中，材料同时受到水平和竖直方向上的压力，产生拉伸-压缩变形。
这个过程中，材料的塑性和强度受到决定性影响，而且受到材料组织成分的影响。
拉伸-压缩过程中金属的壁厚也会发生变化，不规则的边缘被拉伸和压缩来产生规则的形状。
总之，冲裁变形是一种高效、精确的加工方法，可以制造各种形状的零部件，如金属盖板、钣金件、汽车钣金件等，广泛应用于航空、航天、汽车、工程机械等领域。
要进行高质量的冲裁加工，需要掌握各种材料的物理性质及其冲裁过程中的变形特点。
冲裁的工作原理范文
冲裁的工作原理范文冲裁（Stamping）是一种常见的金属加工方法，其工作原理简单描述为在上、下冲裁模具的作用下，将金属板材通过机械或液压力量施加在金属板表面上，使其表面产生塑性变形，从而完成所需的形状。
下面将详细介绍冲裁的工作原理。
冲裁过程主要包括四个阶段：进料、定位、加工和退料。
先将金属板材定位到冲裁模具的定位孔中，然后通过外界力的作用使金属板材与冲裁模具之间产生大的变形，完成冲裁过程。
具体的工作原理如下：1.进料：首先将待冲裁的金属板材放入冲床的进料区。
进料是保证冲裁工艺能够连续进行的关键步骤。
在进料过程中，金属板材会被夹紧并沿着预定的路径进入冲裁模具的工作区域。
2.定位：一旦金属板材进入工作区域，它需要被准确而稳定地定位到冲裁模具的工作位置。
这是为了确保冲裁的准确性和一致性。
通常，冲裁模具上会设置一系列的定位针或定位孔，用于将金属板材正确安排在所需位置上。
3.加工：加工阶段是整个冲裁过程最重要的一步。
金属板材将被夹紧并通过冲床的压力施加在冲裁模具上，产生塑性变形。
冲裁模具上通常包含两部分：上模和下模。
当冲床施加力量时，上模会向下推动，将金属板材压到下模上。
下模上通常设置了一定形状的凹槽或凸台，用于使金属板材产生所需的形状。
4.退料：加工完成后，需要将冲裁好的金属零件从模具中取出。
这个过程通常通过顶出装置完成，顶出装置会通过一定的力量将金属零件从模具上顶出，并将其传送到下一个工作站点或接收区域。
退料过程要确保金属零件完整无损。
总的来说，冲裁工作原理主要是通过施加力量使金属板材产生塑性变形，以完成所需的形状。
冲裁过程需要准确的定位、合适的冲裁模具和适量的力量控制，以确保冲裁过程的稳定性和零件质量的一致性。
冲裁是一种高效、精准的金属加工方法，在汽车制造、家电制造等行业得到广泛应用。
冲裁的变形过程
冲裁的变形过程一、引言冲裁是一种常见的金属加工工艺，用于制造各种零件和产品。
在冲裁过程中，金属板材经过冲压机的冲击力，通过模具进行变形和切割，最终得到所需的形状和尺寸。
本文将介绍冲裁的变形过程，包括材料选择、模具设计、冲压工艺和变形特点等方面的内容。
二、材料选择在冲裁过程中，材料的选择是非常重要的。
一般来说，常用的金属材料有冷轧钢板、不锈钢、铝合金等。
不同的材料具有不同的力学性能和加工性能，需要根据产品的要求选择合适的材料。
同时，还要考虑到材料的成本、可加工性和环境友好性等因素。
三、模具设计模具是冲裁过程中不可或缺的工具，它直接影响到产品的形状和尺寸。
模具设计需要考虑到材料的变形特点、冲压机的工作能力和工艺的要求等因素。
合理的模具设计可以提高冲裁效率、降低成本和改善产品质量。
常见的模具类型包括拉伸模具、剪切模具和成形模具等。
四、冲压工艺冲压工艺是冲裁过程中的关键环节。
它包括冲压速度、冲压力度和冲裁次数等参数的确定。
冲压速度要根据材料的硬度和厚度来确定，过快的速度会导致材料变形不均匀；冲压力度要根据材料的抗拉强度和模具的结构来确定，过大的力度会导致模具磨损加剧；冲裁次数要根据产品的要求和材料的变形特点来确定，过多的次数会导致材料疲劳断裂。
五、变形特点冲裁的变形过程具有一些特点。
首先，材料在受力作用下发生弹性变形和塑性变形。
弹性变形是可逆的，材料恢复原状；塑性变形是不可逆的，形成了新的形状和尺寸。
其次，材料的变形程度受到应力和应变的影响。
应力是单位面积上的力，应变是单位长度上的变形量。
应力和应变的关系称为应力-应变曲线。
最后，冲裁过程中会产生一定的应力集中和变形集中，需要合理控制以避免产生裂纹和变形不良。
六、应用领域冲裁技术广泛应用于汽车、电子、家电、机械等行业。
在汽车行业中，冲裁被用于制造车身、车门、车顶等零部件；在电子行业中，冲裁被用于制造手机壳、电脑外壳等产品；在家电行业中，冲裁被用于制造洗衣机壳体、冰箱门等零部件；在机械行业中，冲裁被用于制造齿轮、轴承等零部件。
第2章 冲裁工艺与冲裁模
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。
冲裁的变形过程
冲裁的变形过程一、引言冲裁是一种常见的金属加工方法，用于在金属板材上制作各种形状的孔、凹槽和凸起。
冲裁的变形过程是指在冲裁过程中金属板材的形状和结构发生变化的过程。
本文将从冲裁前的材料准备、冲裁过程中的变形现象、变形机理以及冲裁后的材料性能等方面展开讨论。
二、冲裁前的材料准备在进行冲裁前，需要选择合适的金属板材，并根据冲裁件的要求进行切割和整形。
通常，冲裁件的材料可以是钢、铝、铜等金属材料。
在材料准备阶段，需要保证材料的平整度和表面光洁度，以确保冲裁过程中的准确性和质量。
三、冲裁过程中的变形现象在冲裁过程中，金属板材会经历一系列的变形现象。
首先，当冲压机的冲头下压时，金属板材会发生弹性变形，即在外力作用下产生临时变形，当冲头离开后可以恢复原状。
其次，随着冲头的继续下压，金属板材进入塑性变形阶段，即金属发生不可逆的塑性变形，形成所需的孔、凹槽或凸起。
最后，在冲裁完成后，金属板材会出现边缘拉伸、变形区域周围的硬化等现象。
四、冲裁过程中的变形机理冲裁过程中的变形主要是通过塑性变形来实现的。
当冲头施加压力时，金属板材受到应力的作用，超过其屈服强度时，金属开始发生塑性变形。
在冲裁过程中，金属板材受到剪切力和压力的作用，导致金属原子发生位移和重新排列，从而改变了金属板材的形状和结构。
五、冲裁后的材料性能冲裁后的材料性能会发生一定的变化。
首先，冲裁过程中金属板材的硬度会有所增加，这是由于冲裁过程中金属发生冷变形而导致的。
其次，冲裁过程中金属板材的强度也会有所增加，尤其是在冲裁边缘和变形区域周围。
此外，冲裁过程中还会产生一定的残余应力，这可能会对材料的稳定性和可靠性产生影响。
六、总结冲裁的变形过程是一个复杂而精细的工艺过程，涉及到材料的选择、准备和冲裁过程中的变形现象和机理。
通过对冲裁前的材料准备、冲裁过程中的变形现象、变形机理以及冲裁后的材料性能的研究，可以更好地理解冲裁过程，并优化冲裁工艺，提高冲裁件的质量和效率。
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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1-下模板 2-卸料螺钉
3-导柱 4-固定板
5-橡胶 6-导料销
7-落料凹模
8-推件块 9-固定板
10-导套 11-垫板
落
12、20-销钉
料
13-上模板 14-模柄
冲
15-打杆
孔
16、21-螺钉
复
17-冲孔凸模
合
18-凸பைடு நூலகம்模
模
19-卸料板
22-挡料销
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
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
变形区内部材料应力大于强度极限。
裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面 凸模刃口附近的侧面 上、下裂纹扩展相遇 材料分离
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁变形过程分析
三、冲裁件质量及其影响因素（续）
2.冲裁件尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度：
指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。 该差值包括两方面的偏差：
一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。
影响因素：（1）冲模的制造精度（零件加工和装配） （2）材料的性质 （3）冲裁间隙
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。
此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
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
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。既可加工零件，也可加工冲 压工序件。
冲裁模：冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少
的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。
分类: 普通冲裁、精密冲裁
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁变形过程分析
了解和掌握冲裁变形规律， 有利于冲裁工艺与冲裁模设计， 控制冲裁件质量。
一、冲裁变形时板材变形 区受力情况分析
四对力
凸、凹模间隙存在，产生弯矩。
冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
二、冲裁变形过程
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：
凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。
变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
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
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况 a) 凹模磨钝 b) 凸模磨钝 c) 凸、凹模均磨钝
a）冲孔件
b）落料件
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁变形过程
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁变形过程分析
三、冲裁件质量及其影响因素（续）
1.冲裁件断面质量影响因素 (１)材料性能的影响 a、b、d大，c小 (２)模具间隙的影响
间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带 间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度 (３)模具刃口状态的影响 当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺； 当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺； 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 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁变形过程分析
三、冲裁件质量及其影响因素（续）
3．冲裁件形状误差及其影响因素 冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。
翘曲：冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、
变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异 性和卷料未矫正也会产生翘曲。
扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二节 冲裁变形过程分析
三、冲裁件质量及其影响因素
冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。
垂直、 光洁、 毛刺小
图纸规定 的公差范 围内
外形满足图纸 要求；表面平 直，即拱弯小
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二节 冲裁变形过程分析
三、冲裁件质量及其影响因素（续）
1、冲裁件断面质量及其影响因素 断面特征