冲裁工艺设计基础教材.pptx
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冲裁工艺及冲裁模设计课件
当制件公差为IT10以上时，取x=1；
当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75；
当制件公差为IT14以下时，取x=0.5；
（或按教材表2.3.1确定)
例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚 t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。
解：该件φ36由落料得到， 2-φ6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm 由公差表查得：
差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙 值。
۞存在三种不同类型尺寸： （1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ：
（2）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ：
（3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为
：
例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口 尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢 ，尺寸如下：
解：该件属于落料件， 选凹模为设计基准 件，只需计算落料 凹模刃口尺寸及制 造公差，凸模刃口 尺寸由凹模的实际 尺寸按间隙要求配 做。
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一、刃口尺寸计算的原则
۞1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔
件尺寸决定于凸模刃口尺寸。
۞2、考虑刃口的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃
口尺寸扩大，凸模刃口尺 寸减小。
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
۞冲裁力实为剪切力：
۞其它三力的计算： ۞卸料力：
۞推料力：
۞顶件力：
二、压力机公称压力的选取
۞选择压力机的条件： • 冲裁工艺总力计算的三种情况： （1）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：
当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75；
当制件公差为IT14以下时，取x=0.5；
（或按教材表2.3.1确定)
例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚 t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。
解：该件φ36由落料得到， 2-φ6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm 由公差表查得：
差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙 值。
۞存在三种不同类型尺寸： （1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ：
（2）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ：
（3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为
：
例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口 尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢 ，尺寸如下：
解：该件属于落料件， 选凹模为设计基准 件，只需计算落料 凹模刃口尺寸及制 造公差，凸模刃口 尺寸由凹模的实际 尺寸按间隙要求配 做。
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一、刃口尺寸计算的原则
۞1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔
件尺寸决定于凸模刃口尺寸。
۞2、考虑刃口的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃
口尺寸扩大，凸模刃口尺 寸减小。
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
۞冲裁力实为剪切力：
۞其它三力的计算： ۞卸料力：
۞推料力：
۞顶件力：
二、压力机公称压力的选取
۞选择压力机的条件： • 冲裁工艺总力计算的三种情况： （1）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：
冲裁工艺及冲裁模设计课件.pptx
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
冲裁工艺及模具设计课件
凸模刃 口附近 的侧面
上、下 裂纹扩 展相遇
材料 分离
2023/10/225来自冲裁时的变形区冲裁时，材料的变形量是由 受力状态所决定的，以上、下刃 尖连线为中心的纺锤形区域为主 要变形区，从模具刃尖向材料中 心变形区逐渐扩大。当凸模挤入 板料后，新形成的纺锤形变形区 被以前已变形而冷作硬化了的区 域所包围。
2023/10/22
19
1、凸模与凹模分开加工
落料： 设工件尺寸为
冲孔： 设冲孔尺寸为
孔心距：
2023/10/22
具有互换性、制造周 期短，但Z min不易保 证，需提高加工精度， 增加制造难度。
磨损系数 工件制造公差
20
【例 2-1】如图所示零件，材料Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、
解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模 刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求 配作。 由表2-5查得：
2023/10/22
28
由表2-11查得：
材料厚度 t（mm）
＜1 1~ 2 2~4 ＞4
1
≤0.16 ≤0.20 ≤0.24 ≤0.30
落料凹模的基本尺寸计算如下： 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸
非圆形
圆形
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差Δ（mm）
0.17 ~ 0.35 0.21 ~ 0.41 0.25 ~ 0.49 0.31 ~ 0.59
≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60
＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30
≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30
δp
δd
δp+δd Z max－Z min 是否满足条件
锻压工艺学-冲裁.ppt
15
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
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
第二章冲裁工艺及模具设计
冲裁工艺及模具设计
在模具设计时合理间隙的值一般通过查表来确定。一般 冲压手册中均可查到，使用时注意各种资料、手册推荐的合 理间隙值不尽一致，有的相差较大。这是因为各行业对冲压 件的断面质量和尺寸精度要求不同所致。设计时一定要注意 零件的用途、技术要求等。表2-2为汽车、拖拉机制造业常 用的合理间隙值。
冲裁工艺及模具设计
当冲裁间隙选取过大或过小时，将导致板料上、下两方 裂纹不能重合于一线，如图2-3。间隙过小，凸模刃口附近 的裂纹比正常间隙时向外错开一段距离。这样上、下两裂纹 间的材料随着冲裁过程的进行将被第二次剪切，并在断面上 形成第二光亮带，如图2-4（a），这时毛刺也增大。间隙过 大时，凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向里错开一段距 离，材料受到较大拉伸，光亮带小，毛刺、塌角、斜度也都 增大，如图2-4(c)。此外，间隙过大或过小时均使冲裁件尺 寸与冲模刃口尺寸的偏差增大。
（3）断裂分离阶段
凸模再继续下行，塑性变形阶段已经形成的裂纹逐步扩 大并向材料内延伸，当材料上下面的裂纹相遇重合时，材料 便被剪断分离，如图2-2(c)。
冲裁工艺及模具设计
2.1.3 冲裁件的质量 2.1.3.1 影响冲裁件尺寸精度的因素
(1) 冲裁模的制造精度 冲裁模的制造精度对冲裁件尺 寸精度有直接的影响，冲裁模精度越高，冲裁件的精度越高。 表2-1为冲模有合理间隙、刃口锋利时，冲模制造精度与制 件尺寸的精度关系。
(1)当冲裁件断面质量要求不高时，在合理的间隙范围 内，应尽量取较大的间隙，从而有利于延长模具寿命，降低 冲裁力、推件力、卸料力。
冲裁工艺尽 量取较小值，这样尽管模具寿命有所降低，但保证了零件的 冲裁质量。
在设计冲模时，一般取Zmin作为初始间隙，主要是考虑 模具工作一段时间之后，要进行刃磨。修磨后会使间隙增大， 使Zmin向Zmax过渡。所以，为了使模具能在较长时间内冲制 出合格的零件，提高模具的利用率，降低生产成本，一般设 计模具时取Zmin作为初始间隙。
冲压工艺与冲裁模培训教材(89页)
D 冲孔：d p d m x in 0 T ( 6 0 . 7 0 . 1 5 ) 0 0 . 0 2 0 6 . 0 8 0 0 . 0 9 0
d d d T Z m 0 A i ( n 6 . 0 0 . 0 9 ) 0 0 . 0 4 1 6 . 1 2 0 0 . 03 12
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。
6
b、关于实际应用与尺寸测量的问题:
对于落料件，光亮带是工 件的最大实体尺寸，当它 与孔类配合时，光亮带尺 寸就是工件的工作尺寸。
对于冲孔件，光亮带是工 件的最小实体尺寸，当它 与轴类零件相配合时，光 亮带尺寸就是工件的工作 尺寸。 因此，冲裁件是以光亮带作为其工作、配合、检测的标准。
等于工件最小极限尺寸，以保证模具在一定范围 内磨损后，仍能冲出合格零件。
凸模刃口尺寸按凹模尺寸减去最小间隙值 Zmin确定。
19
⑵ 冲孔件以凸模为基准件（因为冲孔工件的尺寸更接近于凸 模的刃口尺寸）
先确定凸模刃口尺寸：凸模刃口尺寸接近或等于孔的最大极 限尺寸，以保证模具在一定范围内磨损后，仍能冲出合格零件。
➢ 间隙对断面质量的影响
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。
9
➢ 间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值。
因冲裁时，材料的弹性变形，从而使得工件尺寸与模具刃口 尺寸不一样。
冲孔
冲孔
间隙较大时， 受拉伸的材料？
落料件
间隙较小时， 受压缩的材料？
❖ 冲裁件断面带有锥度的；落料件的 大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的 小端尺寸等于凸模尺寸。
冲裁工艺计算ppt课件
D凸(DxDZmi
)0
n凸
（35.690.08)00.0
0
435.6100.0
0
4
校核：0.004+0.006=0.010<0.020
最新课件
21
例2： 冲裁如图的垫圈，材料为10号钢，厚度为1mm， 计算凸凹模工作部分的尺寸？请问若冲压件的厚 度为3mm，请问模具制造精度能否为IT6级？
最新课件
先确定凹模刃口尺寸：凹模刃口尺寸接近或等 于工件最小极限尺寸，以保证模具在一定范围内 磨损后，仍能冲出合格零件。
凸模刃口尺寸按凹模尺寸减去最小间隙值
Zmin确定。
最新课件
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⑵冲孔工序以凸模为基准件（因为冲孔工件的尺 寸更接近于凸模的刃口尺寸）
先确定凸模刃口尺寸：凸模刃口尺寸接近或等 于孔的最大极限尺寸，以保证模具在一定范围内磨 损后，仍能冲出合格零件。
凹模: dd(dxDZ m)i0 n d
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
p d—凸、凹模制造偏差（查表），mm X—磨损系数（查表）
最新课件
12
最新课件
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②落料
设冲裁件的落料尺寸为D 0 ,根据刃口尺寸 D
计算原则,计算公式为:
凹模: D(D xD)d
L模=18±0.25×0.09 = (18±0.023)mm
D 落料：D d D m x a 0 A x ( 3 0 . 5 6 0 . 6 ) 0 0 . 0 2 2 3 . 6 5 0 0 . 0 5 9 2
D p D A Z m 0 t i( n 3 . 6 5 0 . 0 9 ) 0 0 . 0 4 1 3 . 6 6 0 0 . 5 05 1
第二章-冲裁工艺与冲裁模具设计PPT课件
沿工件全部外形冲裁，工件间、工件与板料边
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
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
21冲裁工艺设计基础-PPT文档资料
南阳理工学院
模
具
设
计
与
一. 冲裁工艺概述
制 造
冲裁工艺分类
落料
冲孔
切边
落料、冲孔工序应用最多。
落料和冲孔有何不同？
切口
南阳理工学院
落料和冲孔的区别：
落料是从板料上冲下 所需形状的工件（或 毛坯）；
冲孔是在工件上冲出 所需形状的孔。
模 具 设 计 与 制 造
南阳理工学院
模
具
设
计
与
二. 冲裁变形过程 *****
制 造
强调：特殊之处!
少废料、无废料排样或镶拼模具结构时，必须 采尖角。
南阳理工学院
模
具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
避免过长的悬壁与狭槽
目的：降低模具制造难度，增加模具强度。
允许的悬壁与狭槽尺寸：
有色金属和低碳钢板料： 宽度b≥1.5t，深度h≤5b。
中、高碳钢钢板：b≥2t
南阳理工学院
模
具
设
➢提高冲裁件断面质量
➢使凸、凹模受力均衡，减少磨损，延长寿命。
南阳理工学院
模
具
设
计
与
二. 排样设计
制 造
弹性变形阶段
塑性变形阶段
断裂阶段
南阳理工学院
模
具
设
计
与
***** 三.冲裁件的断面特征
制 造
断面特征：4个
： 圆角带（塌角区） 弹性变形时，
刃口附件的板料被牵连，产生弯曲和拉深
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↓。
冲裁工艺及冲裁模具的设计概述.pptx
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律
1．硬化规律 加工硬化： 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。
硬化曲线： 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 σ=Aεn
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
3．体积不变条件 金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。 一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足： ε1 +ε2 + ε3 = 0
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金
属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。
在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发
展。这就是塑性变中的最小阻力定律。
弱区先变形，变形区为弱区
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
圆角带（塌角）a：刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形。表面光滑，断面质量最好的区域。
决定孔或落料件的尺寸
断裂带c：裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。 毛刺区d： 由于间隙存在，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。
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
受拉，也可能受压，与间隙有关。
冲裁工艺ppt课件
2、刃口计算方法
(1)凸、凹模分开加工 即:在设计图上分别标注凸、凹模尺寸及公差
刃 口 计 算
必须同时满足下列两个条件 （1）形状简单 （2）符合δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin 计算方法： ①落料 工件标注尺寸为（D-Δ） 先计算凹模尺寸： D凹=（D-ｘΔ）+δ凹 减去间隙为凸模尺寸：D凸=（D-ｘΔ- Zmin）-δ凸
n为凹模刃口卡住工件或废料个数
顶件力 反冲压方向从凹模中顶出工件 F顶=k顶F
（各系数K可查P57表3-8）
降低冲裁力的措施： ①.选用阶梯凸模
落料、冲孔，多孔冲制时，凸模刃口阶梯差 （0.5~1）t。
b
第 二 章 冲 裁
②.选用斜刃口模具
模具刃口做成斜面。落料时凹模为斜刃口； 冲孔时凸模为斜刃口。
③加热冲裁
冲 裁 力
2、卸料、推件力 卸料力 从凸模上卸去条料： F卸 = k 卸 F 推件力 顺冲压方向从凹模中推出工件： F推 = n k 推 F
故：先确定凹模尺寸→减去间隙为凸模尺寸。
冲孔：工件尺寸取决于凸模尺寸。
故：先确定凸模尺寸→加上间隙为凹模尺寸。
刃 口 计 算
（2）按刃口磨损规律 凹模：磨损后刃口尺寸变大。故：落料 刃口尺寸应等于或接近于工件落料最小极限 尺寸 D 。 凸模：磨损后刃口尺寸变小。故：冲孔 凸模刃口尺寸应等于或接近于工件冲孔最大 极限尺寸 d 。 无论落料或冲孔，凸、凹模磨损都使间 隙加大，故Z应取最小值Z min 。 （3）模具刃口制造公差δ 高于工件精度（Δ）2~4级; 工件一般为IT8~14，模具IT6~9； 或：取工件公差Δ的1/3~1/4 或：查表3-6，Ｐ４９
（2）凸、凹模配合加工
①条件：形状复杂； 或δ凸+δ凹﹥Zmax-Zmin
冲裁工艺与冲裁模PPT课件
冲裁区
塌角 光亮带 断裂带 毛刺
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塌角区：塌角区是板料在弹性变形时，刃口附近的板料被牵连，产生弯曲和拉深变 形而形成的。它在弹性变形时产生，塑性变形时定位。软材料比硬材料的圆角带大。
光亮带：是板料在塑性剪切时，凸、凹模刃口侧压力将毛料压平而形成的光亮垂直 的断面，通常光亮带在整个断面上所占的比例小于三分之一，是断面质量最好的区 域。板料的塑性越好，冲裁间隙越大，光亮带的宽度就越宽。
普通冲裁件的断面毛刺难以避免。凸模刃口磨钝后，在冲孔件边缘会产生较大毛刺；
间隙不均匀，会使冲裁件产生局部毛刺。
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•间隙过小时:有二次剪切，中间有撕裂带，断面有挤长的毛
刺，冲裁力大，但断面垂直；
•间隙过大时:光亮带小，圆角带大，撕裂带大，断面倾斜，粗
大毛刺；
•间隙合理时:断面比较平直，光洁，冲裁力小。
断裂带：断裂带是人口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，在断 裂阶段产生的撕裂带式断面质量较差的区域，表面粗糙，且有斜度。塑性越差，冲 裁间隙越大，撕裂带越宽且斜度越大。
毛刺：毛刺是因为微裂纹产生的位置不是正对刃口，而是在刃口附近的侧面上，加
之凸、凹模之间的间隙及刃口不锋利等因素，使金属拉断成毛刺而残留在冲裁件上。
8
2、间隙对冲裁力的影响
冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫 卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的 方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的 力叫顶件力。
紧箍在凸模上的工件或废料，用卸料板 卡在凹模孔口内的工件或废料，用推件装置
或顶件装置
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随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，
落料件为轴类尺寸，公差为 D0
冲孔件为孔类尺寸，公差为
d
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模
具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
内、外形转角处避免尖角
尖角会给模具加工、热处理带来困 难和危害，模具使用中也容易损坏。
冲裁件的最小过渡圆角半径rmin
零件种类
落料
≥90 ° 90°
冲孔
≥90° ＜90°
黄铜、纯铜、铝
0.18t 0.35t
0.20t 0.40t
合金钢
0.35t 0.70t
： 圆角带（塌角区） 弹性变形时，
刃口附件的板料被牵连，产生弯曲和拉深
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↑。
目的：降低模具制造难度，增加模具强度。
允许的悬壁与狭槽尺寸：
有色金属和低碳钢板料： 宽度b≥1.5t，深度h≤5b。
中、高碳钢钢板：b≥2t
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模
具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
孔间距、孔边距不能太小
目的：增加模具强度。
允许的孔间距、孔边距尺寸：
矩形孔：c、c′ ≥ 1.5t； 圆形孔：c、c′≥t。
非金属冲裁件经济精度不低于IT14级。
模 具 设 计 与 制 造
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具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
表面粗糙度
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四.冲裁件的工艺性
冲裁件的尺寸标注
标注不合理： 两孔位置尺 寸会随模具 磨损而增大， 孔心距误差 会随模具的 磨损而增大。
原则：符合冲压工艺要求
在弯曲和拉深件上冲孔时
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模
具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
冲孔时，孔径不能太小。
➢不带保护套凸模冲孔的最小孔径
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模
具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
➢带保护套凸模冲孔的最小孔径
可稍小一些
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四.冲裁件的工艺性
冲裁件尺寸精度和表面粗糙度
尺寸精度
金属冲裁件经济精度 不低于IT11级。
二. 排样设计
制 造
1 搭边
概念：
冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间的工艺废料称 为搭边。
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模
具
设
计
与
二. 排样设计
制 造
搭边
搭边作用：
➢补偿送料和定位误差，避免制件缺 角、缺边。
➢保证条料有一定刚性，便于送料。
➢提高冲裁件断面质量
➢使凸、凹模受力均衡，减少磨损，延长寿命。
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模
模 具 设 计 与 制 造
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模
具
设
计
与
一. 冲裁工艺概述
制 造
冲裁工艺概念 *****
指利用装在压力机上的模具使板料沿着一定 的轮廓形状产生分离的一种冲压工艺。
它可以直接冲出所需形状的零件，也可为弯 曲、拉深等成形工序制备毛坯。
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冲裁加工
模 具 设 计 与 制 造
冲裁加工必须使用模具。 图中1为凸模，2为凹模，凸 模端部及凹模洞口边缘的轮廓 形状与工件形状对应，并有锋 利的刃口。凸模刃口轮廓尺寸 略小于凹模，其差值称为冲裁 间隙。
一次冲两个，模具结构复杂， 凹模璧薄，寿命低。
（4）保证冲裁件质量
➢冲裁件断面质量（要搭边） ➢弯曲件纤维方向
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模
具
设
计
与
一. 排样设计
制 造
条料在板料中的布置、裁剪形式：
➢ 尽量采用纵裁（减少裁板次数和换条料次数）。 ➢在以下情况时，采用横裁：
①条料太重，超过12kg时； ②横裁的材料利用率明显高于纵裁时； ③纵裁不能满足弯曲件坯料对纤维方向要求时。
具
设
计
与
二. 排样设计
制 造
搭边取值：经验取值
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具
设
计
毛刺区
毛刺↑，冲件质量↓； 刃口钝、间隙不均匀、间隙大，毛刺↑
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具
设
计
与
三.冲裁件的断面特征
制 造
一块板料冲后形成的冲孔、落料件断面特征关系？
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具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
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。
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具
设
计
与
一. 排样设计原则
制 造
2 排样的分类
有废料排样：材料利用率低，冲裁件断面质量最好 少废料排样：材料利用率中等，冲裁件断面质量稍差 无废料排样：材料利用率最高，冲裁件断面质量最差
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具
设
计
与
一. 排样设计原则
制 造
3 排样的形式
见书表2-9
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模
具
设
计
与
模 具 设 计 与 制 造
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一. 排样设计原则
（2）改善操作性
工人操作方便、 安全，劳动强度低， 换条料和翻动条料 次数少。
工件宽、厚时，选用哪种排样形式？ 工件窄、薄时，选用哪种排样形式？
模 具 设 计 与 制 造
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具
设
计
与
一. 排样设计原则
制 造
（3）使模具结构简单、合理
0.45t 0.90t
软钢
0.25t 0.50t
0.30t 0.60t
备注
≮0.25mm ≯0.50mm
≮0.30mm ≯6mm
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具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
强调：特殊之处!
少废料、无废料排样或镶拼模具结构时，必须 采尖角。
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模
具
设
计
与
四.冲裁件的工艺性
制 造
避免过长的悬壁与狭槽
模 具 设 计 与 制 造
合理
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§2-3 排样设计
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计
§2-3 排样设计
与 制 造
*****
排样设计：指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式
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一. 排样设计原则
1 排样设计原则
（1）提高材料利用率
➢在不影响零件性能的前 提下，尽可能提高材料利 用率。
纵裁：沿板料长度方向剪 裁，得到条料较长，降低 劳动强度；优先采用。 横裁：沿板料宽度方向剪 裁。
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落料和冲孔的区别：
落料是从板料上冲下 所需形状的工件（或 毛坯）；
冲孔是在工件上冲出 所需形状的孔。
模 具 设 计 与 制 造
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模
具
设
计
与
二. 冲裁变形过程 *****
制 造
弹性变形阶段
塑性变形阶段
断裂阶段
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具
设
计
与
***** 三.冲裁件的断面特征
制 造
断面特征：4个
冲裁加工示意图 1—凸模；2—凹模
冲裁过程：板料放在凹模平面上，在压力 机滑块连同凸模一起向下运动将凸模推入 凹模的过程中，就会对板料实行剪切，将 所需形状的工件从板料上分离下来。
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计
与
一. 冲裁工艺概述
制 造
冲裁工艺分类
落料
冲孔
切边
落料、冲孔工序应用最多。
落料和冲孔有何不同？
切口