冲裁工艺与冲裁模

有废料排样 少废料排样 无废料排样
（1）有废料排样
冲裁件与冲裁件之间、 冲裁件与条料侧边之间均有 工艺废料，冲裁是沿冲裁件 的封闭轮廓进行的。
（2）少废料排样 只在冲裁件之间或只在冲
裁件与条料侧边之间留有工艺 废料，冲裁只沿冲裁件的部分 轮廓进行。材料利用率可达 70%～90%。
（3）无废料排样 冲裁件之间、冲裁件与条
2.冲裁件的形状和尺寸
⑴ 冲裁件的形状设计应尽 量简单、对称，同时应 减少排样废料，如右图。
（2）冲裁件的凸起和凹槽宽度不应小于板料厚度t的 两倍，即a>2 t 。
冲裁件上孔与孔的距离b 、孔与边缘的距离b1不 应过小，一般b≥1.5t， b1 ≥t。
（a）
（b）
（c）
(3)冲裁件的外形或内孔应避免尖角，各直线或曲线 的连接处，应有适当的圆角转接，转接圆角半径 的最小值如下表。
3.落料
从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯），即冲 落部分为需要的称为落料。
4.冲孔
冲裁的目地是为了加工一定形状的内孔，冲下的部分 为费料。
落料与冲孔的区别
冲制外形Φ22—落料
冲制内孔Φ10.5—冲孔
2.1.2 冲裁件的工艺性
1.定义：指冲裁件对冲压工艺的适应性。
注意：良好的冲裁工艺性能 使材料消耗少、工序数量 少、模具结构简单且寿命 长，产品质量稳定。
断面分析：
冲裁件的断面不很整齐，仅短短的一段光亮带是柱体。 若不计弹性变形的影响，则孔的光亮体的光亮柱体部分
尺寸，近似等于凸模尺寸； 落料的光亮柱体部分，近似等于凹模尺寸。 光亮带为孔的最小尺寸、落料的最大
尺寸，可得出如下重要的关系式： 落料尺寸=凹模尺寸 冲孔尺寸=凸模尺寸
这是计算凹模和凸模尺寸的主要依据。
学习单元2 冲裁工艺与冲裁模
★冲裁工艺及冲裁件的工艺性 ★冲裁过程分析 ★排样设计
2.1 冲裁工艺及冲裁件的工艺性
2.1.1冲裁工艺基础
1.冲裁
利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺。
2.冲裁的种类
落料、冲孔、切断、切边、切口等。前两种应用最广。
一般情况下，板料经冲裁后形成两部分，即冲落部 分和带孔部分。
2.3 排样设计
1.排样
冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。
2.排样设计原则
⑴ 提高材料利用率 冲裁生产的材料费一般为总成本的60%以上，故材料
利用率是衡量排样经济性的重要指标。
⑵ 改善操作性 排样应使操作方便、安全、劳动强度低。
⑶ 使模具结构简单合理，使用寿命高。
⑷ 保证冲裁件质量。
3.排样的类型
带保护套凸模可冲压的最小孔径/mm（t为材料厚度）
一般冲孔模可冲压的最小孔径/mm（t为材料厚度）
3. 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度
⑴ 金属冲裁件的内、外形经济精度不高于IT11级。 一般落料精度最好低于IT10级，冲孔精度最好 低于IT9级。
冲裁件内外形达到的经济精度
冲裁断面的近似表面粗糙度值表
②冲孔、落料工序中， 断裂带分别位于孔断 面的大端和工件断面 的小端；
③凸、凹模间的间隙越 大，断裂带越宽且斜 角越大。
（4）毛刺 位于断裂带的边缘，
由于断面的撕裂而产生。
注意： 冲裁件断面塌角区ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
越小，光亮带越宽，断 裂带越平坦、斜角越小， 毛刺越不明显，则冲裁 件质量越高。其最主要 的影响因素是冲裁间隙。
板料首先在凸、凹模的接触处均产生微裂纹，然后 裂纹不断扩展，上、下裂纹汇合，板料发生分离， 完成冲裁。
2.2.2 冲裁件断面特征—四个特征区
（1）塌角（圆角）区 ①板料弯曲、拉伸作 用形成； ②冲孔、落料工序中， 塌角区分别位于孔 断面的小端和工件 断面的大端； ③板料塑性越好，凸、 凹模间的间隙越大， 形成的塌角区越大。
⑵非金属冲裁件的内、外形的经济精度为IT14、 IT15级。
⑶冲裁尺寸标注应符合冲压工艺要求 例如：
①按图（a）的尺寸标注方法，两孔中心距随 模具磨损而增大--标注不合理。
②按图（b）的尺寸标注方法，两孔中心与模具 磨损无关--标注合理。
2.2 冲裁过程分析
2.2.1 冲裁变形过程
（1）弹性变形阶段（a） 凸模开始接触板料，凸、凹模刃口压入材料，
③ 搭边值确定原则： 搭边过大，造成材料浪费； 搭边太小，起不到应有的作用，且会导致条
料被拉进凸、凹模间隙，加剧模具磨损，甚至损 坏模具刃口。
材料硬，取小些，材料软或脆性材料，取大些。 条料厚度大，取大些。 冲裁件形状复杂，尺寸大，过渡圆角半径小，取 大些。 手工送料、有侧压板导料时，取小些。
经验确定的低碳钢冲裁时常用最小搭边值/mm
冲裁件转接圆角半径rmin /mm（材料厚度t）
转接圆角
高碳钢 合金钢 低碳钢
外转接圆角 α≧90° α﹤90°
0.45t 0.70t
0.3t
0.50t
内转接圆角 α≧90° α﹤90°
0.50t 0.90t 0.35t 0.60t
黄铜、铝 0.24t 0.35t 0.20t 0.45t
(4)为防止冲裁时凸模折断或弯曲，冲孔时，孔径 不能太小。冲孔最小直径与孔的形状、板料力学 性能、板料厚度有关，数值如下表。
料侧边之间均无工艺废料，冲 裁实际上变成了切断。材料利 用率可达85%～90%。
4.排样的形式
头
5.排样设计
⑴搭边 ①定义： 冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料
侧边之间留下的工艺余料。 ②作用：
避免因送料误差发生零件缺角、缺边和尺寸超差；
使凸、凹模刃口受力均衡，提高模具使用寿命及 冲裁件断面质量； 利用搭边可以实现模具的自动送料。
刃口周围材料出现应力集中，产生弹性压缩、弯曲、 拉伸等复杂变形—均为弹性变形。
（2）塑性变形阶段（b）
随凸模继续压入，材料内应力达到屈服极限， 材料在凸、凹模的接触处产生塑性剪切变形。压入 程度增加，变形程度增加，材料应力增大，直至达 到强度极限，塑性变形阶段结束。
（3）断裂阶段（c） 材料应力达到强度极限后，随凸模继续下压，
（2）光亮带
①因剪切变形而形成，光 亮带垂直于板料平面；
②冲孔、落料工序中， 光亮带分别位于孔断 面的小端和工件断面 的大端；
③光亮带宽度约为断面 总高的1/3～1/2。板 料塑性越好，凸、凹 模间的间隙越小，形 成的光亮带越宽。
（3）断裂带
①由于冲裁时产生裂纹和 裂纹扩展而形成，表面 粗糙，带有4⁰～6⁰斜角；