冲裁工艺计算
锻压工艺学-冲裁
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。
整修前落料凸、凹模的尺寸应为
凸模：
Dp
(D
y)
0
p
凹模：
Dd
(D
y)
0
d
式中 D-工件公称尺寸，mm； z-双面间隙值，mm y-整修余量，mm。
设冲孔尺寸为
d
0
，先确定凸模尺寸，再
增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。
凸、凹模工作部分尺寸的计算公式如下：
d p (d x) p
dd
(d p Zmin )d
(d
x
Z min
) d 0
孔心距
Ld L 8
Ld-凹模孔心距的公称尺寸；
L-工件孔心距的公称尺寸；
2 冲裁
概念：利用冲模使材料分离的一种冲压工序。 落料：若目的是为了制取一定外形的冲落部分，则 为料。 冲孔：若目的是为了制取所需形状的孔（冲去的为 废料），则称为冲孔。
2.1 冲裁过程分析
冲裁变形过程分为三个阶段： 第一阶段：弹性变形阶段，材料 产生：弹性压缩、穹弯，并稍压 入凹模腔口。 第二阶段：塑性变形阶段，在塑 剪变形的同时还伴有纤维的弯曲 与拉伸。 第三阶段：断裂阶段，刃口附近 应力达到破坏应力时，先后在凹、 凸模刃口侧面产生裂纹，裂纹产 生后沿最大剪应力方向向材料内 层发展，使材料分离。
图2.3 冲裁区应力与应变情况 a-塌角;b-光亮带;c-剪裂带；d-毛刺;-正应力; -切应力
2.2 凸模与凹模之间的间隙
精冲工艺力是如何计算
精冲工艺力是如何计算的一、冲裁力P1冲裁力P1的大小取决于冲裁内外周边的总长度、材料的厚度和抗拉强度。
可按经验公式计算：P1=f1LtT·σb式中f1——系数，取决于材料的屈强比；Lt——内外周边的总长（mm），Lt=Le+Li，Le为外周边长度，Li为内周边长度；T——材料厚度（mm）；σb——材料的抗拉强度（N/mm2）。
考虑到精冲时由于模具的间隙小，刃口有圆角，材料处于三向受压的应力状态和一般冲裁相比提高了变形抗力，因此取系数f1=0.9，故精冲的冲裁力为：P1=0.9 Lt tσb二、压边力P2V形环压边力的作用有三：防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动；夹持材料，在精冲过程中使材料始终和冲裁方向垂直而不翘起；在变形区建立三向受压的应力状态。
因此正确计算和选定压边力对于保证工件剪切面的质量，降低动力消耗和提高模具的使用寿命都有密切关系压边力P2按以下经验公式计算：P2=f2Le·2hσb式中f2——系数，取决于σb，可由下表查得；Le——工件外周边长度（mm）；h——V形齿高（mm）；σb——材料的抗拉强度（N/mm2）。
σb /200 300 400 600 800 （N/mm2）f2 1.2 1.4 1.6 1.9 2.2三、反压力P3反压板的反压力也是影响精冲件质量的重要因素，它主要影响工件的尺寸精度、平面度、塌角和孔的剪切面质量，增加反压力可以改善上述质量指标，但反压力过大会增加凸模的负载，降低凸模的是使用寿命。
因此和压边力一样均需在实际工艺过程中，在保证工件质量的前提下尽量调到公式计算：P3=pF式中F——工件的平面面积（mm2）p——单位反压力（N/mm2），p一般为20~70 N/mm2。
反压力按上式计算波动范围较大，它也可用另一经验公式计算：P3=20% P1四、总压力Pt工件完成精冲所需的总压力Pt是选用精冲压力机的主要依据Pt= P1 +P′2 +P3式中P1——冲裁力（N）；P′2——保压压边力（N）；P3——反压力（N）。
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。
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁件的工艺性
一、冲裁工艺及冲裁件的工艺性
1、概述
1）冲裁——利用装在压力机上的模具，将板料分离的冲压工 艺。 2）包括内容——冲孔、落料、修边、切口、切断等。 落料——从板料上冲下所需形状的零件或毛坯（要冲掉部分） 冲孔——从工件上冲出所需形状的孔（冲掉的部分是废料） 3）用途——可加工平板类零件；为弯曲、拉深、成形等工序 准备毛坯；在成形件上完成刨切、冲孔等。 4）模具
四、排样设计
排样：冲裁件在被冲材料上的布置方法。
在冲压生产中，零件的材料费用占制造成本 的60％以上，所以合理的排样不仅能提高冲 裁件的质量、提高模具寿命，而且时节约使 用材料降低成本的有效措施 。
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
搭边：排样时零件与零件之间、零件与条料侧 边留下的工艺废料。
)配合加工法中凸、凹模刃口尺寸计算
对于形状复杂冲裁件，为保证凸、凹模 之间的合理间隙值，必须采用配 合加工方式。即首先加工凸、凹模中的一件作为基准件，然后以选定的间 隙配合加工另一件。
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
配合加工的计算公式
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
落料与冲孔：
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
模具图
冲裁工艺与冲裁模冲裁工艺及冲裁 件的工艺性
2、冲裁件的工艺性
冲裁件的工艺性： 指冲裁件在工艺上的适应性，即加工难易程度。良好的工艺性能使材
料消耗少、工序数量少、模具结构简单且使用寿命长、产品质量稳定。
冲裁时，搭边过大，会造成材料浪费，搭边太 小，则起不到搭边应有的作用，过小的搭边, 导致板料被拉进凸、凹模间隙，加剧模具的磨 损，甚至会损坏模具刃口。
2.4冲裁工艺计算
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2.4.2 凸模与凹模刃口尺寸的确定
1. 凸、凹模刃口尺寸计算原则（续）
计算原则： ① 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取 在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取 在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 ② 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模 基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸； 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最 大极限尺寸。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
2.4.3 冲裁力和压力中心的计算
1. 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
3. 例1（续）
孔距尺寸：Ld =L±0.125Δ=18±0.125×2×0.09 =(18±0.023)mm
0.025 0.025 落料： DA Dmax x0 (36 0.5 0.62)0 mm 35.690 mm
A
0 DT D A Z min t (35.69 0.04 ) 0 mm 35 . 65 0.016 0.016 mm 0
重要性：
凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。 模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。
1. 凸、凹模刃口尺寸计算原则
生产实践发现的规律： ①冲裁件断面都带有锥度。 光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸， 冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等 于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 ②凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。
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
冲裁模间隙计算
冲裁模间隙计算冲裁模间隙是指在冲压过程中，工件与模具之间的间隙。
这个间隙的大小直接影响着冲裁件的尺寸精度、表面质量和模具的使用寿命。
计算正确的冲裁模间隙是冲压工艺中非常重要的一项任务。
下面将介绍几种常见的计算方法。
一、经验公式法经验公式法是一种比较简单的计算冲裁模间隙的方法，它根据冲孔工艺的不同，模具和工件的材料特性等因素，通过实际经验得出的一组公式。
一般来说，经验公式法适合用于一些常规的冲孔工艺。
例如，对于冲孔直径小于3mm的冲裁工艺，可以使用以下公式计算冲裁模间隙：对于冲孔直径大于3mm的冲裁工艺，可以使用以下公式计算冲玟模间隙：这些公式是经验性的，并不适用于所有的冲裁工艺。
如果冲裁工艺较为复杂或对尺寸精度要求较高，可以通过下面的方法计算冲裁模间隙。
二、试验法试验法是一种较为常用的计算冲裁模间隙的方法。
通过制作一系列带有不同间隙的冲裁模，然后通过试验得出最佳间隙。
具体步骤如下：1.根据冲裁工艺和要加工的工件材质，确定冲裁孔的直径和孔距，并制作一组冲裁模。
2.在工件材料上制作一系列带有不同间隙的冲裁缝。
可以选择不同的冲床和冲裁模具，根据实际需要进行调节。
3.测试不同间隙冲裁缝的冲裁效果，观察工件质量和模具的磨损情况。
4.选择最佳间隙。
根据试验结果，选择冲裁效果最好、工件质量最高、模具磨损最小的冲裁模间隙作为最佳冲裁模间隙。
试验法具有较高的准确性，可以根据实际情况进行调整和优化，适用于较复杂的冲裁工艺。
总结：冲裁模间隙的计算是冲压工艺中一项重要的任务。
采用经验公式法和试验法可以较为准确地计算冲裁模间隙。
在实际应用中，根据工件材料、冲裁孔直径、冲孔形状等因素，选择合适的计算方法。
同时，根据实际制造情况，对冲裁模间隙进行调整和优化，以获得最佳冲裁效果和模具使用寿命。
3-3 冲裁工艺计算
每条条料的长度为1420，可冲出工件数目为：（1420－2）÷42＝33（件），余
34mm的料尾。
所以：钢板整体材料利用率为： NA 100% 14 331257 100% 57.6%
BS
1420 710
3、废料多少的排样方式
根据材料的利用情况，排样方式分为： 有废排样、少废排样、无废排样。
故条料宽度： B0 (D 2a)0
D ——制件尺寸 a ——条料搭边 △——裁板误差
导料板内不带侧压装置
B0 (D 2a e)0
导料板之间的距离为： A B e
冲压工艺与模具设计
冲压工艺与模具设计
条料宽度的单向极限偏差Δ
条料与导料板间隙ｅ（单位：mm）
冲压工艺与模具设计
（2）侧刃定位时条料宽度 侧刃一般用于级进冲压，常与导正销配合使用。
B0 (L 2a'nb)0 (L 1.5a nb)0
a' 0.75a
冲压工艺与模具设计
10、排样图的绘制
一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸、步距S、工件间搭边和侧搭边。 排样图通常画在总装配图右上角 。一般使用二维CAD或三维软件绘制。
单工序冲压排样图 复合冲压排样图
级进冲压排样图
冲压工艺与模具设计
有时可用下式简便估算冲裁力： F Lt b
冲压工艺与模具设计
例题2：冲制如图所示工件，已知材料为Q235，抗剪切强度为310MPa，板料厚度为
2mm。采用平刃口模具冲裁，试分别计算两种排样方式下所需的冲裁力。
解：1）有废料排样时，沿工件的整体轮廓进行冲裁。
L 40 20 2 (40 20) (35 20) 10 161.4mm
冲压工艺与模具设计
6、减少排样废料，提高材料利用率的方法
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
冲裁工艺冲裁：利用模具使板料产生分离冲压工序。
（落料，冲孔）。
落料：从板料上冲下所需冲件或半成品的冲压工艺。
冲孔：从半成品上冲出所需形状、尺寸的冲压工艺。
§2-1. 冲裁变形和冲裁件断面分析 一、冲裁变形过程冲裁时板料的变形具有较明显的阶段性，由弹性变形过度到塑性变形，最后产生断裂分离。
⒈ 汽弹性变形阶段凸模接触板料并往下运动，板料在凸、凹模作用在产生弹性压缩，弯曲,挤压等变形直至材料内的应力达到弹性极限为止。
（如图2-1-01）图 2-1-01图2-1-02图 2-1-03⒉ 塑性变形阶段凸模再往下运动进入塑性变形阶段，当冲裁变形抗力不断增大，刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出项微裂，塑性变形结束。
（如图2-1-02）⒊ 断裂分离阶段凸模继续往下运动，使刃口附近的变形区的应力达到材料的破坏应力，微裂纹扩展直到完全破裂。
（图2-1-03）二、冲裁件断面分析（图2-1-04）图 2-1-04【插】华通开关厂经验：落料：凹软凸硬；冲孔：凹硬凸软，则不易产生毛刺，如精度问题则软硬与上述相反。
⒉ 分析讨论⑴ a 、b 、c 、d 四个区域的情况与材料有关。
⑵ 毛刺在冲裁过程中一定会产生的，关键如何控制大小。
⑶ 微裂纹的产生位置并非正对着刃口，而是在离刃口不远的侧面上。
⑷ 断面有斜度（精度冲裁除外）。
§2-2. 冲裁间隙 一、冲裁间隙 Z 冲裁间隙 mmd 凸 凸模刃口尺寸 mmd 凹 凹模刃口尺寸 mm⒈ Z = d 凹- d 凸（一般指双面间隙）。
⒉ 它是一个重要的工艺参数，是冲裁工艺与冲模设计的一个重要问题。
⒊ 间隙对冲裁件的质量（指断面质量与尺寸精度），冲裁力、模具寿命等的影响很大。
二、间隙对冲裁件断面质量的影响⒈ 合理间隙（图2-2-02） ⑴ 上下裂纹重合 ⑵ 断面有一定的斜度⑶ 冲裁力小⒉ 间隙小（图2-2-03） ⑴ 上下裂纹不重合 ⑵ 出现二次光亮带⑶ 断裂带出现毛刺与夹层（但毛刺易清除） ⑷ 呈倒锥形 ⑸ 冲件⒊ 间隙过大（图2-2-04） ⑴ 上下裂纹不重合 ⑵ 断面斜度大⑶ 圆角带增大⑷ 毛刺增大、不易去除 ⑸ 冲件⒋ 间隙不均匀会出现单面毛刺过大,模具易损失。
第三章(3.4)冲裁工艺凸模和凹模工作部分尺寸计算
+ 0 .2 0
;
+ 250 0.28 (C );
30±0.34
(1)分析尺寸类别 (1)分析尺寸类别
(2)计算： 查表3 − 3得：Z
min
= 0.040mm, x = 0.75;
Z max = 0.060mm, A3 ;
+ 0.34 4
∆Z = Z max − Z min = 0.020mm; 查表3 − 5得：A 1，A 2， B，，C x =1
= (d min + x ⋅ ∆ + Z min )0
d凸 (d p )
Dmax
D凹 ( Dd ) D凸 (D p ) —分别为落料凹、凸模基本尺寸 分别为落料凹、
d凹 (d d ) —分别为冲孔凹、凸模基本尺寸 分别为冲孔凹、
—落料件最大极限尺寸 —冲孔件最小极限尺寸 —冲裁件公差 —磨损系数
d min
Z min = 0.36mm Z max = 0.50mm Z max − Z min = 0.14mm
查表3 查表3-6得：
δ p = −0.020mm δ d = +0.025mm δ p + δ d = 0.045mm
由上可得： 由上可得： δ p + δ d < Z max − Z min 可采用分别加工法计算尺寸：查表3 可采用分别加工法计算尺寸：查表3-5得x=0.5 Φ300 0.52 部分尺寸 −
要求：设计时需在图纸上分别标注凸、 要求：设计时需在图纸上分别标注凸、凹模 的刃口尺寸及制造公差。 的刃口尺寸及制造公差。 使用条件： ∣≤Zmax Zmax使用条件： ∣δ凸∣+∣δ凹∣≤Zmax-Zmin δp)— δ凸（δp)— 凸模制造偏差 (δd)— δ凹(δd)— 凹模制造偏差 一般制造偏差可按零件公差Δ 1/3～1/4来选 一般制造偏差可按零件公差Δ的1/3～1/4来选 由于制造简单，精度容易保证， 取。由于制造简单，精度容易保证，制造公差可 IT6级选取 级选取。 按IT8 ～IT6级选取。 单配加工法（又称配合加工法） 2、单配加工法（又称配合加工法） 凸、凹模采用配合加工，先按照工件尺寸计算 凹模采用配合加工， 出凸(或凹)模的公称尺寸及公差尺寸并进行加工； 出凸(或凹)模的公称尺寸及公差尺寸并进行加工； 然后按基准件实际尺寸， 然后按基准件实际尺寸，并根据冲裁间隙配做另 一个相配件凹(或凸) 一个相配件凹(或凸)模。
第三章-冲裁工艺课件
冲模
板料厚度t(mm)
制造
精度 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 7 8 10 12
IT6~7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10
IT7~8
IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12
IT9
IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 IT14
0.25 0
将尺寸转化为标准尺寸：A0 ，则其设计公式为：
A模 （ Ax） 0 0.2 5
三类尺寸的设计之二
第二类：模具磨损后，制件尺寸减小。
按一般冲孔凸模公式设计计算，制造公差取
0 0.25
将尺寸转化为标准尺寸：B
0
，则其设计公式为：
B模 （ Bx） 0 0.2 5
三类尺寸的设计之三
配合加工法：用凸模和凹模相互单配的方法来保 证合理间隙
分别加工法适用于简单件，用于间隙较大，精度要求低的模 具，凸、凹模具有互换性。
配合加工法用于复杂件，用于精度要求高，间隙较小的模具， 凸、凹模之间无互换性。
2、分别加工法的尺寸计算
对于分别加工法， 我们必须给出凸、 凹模的设计尺寸以 及它们的公差
体反方向胀大
落料件尺寸大于凹模尺寸；冲孔件尺寸小于凸模尺寸
2、断面质量
断面质量取决于冲裁间隙。 间隙合理：由凸、凹模刃口所产生的裂纹重合 间隙不合理：则上下裂纹不重合
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
3、毛刺
a、由冲裁的过程可以知道，冲裁件产生微小的
0.0160.0250.0410.032
分别加工法简单模工作零件设计
凹0.6(ZmaxZm)in0.60.0320.019 凸0.4(ZmaxZm)in0.40.0320.013
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
冲裁工艺的计算
冲裁工艺的计算材料的排样设计和毛皮尺寸计算，材料的利用率2.3.1排样设计排样设计的基本内容：冲裁件在条料上的布置方法称为排样。
排样的合理与否影响到材料的经济利用率，而且能够提高模具质量和降低模具制造成本。
在企业中能节省企业生产过程中的成本。
因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。
毛坯排样，以确定毛坯在条料上的截取方法，设计搭边，裁体等。
并定出步距。
冲裁件大批量生产成本中，毛坯材料费占用60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。
衡量排样经济性、合理性的指标的材料利用率。
其计算公式如下 一个单位进距内材料的利用率为：100%nA bhη=⨯ 式中A ——冲裁件面积；n ——个进距内冲件个数；b ——条料宽度；h ——进距。
要提高材料的利用率就必须减少废料的面积。
冲裁过程中分为两种废料即机构废料和工艺废料，结构废料一般不能改变，而工艺废料却可以改变，它主要取决于冲压方式和排样方式。
排样的方法可分为三种既有废料、无废料和少废料三种。
在次设计中，采用有废料直排排样方式。
搭边和料宽；搭边——搭边指排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。
有公差要求的宜边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累。
外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。
刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。
搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步进差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。
此外，还应保持条料与一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线进行，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。
搭边值要合理选择，其过大，材料利用率低，过小，利用率高，却很难起到搭边的作用，在冲裁中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入模具间隙中，损毁模具刃口，降低模具寿命。
影响大便搭边值大小的因素主要有：材料的力学性能，材料的厚度，工件形状和尺寸，排样的方式以及送料和挡料方式。
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1.材料为45钢，厚度3mm，分别确定冲孔与 落料的磨损系数X。
Φ60： X=0.75
Φ:40： X=0.5
②落料
设冲裁件的落料尺
寸为
D0
,否则转换后再
计算。根据刃口尺寸计
算原则,计算公式为:
凹模:
Dd
(D
x
)
0
d
凸模:
Dp
(D
x
Zm in
)0 p
式中： Dp、 Dd —落料凸、凹模刃口尺寸，mm X-磨损系数，Δ-工件公差， δp ，δd凸凹模制造公差。
因为凸、凹模分开加工，要分别标注凸、凹模刃口与 制造公差，所以为保证冲裁间隙在合理范围内，应保证：
p d Zmax Zmin
如不满足，则应提高模具制造精度，即减小 、p d
⑤优点：凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批生 产。缺点：模具制造公差小，模具制造困难，成本高。
刃口尺寸计算注意点:
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。
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。
一般情况下： ①间隙小时，冲裁件断面质量高，尺寸及形状精
度也较高；
②间隙大时，一方面板料的弯曲、拉伸严重，断 面易产生撕裂，毛刺较大，断面质量低； 另一方面，冲裁件尺寸及形状也不易保证， 尺寸及形状精度低。
⑵间隙对冲裁力的影响 冲裁间隙小，所需的冲裁力大；冲裁间隙大，
所需的冲裁力小。 但过大的冲裁间隙会导致毛刺过大，造成卸料
1.分清是冲孔还是落料。 2.冲裁间隙Z(查表2.10）：与材料和料厚有关。 3.冲裁件的尺寸标注是否标准，不标准要转换。
0
落 料 的 标 注 ：D0
中心 距的 标注 ：L
1.如图冲裁件，进行尺寸标准化标注的 转换。
6000..42 60.400.6 1000..24 9.800.6
1.材料Q235钢，厚度0.8mm，查表确定冲裁 间隙。
Zmax= 0.10 ，Zmin= 0.07
注意：
①表中经验数据适用于一般条件下的冲裁。
②Zmin为初始间隙的最小值，即最小合理间隙。 ③Zmax为初始间隙的最大值，即最大合理间隙。
它是考虑到凸模和凹模的制造误差，在Zmin的 基础上增加一个数值而得。
①冲孔 设冲裁件的孔径
为 d0,否则要进行转换， 转换后再计算。根据刃 口尺寸计算原则,计算公 式为：
凸模: d p (d x)0 p
凹模:
dd
(d
x
Z )d m in 0
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2.11），mm X—磨损系数（查表2.12）
2.4 冲裁工艺计算
★ 冲裁间隙 ★ 冲裁模刃口尺寸设计 ★ 冲裁力及压力中心计算
2.4.1 冲裁间隙
定义
冲裁模凸、凹模刃口部 分尺寸之差。
表示方法： Z--双面间隙（常用） z --单面间隙
2
冲裁间隙
1.冲裁间隙对冲裁过程的影响
间隙对断面质量的影响 ａ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大
⑴间隙对冲裁件质量的影响
3000..13 30.1 0.2
4．模具制造精度一般IT6级，查表得δP和δｄ。 5.未标注公差的尺寸，依据表2.4确定精度后查表。
6.凸、凹模的公差查表， 以转换后的尺寸作为查 表尺寸。
凸凹模公差成对选择。
凸模为
-
z
,凹模为
。
d
7.验算 p d Zmax Zmin 若 p d Z max Z min
④模具初始间隙应在Zmin和Zmax之间。 ⑤模具在使用过程中，由于工作部分的磨损，间
隙将会有所增加，因而使凸模和凹模之间的间 隙可能超出表中所列最大合理间隙Zmax的数值。
2.4.2 冲裁模刃口尺寸设计
⒈ 凸、凹模刃口尺寸计算原则 ---按落料、冲孔两种情况分别进行
⑴ 落料工序以凹模为基准件（因为落料工件的尺 寸更接近于凹模的刃口尺寸）
Φ60：
d 0.012， p 0.008
Φ:40：
d 0.010， p 0.007
⒉ 凸、凹模刃口尺寸计算
根据冲裁件形状的复杂程度，模具制造中， 凸、凹模的加工有两种方法，一种是按互换原则 组织生产，另一种是按配合加工组织生产。
⑴互换加工中凸、凹模刃口尺寸计算 ---适用于圆形和规则形状的冲裁件
凹模刃口尺寸按凸模尺寸加上最小间隙值Zmin确定。
⑶ 凹模和凸模制造公差主要与冲裁件的精度和形状
有关。
模具制造精度应比冲裁件精度高2～3级,一般为
IT6级左右, d，- p 可查表2.11。 为使新模具间隙不小于最小合理间隙,一般凹
模公差标成
d ,凸模公差标成
。
p
1.材料为45钢，厚度1mm，分别确定冲孔与 落料的凸凹模制造偏差。
冲孔：
凸模：d p (d x)0 p 凹模： dd (d x Zmin )0d
落料：
凹模： Dd
(D
x
)
0
d
凸模：Dp
(D
x
Zmin
)0 p
③中心孔（孔心距）
设孔的中心距L ， 否则需要转换后再计算。
模具L模
L
1 4
L
1 8
2 L - 工件中心距， — 偏差， — 公差
④计算结果校验
应提高模具制造精度 8.磨损系数X（查表）：只与公差和料厚有关。
例题1：
如图冲压件，材料为45号钢，料厚t=0.5mm， 计算凸凹模刃口部分尺寸？
当 t < 3mm时, c = 6%～12%; t > 3mm时, c = 15%～25%。
当材料软时，c取小值；当材料硬时，c取大值。 （2）查表法
落料、冲孔模具刃口初始间隙由下表查得。
冲裁间隙查取：
1.材料45钢，厚度1.5mm，查表确定冲裁间 隙。
Zmax= 0.31 ，Zmin= 0.27
力、推件力等迅速增加，反而对减小冲裁力不利。
⑶间隙对模具寿命的影响 冲裁间隙大，可减小模具磨损，提高模具使
用寿命，反之反然。
结论：冲裁间隙对冲裁的影响是多方面的，模具设 计时应综合考虑，合理选择冲裁间隙。
2. 冲裁间隙的确定
⑴经验计算法
Z = ct
式中：t—材料厚度,mm c—与材料性能及厚度有关的系数