冲裁工艺与冲裁模的设计课件

③在设计冲裁模刃口尺寸时，应按最小间隙值来计算刃 口尺寸。
确定合理间隙的方法通常有理论分析 法、经验确定 法及查表法。
（6）典型案例冲裁间隙的确定
垫圈冲裁间隙
垫圈零件对冲裁断面质量无要求，一 般为Ⅰ类断
面，由表2-18可查得Zmax≤40%t，即 Zmax≤0.4mm。
2.6.2 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 ①落料尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。
3）采用侧刃：B=(L+1.5b+nF) –Δ
式中： L——制件垂直于送料方向的基本尺寸； n——侧刃数； F——侧刃裁切宽度； Δ——条料的宽度公差； b——侧面搭边值。
（2）材料利用率的计算 一般常用的计算方法是：一个进距内的实际面积与
所需板料面积之比的百分率，一般用η表示：
S 100% S 100%
8）裁搭边法——整裁法：适用于尺寸较小且形状较简 单的细长零件。
9）裁搭边法——分次裁切法：适用于尺寸较小且形状 较复杂的细长零件。
典型案例冲裁排样分析 垫圈
5.2 搭边值的确定 搭边：指排样时制件与制件之间、制件与条（板）料边 缘之间的余料。
搭边的作用 1）搭边能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件； 2）保证条料具有一定的刚性，便于送料； 3）起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。
40~50
L凹或D凹 工作台孔径
40~50
(1~1.5)H 凹 50~70
（10）冲裁模装配图绘制 （11）非标零件图绘制
3 冲裁工艺性分析
3.1 冲裁变形特征
a）弹性变形阶段
b）塑性变形阶段
c）断裂分离阶段 凸、凹模间隙正常且无弹压时，金属材料的冲裁变形过程
普通冲裁零件断面
冲裁件断面示意图
a)间隙过小
Z=Dd-Dp
式中 Z——冲裁间隙（mm）； Dd——凹模刃口尺寸（mm）； Dp——凸模刃口尺寸（mm）。
（1）间隙对冲裁件断面质量的影响
播放动画
间隙过小 间隙适合 间隙过大
（2）冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸偏差主要是由两个方面造成的：一是
冲模的制造偏差，二是冲裁件实际尺寸与冲模刃口尺寸 之间的偏差。
单一工序
复合工序
级进工序
5 排样
5. 1 冲裁排样 排样：指制件在板料或条料排上的布置方法。
冲裁排样从废料的角度来分，可分为有废料排样、 少废料排样和无废料排样三种。
a)有废料排样 b)少废料排样 c)无废料排样
冲裁排样按制件在材料上的排列形式来分，可分为 直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭 边法等多种形式。 1）直排：适用于方形、矩形零件。
1）应避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽。
最小宽度：b>2t
冲裁件悬臂与窄槽尺寸
2）冲裁件的孔与边缘间、孔与孔之间的距离b1、b2不 能太小。
一般取b1＞1.5t， b2＞2t
1.5t
最小孔边距离
3）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的 清角，应采用圆弧过渡。 4）冲孔的尺寸不能太小。
（2）冲裁件的尺寸精度和粗糙度 普通冲裁件 1）尺寸精度一般在IT10~IT11级以下 2）粗糙度低于Ra=6.3μm 3）冲孔精度比落料精度高一级
单工序工艺方案
连续工艺方案
复合工艺方案
（4）排样 依据制件结构形状特点，在保证制件质量前提下，
采用较为合理的排样方式，以达到较高的经济效益。
冲压件排样实物
（5）刃口尺寸计算
（6）冲压力及冲压设备选择 （7）压力中心计算
（8）凸、凹模结构设计 在设计中应尽可能采用标准冷冲模具结构尺寸。
h h h
播放动画
①模具磨损后刃口尺寸变大的，如图中尺寸A1、A2、A3， 计算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：
Ad
( Amax
x
)
0
d
②模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸B1、B2，计
算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：
C2 C3
A2 C2 C3
A2 C2
③模具磨损后刃口B尺d 寸 (大Bm小in 不 变x化)0的d ，如图中尺寸C1、
b)间隙适中
c)间隙过大
冲裁件断面质量 1—光亮带 2—毛刺 3—断裂带 4—塌角带
3.2 冲裁工艺性要求
冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程 度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、 模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便 等。
（1）冲裁件的形状与结构 冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。
（1）普通冲裁 搭边值的选取。（见表2-10~表2-12）
a1
Ba
a
（2）多工序连续冲压 1）切断工序中其搭边值的选取：主要指制件与制件之间
被切除的废料的宽度。（表2-13）
B
R C
B
W
B
C
C
S
2）切口工序中工艺废料值的确定：设计时可参照切断加 工工艺废料标准值。
3）材料侧面切口值的确定： 一般取侧刃长度等于进距L，然后根据料厚t与侧刃切
案例排样图 垫圈（单排）
复合工序
级进工序
垫圈（多排）
复合工序
级进工序
5.3 材料利用率的计算
A
A-A
（1）条料宽度尺寸的确定
3
1）有侧压装置：B=(L+2b)-Δ 2
1
送料方向
2）无侧压装置：B=(L+2b+C) –Δ
A
簧片压块式侧压 1—簧片 2—压块 3—基准导料板
式中： L——制件垂直于送料方向的基本尺寸； Δ——条料的宽度公差（见表2－16）； b——侧面搭边值； C——送料保证间隙： B≤100，C=0.5~1.0；B＞100，C=1.0~1.5。
（3）冲裁材料 选材原则： 1）取决于零件的要求 2）“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色” 3）采用国家标准规格材料
（4）典型案例分析 垫圈：
无悬臂狭槽，孔边距较大，无尖锐转角，孔径较大； 制件尺寸精度较低，无粗糙度要求； 材料为普通碳素钢，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。
4 冲裁工艺过程
4.1 垫圈冲裁工艺方案制定
第二讲 冲裁工艺与冲裁模的设计
1 典型案例 2 冲裁工艺与模具的设计程序 3 冲裁工艺性分析 4 冲裁工艺过程 5 排样 6 冲裁模刃口尺寸计算 7 定位与卸料出料 8 凸、凹模结构设计 9 冲裁模总体设计
1wenku.baidu.com典型案例
垫圈 垫圈是标准化的零件，具有通用性和互换性，材 料一般为普通碳素钢（如Q215），属于大批量生产。
t=1mm
2冲裁工艺与模具的设计程序
冲裁模设计的总原则： 在满足制件尺寸精度和
形状精度的前提下力求使模 具结构简单、操作方便、材 料消耗少、制件成本低。
审图 冲裁工艺性分析 冲裁工艺方案制定
排样 刃口尺寸计算 冲压力及压力中心计算 冲压设备选择 凸、凹模结构设计 总体结构设计 冲裁模装配图绘制 非标零件图绘制
Z（t%）
Z（t%）
—————平行纤维方向 ――――垂直纤维方向
a）
b）
间隙对冲裁件尺寸精度的影响
a）落料 b）冲孔
（3）冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响
间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁 力就小。
间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大， 卸料力和推料力随之减小。
（4）冲裁间隙对冲模寿命的影响 较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对
冲裁模设计程序示意图
（1）审图 审阅制件图的正确性和完整性，包括：投影关系、
尺寸标注、公差、技术要求、材料等标注。
（2）冲裁工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件结构、形状、尺寸和材
料等对冲裁工艺的适应性。
（3）冲裁工艺方案制定 依据制件对冲裁工艺的适应性，结合制件的生产批
量和各种冲裁工艺的特点，制定适合于制件的冲裁工艺 方案。
模具的寿命极为不利。
F1 P1
F2 P2
凸、凹模刃口磨损情况
（5）合理间隙值的确定 合理间隙是一个范围值，其上限为最大合理间隙，
其下限为最小合理间隙。 在具体设计冲裁时，根据零件在生产中的具体要求
可按下列原则进行选取：
①当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要 求时，一般采用较大的间隙值。
②当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要 求时，应选择较小的间隙值。
α
2~3ˇă
α
β
（9）总体结构设计
d 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 <压力机模柄孔深度5~15
模具闭合高度H H 最大-5≥H 模≥H 最小+10
(1~1.5)H 凹
6~12
6
(0.6~0.8)H 凹
5
4
H 自由-H 预
3
10~20作导板时为(0.8~1)H 凹
2
¦Δ
1
H凹
50~70
S0
AB
式中：
A—在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离（mm）； B—条料宽度（mm）； S—一个进距内之间的实际面积（mm）； S0 —一个进距内所需毛坯面积（mm）。
（3）典型案例冲裁材料利用率计算（见表2-17）
6 冲裁模刃口尺寸计算
6.1 冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模凸模与凹模刃口间缝隙的距离。
dmin x Zmin
d 0
3)孔心距
Ld=(Lmin+0.5Δ)±0.125Δ
（2）凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算 配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸
模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个 相配件凹模（或凸模）。
设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细 注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹） 模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制。保证双面间 隙Z即可。
或取：
p d Zmax Zmin
δd=0.6(Zmax-Zmin) δp=0.4(Zmax-Zmin)
1)落料
Dd
Dmax
x
d 0
2)冲孔
d p
dmin x
0 p
Dp
Dd Zmin
0 p
Dmax x Zmin
0 p
dd
d p Zmin
d 0
2）斜排：适用于椭圆形、T形、Г形、S形零件。
3）直对排：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、Π形、 Ш形零件。
4）斜对排：适用于椭圆形、T形、Г形、S形零件。
5）组合排：适用于材料与厚度相同的两种以上零件。
6）多行排：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角 形、方形、矩形零件。
7）交叉排：适用于C形、Π形、Ш形等零件。
C2、C3，计算时按凹模孔距公式进行。其基准件尺寸 为：
式中
C d C平均 0.125
Ad、Bd、Cd——凹模刃口尺寸； Amax、Bmin、C平均——工件的最大、最小A3B和1C平1 B均2 尺寸。
A1
B1 B2 A3 C1
A1
B1 A3 C
A
2）冲孔模刃口尺寸计算 以凸模为基准件，先计算凸模的刃口尺寸，再配制
刃口尺寸计算方法
1）落料模刃口尺寸计算 以凹模为基准件，配制凸模，由于工件比较复杂，
故凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小和不变三种情况。
C2 C3
A2 C2 C3
A2 C2 C3
A2
B1 B2 A3 C1
A1
B1 B2 A3 C1
A1
B1 B2 A3 C1
A1
a）
b）
c）
工件和凸、凹模尺寸
a）工件尺寸 b）落料凹模尺寸 c）冲孔凸模尺寸
Δ/2 dmin
Dd δd/2
dd δd/2
凸、凹模刃口尺寸计算关系
2.6.3 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也
不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法 两种。
（1）凸、凹模互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算
适用于圆形等简单形状的冲裁件，设计时需在图纸 分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。为了保证冲 裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式：
②根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制 件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模 基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。
③冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。
④刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体 内部。
Dmax Dp δp/2
Δ/2
dp δp/2 Z min/2
Z min/2
凹模。凸模同样存在着磨损后变大、变小和不变的三种 磨损情况。
①模具磨损后刃口尺寸变小的，如图中尺寸A1、A2、A3， 计算时应使其具有最大极限尺寸。其基准件尺寸为：
②模具磨损后刃口A尺p 寸A变mi大n 的x，0如 p 图中尺寸B1、B2，计
算时应使其具有最小极限尺寸。其基准件尺寸为：
进长度L（或料宽B）求出切边宽度F。
进距L 挡块
侧压装置
进料
导尺
侧刃切口值
F B'
B
切边宽度F /mm
侧刃切边长L
6.0
(或料宽B)
L:50mm以上 L:20~50mm
5.0
L:10~20mm L:10mm以下
4.0
3.0 2.0
1.0
012 34 5 料厚t/mm
（3）典型案例冲裁搭边值确定
垫圈冲裁搭边值确定 料厚为1mm，由表2-10可查得， 工件间搭边值a1=0.8mm，沿边搭边值 a=1.0mm。