教学课件·《塑性成形工艺与模具设计(第3版).ppt

1、第一章 冲压工艺概述 冲压工艺特点冲压工艺特点冲压工艺分类冲压工艺分类冲压技术的发展冲压技术的发展冲压工艺用材料冲压工艺用材料冲压设备冲压设备普通冲压普通冲压现场现场冲压制品冲压制品冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三个要素：冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三个要素：冲床冲床(设备）、模具、原材料。设备）、模具、原材料。冲压冲压的优点的优点：(1)(1)材料利用率高，一般可达材料利用率高，一般可达70%85%，有的高达，有的高达95%;(3)(3)尺寸精度高，互换性好尺寸精度高，互换性好;(4)(4)可得到重量轻，刚性好，强度大的零件可得到重量轻，刚性好，强度大的零件;(5)

2、(5)生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化;(6)(6)不需要加热，可以节省能源，且表面质量好不需要加热，可以节省能源，且表面质量好;(7)(7)大量生产时，产品成本低。大量生产时，产品成本低。(2)(2)可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如薄壳拉深件杂的零件，如薄壳拉深件;冲压的缺点：冲压的缺点：模具制造复杂、周期长模具制造复杂、周期长 模具制造费用高模具制造费用高传统加工方法传统加工方法和手段及传统和手段及传统模具材料模具材料 如采用低熔点合金材料制造模具如采用低熔点合金材料制造

3、模具采用快速原型制造技术制造模具采用快速原型制造技术制造模具采用经济模具。采用经济模具。但随着但随着先进的模具加工技术先进的模具加工技术及及非传统意义上的模非传统意义上的模具材料具材料的出现，这种缺点也可逐渐被克服。的出现，这种缺点也可逐渐被克服。由此可见，冲压能集由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、低成优质、高效、低能耗、低成本本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，因此冲于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压件占压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压件占606070%70%，仪器仪表占到，仪器仪表占到606070%70%，还

4、有日常生活中的各种不锈钢，还有日常生活中的各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。小结：小结：第二节第二节 冲压工艺分类冲压工艺分类（一）分离工序（一）分离工序 被加工材料在外力作用下产生变形，当变形区材料受到被加工材料在外力作用下产生变形，当变形区材料受到的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离，的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件从而形成一定形状和尺寸的零件。这些冲压工序统称为分离。这些冲压工

5、序统称为分离工序，如工序，如剪切、冲孔、落料、切口、剖切等。剪切、冲孔、落料、切口、剖切等。表表1-1-2 2 分离工序分离工序表表1-1-2 2 分离工序（续）分离工序（续）被加工材料在外力作用下仅产生塑性变形，从而得到一定形被加工材料在外力作用下仅产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件，这些加工方法统称为状和尺寸的零件，这些加工方法统称为成形工序，如弯曲、拉成形工序，如弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。深、翻孔、缩口、胀形等。（二）成形工序（二）成形工序表表1-1-3 3 成形工序成形工序冲裁冲裁弯曲弯曲拉深拉深成形成形 单工序冲压单工序冲压 复合冲压复合冲压 级进冲压级进冲压一、冲压成

6、形工艺与理论研究二、冲压加工自动化与柔性化三、冲压技术的数字化与信息化四、先进板料成形技术的发展与应用一、冲压对板料的基本要求二、板料力学性能与冲压成形性能的关系三、常用冲压材料及其力学性能一、冲压对板料的基本要求一、冲压对板料的基本要求1 1、对力学性能的要求、对力学性能的要求 一般来说，伸长率大、屈强比小、弹性模数大、硬化指数高和厚向异一般来说，伸长率大、屈强比小、弹性模数大、硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成形工序。性系数大有利于各种冲压成形工序。2 2、对化学成分的要求、对化学成分的要求 钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量增加，就会使材料的塑性降钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素

7、的含量增加，就会使材料的塑性降低、脆性增加，导致材料冲压成形性能变坏。低、脆性增加，导致材料冲压成形性能变坏。3 3、对金相组织的要求、对金相组织的要求 材料可处于退火状态，也可处于淬火状态或硬态。使用时可根据产品材料可处于退火状态，也可处于淬火状态或硬态。使用时可根据产品对强度要求及对材料成形性能的要求进行选择。对强度要求及对材料成形性能的要求进行选择。4 4、对表面质量的要求、对表面质量的要求 材料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。材料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。一、冲压对板料的基本要求一、冲压对板料的基本要求5 5、对材料厚度公差的要求、对材料厚度公差的要求 在一些成形

8、工序中，凸、凹模之间的间隙是根据材料厚度来确定的。在一些成形工序中，凸、凹模之间的间隙是根据材料厚度来确定的。厚度公差分：厚度公差分：A A（高级）、（高级）、B B（较高级）、和（较高级）、和C C（普通级）（普通级）3 3种。种。二、板料力学性能与冲压成形性能的关系二、板料力学性能与冲压成形性能的关系 板料对冲压成形工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。板料的冲板料对冲压成形工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。板料的冲压成形性能，应包括抗破裂性、贴模性和定形性等几个方面。压成形性能，应包括抗破裂性、贴模性和定形性等几个方面。1.1.贴模性是指板料在冲压过程中取得与模具形状一致性的能力，成

9、形过程贴模性是指板料在冲压过程中取得与模具形状一致性的能力，成形过程中发生的起皱、塌陷等缺陷，均会降低零件的贴模性。中发生的起皱、塌陷等缺陷，均会降低零件的贴模性。2.2.定形性是指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。影响定形性的主定形性是指零件脱模后保持其在模内既得形状的能力。影响定形性的主要因素是回弹。要因素是回弹。二、板料力学性能与冲压成形性能的关系二、板料力学性能与冲压成形性能的关系3.3.贴模性和定形性是决定零件形状和尺寸精度的重要因素。但由于材料抗贴模性和定形性是决定零件形状和尺寸精度的重要因素。但由于材料抗破裂性差，会导致零件严重破坏，且难于修复，因此在目前冲压生产中，破裂性差

10、，会导致零件严重破坏，且难于修复，因此在目前冲压生产中，主要用抗破裂性作为评定板料冲压成形性能的指标。主要用抗破裂性作为评定板料冲压成形性能的指标。4.4.对板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标有以下几项：屈服极限、对板料冲压成形性能影响较大的力学性能指标有以下几项：屈服极限、屈强比、伸长率、硬化指数、厚向异性系数。屈强比、伸长率、硬化指数、厚向异性系数。冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。分黑色金属和有色金属两种。1.1.黑色金属板料按性质可分为：黑色金属板料按性质可分为：（1 1）普通碳

11、素钢钢板）普通碳素钢钢板 如如Q195Q195、Q235Q235等。等。（2 2）优质碳素结构钢钢板）优质碳素结构钢钢板 常用牌号有：常用牌号有：0808、08F08F、1010、2020等。等。（3 3）低合金结构钢板）低合金结构钢板 常用常用Q345Q345、Q295Q295等。等。（4 4）电工硅钢板）电工硅钢板 如如DT1DT1、DT2DT2等。等。（5 5）不锈钢板）不锈钢板 如如1Crl8N19Ti1Crl8N19Ti，1Cr131Cr13等。等。三、常用冲压材料及其力学性能三、常用冲压材料及其力学性能2.2.有色金属有色金属常用的有色金属有铜及铜合金（如常用的有色金属有铜及铜合金

12、（如T1T1、T2T2、H62H62、H68H68等）、铝及铝合等）、铝及铝合金（如金（如10601060、1050A1050A、3A213A21、2A122A12等）。等）。3.3.非金属材料非金属材料有胶木板、橡胶、塑料板等。有胶木板、橡胶、塑料板等。三、常用冲压材料及其力学性能三、常用冲压材料及其力学性能第五节第五节 冲压设备冲压设备 一、冲压设备类型的选择 二、主要部件的结构和作用 三、压力机型号和技术参数 冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要内容。必须根据冲压冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要内容。必须根据冲压工序的性质、冲压力（包括压料力、卸料力等）、变形功、模具结构

13、形工序的性质、冲压力（包括压料力、卸料力等）、变形功、模具结构形式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等因素，结合单位现有设备条件进行。因素，结合单位现有设备条件进行。根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求等来选定设备类型。何尺寸和精度要求等来选定设备类型。1 1、开式曲柄压力机开式曲柄压力机刚度不如闭试压力机，降低了模具寿命和冲件的质量，成本低，可三刚度不如闭试压力机，降低了模具寿命和冲件的质量，成本低，可三向操作。向操

14、作。2 2、闭式曲柄压力机闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作、适于大中型冲压件的生产。刚度好、精度高，只能两个方向操作、适于大中型冲压件的生产。3 3、双动曲柄压力机双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。一、冲压设备类型的选择一、冲压设备类型的选择4 4 液压机液压机没有固定的行程，不会因板材厚度超差而过载，全行程中压力恒定。没有固定的行程，不会因板材厚度超差而过载，全行程中压力恒定。5 5 高速压力机或多工位自动压力机高速压力机或多工位自动压力机适于大批量生产。适于大批量生产。6 6

15、肘杆式精压机肘杆式精压机刚度大、滑块行程小，在行程下死点位置停留时间长。刚度大、滑块行程小，在行程下死点位置停留时间长。一、冲压设备类型的选择一、冲压设备类型的选择二、主要部件的结构和作用二、主要部件的结构和作用机械压力机的工作机构一般都采用曲柄连杆机构。机械压力机的工作机构一般都采用曲柄连杆机构。曲柄压力机一般由以下部分组成：曲柄压力机一般由以下部分组成：1.1.工作机构工作机构2.2.传动系统传动系统由电动机、皮带、飞轮、齿轮等组成。由电动机、皮带、飞轮、齿轮等组成。3.3.操纵系统操纵系统包括空气分配系统、离合器、制动器、电气控制包括空气分配系统、离合器、制动器、电气控制箱等。箱等。4.

16、4.支承部件支承部件机身、工作台、拉紧螺柱等都是支承部件。机身、工作台、拉紧螺柱等都是支承部件。5.5.辅助系统辅助系统包括气路系统和润滑系统。包括气路系统和润滑系统。6.6.附属装置附属装置 图1-3 曲柄压力机工作原理图图1-4 打料横杆打料过程简图二、主要部件的结构和作用二、主要部件的结构和作用图1-3 曲柄压力机工作原理图图1-4 打料横杆打料过程简图三、压力机型号和技术参数三、压力机型号和技术参数（一）曲柄压力机的型号（一）曲柄压力机的型号按照按照JGQ200384型谱，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数型谱，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。例如字表示。

17、例如JB2363型号的意义是：型号的意义是：第一个字母为类的代号，第一个字母为类的代号，“J”表示是机械压力机。表示是机械压力机。第二个字母代表同一型号产品的变型第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号，顺序号，“B”表示第二种变型产品。表示第二种变型产品。第三、四个数字为列、组代号，第三、四个数字为列、组代号，“2”代代表开式双柱压力机，表开式双柱压力机，“3”代表可倾机身的。代表可倾机身的。横线后的数字代表主参数，一般用压横线后的数字代表主参数，一般用压力机的公称压力作为主参数。力机的公称压力作为主参数。三、压力机型号和技术参数三、压力机型号和技术参数（二）通用曲柄压力机的技术参数（二）通用

18、曲柄压力机的技术参数1公称压力公称压力F 2公称压力行程公称压力行程SF 3滑块行程滑块行程S 4滑块行程次数滑块行程次数n 5最大装模高度最大装模高度H及装模高度调节量及装模高度调节量 H6工作台板及滑块底面尺寸工作台板及滑块底面尺寸 7喉深喉深C 8模柄孔尺寸模柄孔尺寸31第二章 冲裁工艺与模具设计冲裁工艺性分析冲裁工艺性分析冲裁件质量及影响因素冲裁件质量及影响因素冲裁模间隙冲裁模间隙凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸的计算排样排样冲裁工艺力的确定冲裁工艺力的确定冲裁工艺设计冲裁工艺设计冲裁模的类型与结构冲裁模的类型与结构冲模主要零件的设计及冲模主要零件的设计及标准的选用标准的选用冲裁

19、模结构设计冲裁模结构设计精密冲裁工艺与模具设计精密冲裁工艺与模具设计冲裁的概念：冲裁的概念：冲裁：冲裁：利用模具使板料沿着利用模具使板料沿着一定的轮廓形状一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。产生分离的一种冲压工序。包括包括落料、冲孔落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。基本冲裁工序：落料和冲孔。基本冲裁工序：落料和冲孔。落料与冲孔均是利用模具使板料的一部分与另一部分沿一落料与冲孔均是利用模具使板料的一部分与另一部分沿一封封闭的轮廓线闭的轮廓线相分离。相分离。落料的目的是得到封闭轮廓线以内的部分。落料的目的是得到封闭轮廓线以内的部分。冲孔的目的是得

20、到封闭轮廓线以外的部分冲孔的目的是得到封闭轮廓线以外的部分。落料落料冲孔冲孔冲裁分类：冲裁分类：根据冲裁变形机理的不同，冲裁可分为：根据冲裁变形机理的不同，冲裁可分为：普通冲裁普通冲裁精密冲裁精密冲裁本章主要讨论普通冲裁本章主要讨论普通冲裁第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程二、板料受力情况二、板料受力情况 一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程1.弹性变形阶段弹性变形阶段2.塑性变形阶段塑性变形阶段3.断裂分离阶段断裂分离阶段模具间隙合适时，冲裁变形过程可分为：模具间隙合适时，冲裁变形过程可分为：(一一)冲裁变形过程冲裁变形过程冲头刚接触板料的初始阶段，板料只发生

21、弹性变形。冲头刚接触板料的初始阶段，板料只发生弹性变形。1.1.弹性变形阶段弹性变形阶段 初始塌角（圆角）初始塌角（圆角）材料翘曲材料翘曲2.2.塑性变形阶段塑性变形阶段更大的塌角更大的塌角塑性剪切塑性剪切光亮带光亮带内部应力达到极限内部应力达到极限刃口附近出现微裂纹刃口附近出现微裂纹3.3.断裂分离阶段断裂分离阶段 产生粗糙而带有锥度的断裂带产生粗糙而带有锥度的断裂带 毛刺形成毛刺形成（二）冲裁时的变形区（二）冲裁时的变形区 冲裁变形区位于上、下刃口连线的纺锤形区冲裁变形区位于上、下刃口连线的纺锤形区图2-2 冲裁变形区1凸模 2毛坯 3凹模 4变形区 图图2-3 冲裁时作用于板料上的力冲裁

22、时作用于板料上的力 1-凸模凸模 2-板材板材 3-凹模凹模 凸、凹模之间间隙存在，产生弯矩。凸、凹模之间间隙存在，产生弯矩。图图2-4 冲裁力曲线冲裁力曲线第二节第二节 冲裁件质量及影响因素冲裁件质量及影响因素一、冲裁件断面特征一、冲裁件断面特征二、冲裁件的尺寸大小二、冲裁件的尺寸大小三、三、影响影响冲裁件断面质量的因素冲裁件断面质量的因素4.塌角带塌角带a：刃口附近的材料产生弯曲和拉伸变形。刃口附近的材料产生弯曲和拉伸变形。3.光亮带光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。塑性剪切变形。质量最好的区域。2.断裂带断裂带c：裂纹形成及扩展的结果。裂纹形成及扩展的结果。1.毛毛 刺刺d：间隙存

23、在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。正常间隙下，冲裁件断面由四个部分组成：正常间隙下，冲裁件断面由四个部分组成：二、冲裁件的尺寸大小二、冲裁件的尺寸大小小的部分尺寸对于凸模尺寸；大的部分尺寸对于凹模尺寸。小的部分尺寸对于凸模尺寸；大的部分尺寸对于凹模尺寸。断面的光亮带越宽、断裂带越窄、圆角及毛刺越小，断面的光亮带越宽、断裂带越窄、圆角及毛刺越小，断面质量越好断面质量越好质量最好的部分：光亮带质量最好的部分：光亮带图2-5 冲裁区冲裁断面状况1毛刺 2断裂带3光亮带4圆角带影响冲裁件断面质量的因素影响冲裁件断面质量的因素()材料性能的影响：塑性越好，断面

24、质量越好。材料性能的影响：塑性越好，断面质量越好。()模具间隙的影响模具间隙的影响间隙过小，出现二次剪裂，产生第二光亮带。间隙过小，出现二次剪裂，产生第二光亮带。间隙过大，出现二次拉裂，产生二个斜度。间隙过大，出现二次拉裂，产生二个斜度。间隙合适，断面质量好。间隙合适，断面质量好。间隙偏小，断面质量较好。间隙偏小，断面质量较好。当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；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。当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。()模具刃口钝利情况的影响模具刃口钝利情况的影响当凸模刃口

25、磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；凹模磨钝凹模磨钝凸、凹模均磨钝凸、凹模均磨钝第三节第三节 冲裁模间隙冲裁模间隙一、间隙对冲裁过程的影响一、间隙对冲裁过程的影响二、合理间隙值的确定二、合理间隙值的确定一、间隙对冲裁工作的影响一、间隙对冲裁工作的影响 1.1.间隙对零件质量的影响间隙对零件质量的影响 提高断面质量的关键在于推迟裂纹的产生，以增大光亮提高断面质量的关键在于推迟裂纹的产生，以增大光亮带宽度，其主要途径就是减小间隙。此外间隙又是影响尺寸带宽度，其主要途径就是减小间隙。此外间隙又是影响尺寸精度的主要因素。精度的主要因素。冲孔件冲孔件落料件落料件

26、2.2.间隙对冲裁力的影响间隙对冲裁力的影响 间隙增大，冲裁力降低。间隙增大，冲裁力降低。间隙减小，冲裁力增大。间隙减小，冲裁力增大。在间隙合理情况下，冲裁力最小。在间隙合理情况下，冲裁力最小。间隙对卸料力、推件力或顶件力的影响比较显著。间隙对卸料力、推件力或顶件力的影响比较显著。3 3.间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响 冲裁过程中，模具的失效形式一般有：冲裁过程中，模具的失效形式一般有：磨损、崩刃、变形、胀裂、断裂等磨损、崩刃、变形、胀裂、断裂等 过小的间隙加剧刃口的磨损；过小的间隙加剧刃口的磨损；间隙小，落料件或废料往往梗塞在凹模洞口，导致凹模胀间隙小，落料件或废料往往梗塞在凹模洞

27、口，导致凹模胀裂。裂。间隙过大，毛刺增大，卸料力增大，刃口磨损加大。间隙过大，毛刺增大，卸料力增大，刃口磨损加大。二、合理间隙值的确定二、合理间隙值的确定 考虑到模具制造偏差和磨损，生产中通常是选择一考虑到模具制造偏差和磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙。即最小合理间隙个适当的范围作为合理间隙。即最小合理间隙Z Zminmin，和，和最大合理间隙最大合理间隙Z Zmaxmax。设计与制造新模具时应采用最小设计与制造新模具时应采用最小合理间隙值。合理间隙值。确定凸、凹模合理间隙的方法有：确定凸、凹模合理间隙的方法有：理论确定法理论确定法 查表确定法。查表确定法。1 1、理论确定法、

28、理论确定法 确定依据：保证上、下裂纹重合，以获得良好的冲裁断面。确定依据：保证上、下裂纹重合，以获得良好的冲裁断面。从图中直角三角形关系可确定间隙从图中直角三角形关系可确定间隙Z Z。即。即式中式中 h h0 0产生裂纹时凸模压入板料产生裂纹时凸模压入板料 的深度（的深度（mmmm）；）；t t 材料厚度（材料厚度（mmmm）；）；裂纹方向与垂线间的夹角裂纹方向与垂线间的夹角（）；）；Z=2Z=2（t-ht-h0 0）tgtg=2t(1-h=2t(1-h0 0/t)tg/t)tg2 2、查表确定、查表确定 间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关。间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关。但由于各种冲

29、压件对其断面质量和尺寸精度的但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中所给的间隙值难有一种统一的间隙数值，各种资料中所给的间隙值并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别选取。选取。书中表书中表2-12-1、表、表2-22-2第四节第四节 凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸计算 一、凸、凹模刃口尺寸计算原则一、凸、凹模刃口尺寸计算原则二、刃口尺寸计算方法二、刃口尺寸计算方法一、凸、凹模刃口尺寸计算原则一、凸、凹模刃口尺寸

30、计算原则 1 1.计算冲裁凸、凹模刃口尺寸的依据为：计算冲裁凸、凹模刃口尺寸的依据为：冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模尺寸相等，冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模尺寸相等，冲孔尺寸与凸模尺寸相同。冲孔尺寸与凸模尺寸相同。零件的尺寸精度。零件的尺寸精度。合理的间隙值。合理的间隙值。磨损规律。磨损规律。冲模的加工制造方法。冲模的加工制造方法。2 2.计算刃口尺寸原则。计算刃口尺寸原则。（1 1）保证冲出合格的零件）保证冲出合格的零件 冲孔时，以凸模为基准，间隙取在凹模上；落料时，以凹模为基冲孔时，以凸模为基准，间隙取在凹模上；落料时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。准，间隙取在凸模上。（2 2）保证模

31、具有一定的使用寿命）保证模具有一定的使用寿命 考虑到冲裁时凸凹模的磨损，在设计时：考虑到冲裁时凸凹模的磨损，在设计时：对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。尺寸公差范围内较大的数值。（3 3）考虑冲模制造修理方便、降低成本）考虑冲模制造修理方便、降低成本 为使新模具的间隙值不小于最小合理间隙，一般凹模公差标注成为使新模具的间隙值不小于

32、最小合理间隙，一般凹模公差标注成+d d，凸模公差标注成凸模公差标注成-p p二、刃口尺寸计算方法二、刃口尺寸计算方法 刃口尺寸计算方法与模具加工方法有关，模具加工方法刃口尺寸计算方法与模具加工方法有关，模具加工方法常见的有两种：常见的有两种：分别加工法分别加工法 配合加工法配合加工法两种模具加工方法比较两种模具加工方法比较1.1.零件孔的尺寸零件孔的尺寸d d0 0+，根据上述，根据上述原则，首先确定基准件凸模刃口原则，首先确定基准件凸模刃口尺寸尺寸d dp p，再加上，再加上Z Zminmin便是凹模刃口便是凹模刃口尺寸。尺寸。（一）凸模与凹模分开加工（一）凸模与凹模分开加工2.2.落料模

33、具刃口尺寸计算落料模具刃口尺寸计算 零件外径尺寸为零件外径尺寸为D D0-0-，根据，根据上述原则，先确定基准件凹模刃上述原则，先确定基准件凹模刃口尺寸口尺寸D Dd d，再减去，再减去Z Zminmin便是凸模便是凸模刃口尺寸。刃口尺寸。为保证凸、凹模之间具有合理间隙，必须满足下列条件：为保证凸、凹模之间具有合理间隙，必须满足下列条件：p p+d d Z Zmaxmax-Z-Zminmin。若出现若出现 p p+d d Z Zmaxmax-Z-Zminmin且大得不多时，凸、凹模且大得不多时，凸、凹模公差按公式确定：公差按公式确定：p p0.4(Z0.4(Zmaxmax-Z-Zminmin)

34、d d0.6(Z0.6(Zmaxmax-Z-Zminmin)如果出现如果出现 p p+d d Z Zmaxmax-Z-Zminmin时，则应采用凸、凹模时，则应采用凸、凹模配合加工法。配合加工法。磨损系数磨损系数x x材料材料厚度厚度t/mm非圆形工件非圆形工件x值值圆形工件圆形工件x值值10.750.50.750.5工工 件件 公公 差差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.5040.300.310.590.600.300.30（二）凸模与凹模配合加工（1 1）变小的尺寸（）变小的尺寸（A

35、A类）类）这类尺寸就这类尺寸就是前面所述冲孔基准件凸模尺寸，是前面所述冲孔基准件凸模尺寸，A A1p1p、A A2p2p应按下式计算：应按下式计算：A Ap p=(A+x)=(A+x)0 0-p p （2 2）增大的尺寸（）增大的尺寸（B B类）类）这类尺寸在这类尺寸在冲孔凸模上相当于落料基准件凹模尺冲孔凸模上相当于落料基准件凹模尺寸，寸，B Bp p应按式下式计算：应按式下式计算：B Bp p=(B-x)=(B-x)0 0+p p 1.1.冲孔冲孔 应以凸模为基准，然后配作凹模。应以凸模为基准，然后配作凹模。根据磨损规律，分三种情况：根据磨损规律，分三种情况：冲孔件冲孔件冲孔凸模刃口冲孔凸模

36、刃口（3 3）无变化的尺寸（）无变化的尺寸（C C类）类）这类尺寸可分为以下三种情况：这类尺寸可分为以下三种情况：当孔的尺寸为当孔的尺寸为C C-0 0+时时 C Cp p=(C+0.5)=(C+0.5)p p/2 /2 当孔的尺寸为当孔的尺寸为C C0 0-时时 C Cp p=(C-0.5)=(C-0.5)p p/2 /2 当孔的尺寸为当孔的尺寸为C C 时时 C Cp p=C=C p p /2 /2 冲孔件冲孔件凸模刃口凸模刃口2.2.落料落料 应以凹模为基准件，然后配作凸模。应以凹模为基准件，然后配作凸模。根据磨损规律，分三种情况：根据磨损规律，分三种情况：（1 1）变大的尺寸（）变大的

37、尺寸（A A类）类）这类尺寸这类尺寸就是落料基准件凹模尺寸，就是落料基准件凹模尺寸，A A1d1d 、A A2d2d应按下式计算：应按下式计算：A Ad d=(A-x)=(A-x)0 0+d d （2 2）变小的尺寸（）变小的尺寸（B B类）类）这类尺寸这类尺寸在落料凹模上相当于冲孔基准件凸模在落料凹模上相当于冲孔基准件凸模尺寸，尺寸，B B1d1d 、B B2d2d应按下式计算：应按下式计算：B Bd d=(B+x)=(B+x)0 0-d d 落料件落料件落料凹模刃口落料凹模刃口（3 3）无变化的尺寸（）无变化的尺寸（C C类）类）这类尺寸也可分为以下三种情况：这类尺寸也可分为以下三种情况：

38、当制件的尺寸为当制件的尺寸为C C0 0+时时 C Cd d=(C+0.5)=(C+0.5)d d/2 /2 当制件的尺寸为当制件的尺寸为C C 0 0-时时 C Cd d=(C-0.5)=(C-0.5)d d/2 /2 当制件的尺寸为当制件的尺寸为C C 时时 C Cd d=C=C d d /2 /2 式中式中 A Ad d、B Bd d、C Cd d凹模刃口尺寸（凹模刃口尺寸（mmmm）；）；d d凹模公差（凹模公差（mmmm）；当标注形式为）；当标注形式为+d d（或（或-d d）时，）时，d d=/4=/4，当标注形式为，当标注形式为 d d时，时，p p=/8=/8=/4/4。第五节

39、第五节 排样排样 一、排样的意义和材料利用率一、排样的意义和材料利用率二、排样形式的确定二、排样形式的确定三、搭边和条料宽度的确定三、搭边和条料宽度的确定一、排样的意义和材料利用率（一）排样的意义（一）排样的意义 意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。动生产率得到合格的零件。排样排样:冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。一个进距内的材料利用率一个进距内的材料利用率 为为:（二）材料利用率（二）材料利用率 指零件的实际面积与所用材料面积的百分比。指零件的实际面积与所用材料面积的百

40、分比。100%nAbh 一张板上总的材料利用率一张板上总的材料利用率 为：为：100%NABL废料的形式废料的形式材料面积包括零件实际面积与废料面积。废料分为两类，材料面积包括零件实际面积与废料面积。废料分为两类，1 1结构废料结构废料 是由零件的形状特点产生的废料。一般不能改变是由零件的形状特点产生的废料。一般不能改变2.2.工艺废料工艺废料 是由零件之间和零件与条料侧边之间的废料，以及料头、是由零件之间和零件与条料侧边之间的废料，以及料头、料尾所产生的废料。料尾所产生的废料。图2-12 废料分类1料头 2工艺废料 3结构废料 4料尾改善零件结构的示例改善零件结构的示例改进前改进前改进后改进

41、后 二、排样形式的选择（一）排样的分类（一）排样的分类 （1 1）有废料排样）有废料排样 沿零件全部外形冲裁，零件周边都留有剩料。沿零件全部外形冲裁，零件周边都留有剩料。（2 2）少废料排样）少废料排样 沿零件部分外形切断或冲裁，只局部有剩料。沿零件部分外形切断或冲裁，只局部有剩料。（3 3）无废料排样）无废料排样 除料头料尾外无任何剩料。除料头料尾外无任何剩料。有废料排样有废料排样少废料排样少废料排样无废料排样无废料排样（二）排样形式的选择（二）排样形式的选择 影响排样形式的主要因素有：影响排样形式的主要因素有：1 1零件的形状零件的形状2 2零件的断面质量、精度零件的断面质量、精度 3 3

42、材料利用率材料利用率 4 4冲模结构冲模结构 与模具寿命与模具寿命 5 5操作的方便与安全操作的方便与安全 6 6生产率生产率 三、搭边和条料宽度的确定搭边：指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下搭边：指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下 的剩料。的剩料。（一）搭边的作用（一）搭边的作用 用于定位；用于定位；补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；提高模具寿命。提高模具寿命。搭边值的确定原则：满足作用的前提下取最小值，具体的可搭边值的确定原则：满足作用的

43、前提下取最小值，具体的可查阅相关的设计资料，如书中表查阅相关的设计资料，如书中表2-52-5（二）条料的宽度（二）条料的宽度 确定条料宽度的原则是：确定条料宽度的原则是：最小条料宽度要保证冲裁时零件周围有足够的搭边值；最小条料宽度要保证冲裁时零件周围有足够的搭边值；最大条料宽度能在导料板间送进，并与导料板间有一定的最大条料宽度能在导料板间送进，并与导料板间有一定的间隙。间隙。条料宽度的大小还与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。条料宽度的大小还与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。（1 1）有侧压装置时，条料始终靠左边的导尺送进）有侧压装置时，条料始终靠左边的导尺送进条料宽度为：条料宽度为：B B 0

44、 0-=（D D+2+2a a+）0 0-导尺间距：导尺间距：S S=B B+c c1 1D D+2+2 a a+c c1 1 （2 2）无侧压装置时，条料理想的送进基准是零件的中心线）无侧压装置时，条料理想的送进基准是零件的中心线条料宽度为：条料宽度为：B-0=D+2(a+）+c10-导尺间距：导尺间距：S=B+c1D+2(a+c1)(3)(3)模具采用侧刃定距时模具采用侧刃定距时条料宽度为：条料宽度为：B B-0 0=D D+2+2a a+nbnb1 1=D D+1.5+1.5a a+nbnb1 1 导尺间距：导尺间距：S S=D D+1.5+1.5a a+nbnb1 1+2+2c c1

45、1 S S1 1=D D+1.5+1.5a a+2+2c c1 1 第六节第六节 冲裁工艺力的确定冲裁工艺力的确定 一、冲裁力的计算一、冲裁力的计算二、降低冲裁力的方法二、降低冲裁力的方法三、卸料力及推件力的计算三、卸料力及推件力的计算平刃冲模的冲裁力可按下式计算：平刃冲模的冲裁力可按下式计算：冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力。它是随凸模行冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力。它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。F=KLt F=KLt 式中式中:F:F冲裁力（冲裁力（N N）L L零件剪切周长（零件剪切周长（mmmm）t t材

46、料厚度（材料厚度（mmmm）材料抗剪强度（材料抗剪强度（MPaMPa）K K系数。一般取系数。一般取K=1.3K=1.3。为了简便，也可用材料的强度极限为了简便，也可用材料的强度极限 b b（MPaMPa），按下式估算），按下式估算冲裁力：冲裁力：F=Lt F=Lt b b 1 1阶梯凸模冲裁阶梯凸模冲裁2 2.斜刃冲裁斜刃冲裁板料加热后，抗剪强度明显下降，从而降低了冲裁力。板料加热后，抗剪强度明显下降，从而降低了冲裁力。3.3.加热冲裁加热冲裁 卸料力：从凸模上卸下箍着卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。的料所需要的力。推件力：将梗塞在凹模内的推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需

47、要的料顺冲裁方向推出所需要的力。力。顶件力：逆冲裁方向将料从顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。凹模内顶出所需要的力。F F卸卸=K K卸卸F F F F推推=K K推推F F F F顶顶=K K顶顶F F式中式中 F F冲裁力（冲裁力（N N）；）；K K卸卸、K K推推、K K顶顶分别为卸料力、推件力、顶件系数分别为卸料力、推件力、顶件系数冲裁总压力的计算冲裁总压力的计算:1 1、采用刚性卸料装置和下出料方式、采用刚性卸料装置和下出料方式 F F总总=F F冲冲 F F2 2、采用弹性卸料装置和下出料方式、采用弹性卸料装置和下出料方式 F F总总=F F冲冲 F F卸卸+F F推

48、推3 3、采用弹性卸料装置和上出料方式、采用弹性卸料装置和上出料方式 F F总总=F F冲冲 F F卸卸+F F顶顶 第七节第七节 冲裁工艺设计冲裁工艺设计一、冲裁件的工艺性一、冲裁件的工艺性二、冲裁工艺方案的确定二、冲裁工艺方案的确定一、冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。（一）冲裁件的结构工艺性（一）冲裁件的结构工艺性 （1 1）形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线；）形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线；（2 2）圆角半径：尽量避免税角，严禁尖角；）圆角半径：尽量避免税角，严禁尖角；（3 3）凸出和凹入的尺寸

49、：尽可能避免过长的悬臂和窄槽；）凸出和凹入的尺寸：尽可能避免过长的悬臂和窄槽；（4 4）冲孔直径不宜太小；）冲孔直径不宜太小；（5 5）孔间距、孔边距不能过小。）孔间距、孔边距不能过小。（二）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求（二）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求对于普通冲裁件，其经济精度不高于对于普通冲裁件，其经济精度不高于ITll,ITll,冲孔冲孔件比落料件高一级。件比落料件高一级。如果工件精度高于上述要求，则需在冲裁后整如果工件精度高于上述要求，则需在冲裁后整修或采用精密冲裁。修或采用精密冲裁。（三）冲裁件的尺寸基准（三）冲裁件的尺寸基准 冲裁件的尺寸基准应尽可能冲裁件的尺寸基准应尽可能

50、 和制模时的定位基准重合，以和制模时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。避免产生基准不重合误差。孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或线上，切不要与参孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或线上，切不要与参加变形的部位联系起来。加变形的部位联系起来。错误正确二、冲裁工艺方案的确定 在工艺分析的基础上，从结构、精度、尺寸、批量等在工艺分析的基础上，从结构、精度、尺寸、批量等方面综合考虑，需解决：方面综合考虑，需解决：基本冲压工序基本冲压工序基本冲压工序的组合基本冲压工序的组合冲裁顺序的安排冲裁顺序的安排单工序冲裁：在冲床的一次行程中，只能完成单工序冲裁：在冲床