1、第二篇第二篇 冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计第四章第四章 冲压工艺基础冲压工艺基础第五章第五章 冲裁工艺与模具设计冲裁工艺与模具设计第六章第六章 弯曲成形工艺与模具设计弯曲成形工艺与模具设计第七章第七章 拉深工艺及模具设计拉深工艺及模具设计第八章第八章 其他板料成形工艺及模具设计其他板料成形工艺及模具设计第五章第五章 冲裁工艺与模具设计冲裁工艺与模具设计第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算第四节第四节 冲裁件的排样与搭边冲裁件的排样与搭边第五节第五节 冲裁力分析及计算冲裁力分析及计算第六节第六节 冲裁工
2、艺设计冲裁工艺设计第七节第七节 冲裁模结构设计冲裁模结构设计第八节第八节 精密冲裁及其他冲裁工艺、模具简介精密冲裁及其他冲裁工艺、模具简介第九节第九节 冲裁模制造简介冲裁模制造简介第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析一、冲裁变形过程一、冲裁变形过程如图如图5-15-1所示所示,随着压机滑块下行随着压机滑块下行,凸模和凹模刃尖压入板料凸模和凹模刃尖压入板料,在两在两刃尖连线两侧狭小区域内刃尖连线两侧狭小区域内(图中图中虚线所示范围虚线所示范围),产生逐渐增强的产生逐渐增强的塑性变形塑性变形,而其他部分仅发生了而其他部分仅发生了程度不等的轻微塑性变形或弹性程度不等的轻微塑性变形或弹性变形。凸模逐
3、渐靠近凹模变形。凸模逐渐靠近凹模,最终最终使板料分离使板料分离,其变形过程大致可其变形过程大致可分为弹性、塑性和断裂分离三个分为弹性、塑性和断裂分离三个阶段。阶段。图5-1冲裁断面变形过程第一节第一节 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1.弹性弹性(压缩塑性压缩塑性)变形阶段变形阶段当凸模下行接触到材料表面时当凸模下行接触到材料表面时,由于凸、凹模之间存在一由于凸、凹模之间存在一定间隙定间隙,使板料在凸模主动力和凹模被动力作用下产生弹使板料在凸模主动力和凹模被动力作用下产生弹性弯曲性弯曲,在凸、凹模刃口附近极小的区域中在凸、凹模刃口附近极小的区域中,板料受剪切而板料受剪切
4、而产生压缩变形产生压缩变形,而其余部分基本处于自由状态。凸模继续而其余部分基本处于自由状态。凸模继续下行下行,将部分材料挤入凹模口内将部分材料挤入凹模口内,凸、凹模间隙的存在使板凸、凹模间隙的存在使板料产生弯曲和拉伸。凸模下的板料凸向冲裁方向产生弯曲料产生弯曲和拉伸。凸模下的板料凸向冲裁方向产生弯曲,凹模上的材料逆冲裁方向产生翘曲。由于上下刃口对材料凹模上的材料逆冲裁方向产生翘曲。由于上下刃口对材料施力的作用线不一致施力的作用线不一致,凸、凹模之间的间隙越大凸、凹模之间的间隙越大,这种弯曲这种弯曲和翘曲越严重。在这一阶段和翘曲越严重。在这一阶段,与凹模内侧刃和凸模外侧刃与凹模内侧刃和凸模外侧刃
5、接触的板料表面因受弯曲和拉伸而形成较小的圆角。接触的板料表面因受弯曲和拉伸而形成较小的圆角。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2.塑性塑性(剪切剪切)变形阶段变形阶段板料在凸、凹模刃口附近受到不同方向的压缩而产生剪切板料在凸、凹模刃口附近受到不同方向的压缩而产生剪切变形变形,内部应力达到屈服点时内部应力达到屈服点时,开始进入塑性变形阶段。随凸、开始进入塑性变形阶段。随凸、凹模刃尖挤入板料凹模刃尖挤入板料,剪切区材料开始产生宏观滑移剪切区材料开始产生宏观滑移,形成光亮形成光亮的剪切断面。刃口附近材料在拉应力作用下的剪切断面。刃口附近材料在拉应力作用下,不能承受
6、更大不能承受更大变形而产生裂纹。由于刃尖部分的静水压应力较高变形而产生裂纹。由于刃尖部分的静水压应力较高,裂纹起裂纹起点通常产生在刃尖侧面附近的某一区域。点通常产生在刃尖侧面附近的某一区域。3.断裂分离阶段断裂分离阶段凸模继续压入使上下刃口附近的裂纹扩大、发展凸模继续压入使上下刃口附近的裂纹扩大、发展,如果间隙如果间隙合理合理,上下裂纹相遇重合上下裂纹相遇重合,由于拉断使断面上形成了一个粗糙由于拉断使断面上形成了一个粗糙的区域的区域,冲落部分克服摩擦阻力从板料中推出冲落部分克服摩擦阻力从板料中推出,冲裁结束。冲裁结束。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4.变
7、形过程中的受力分析变形过程中的受力分析冲裁开始阶段冲裁开始阶段,变形是在以上、下刃变形是在以上、下刃口连线为中心的纺锤形区中进行的。口连线为中心的纺锤形区中进行的。从刃口尖附近开始向板料厚度中心从刃口尖附近开始向板料厚度中心逐步扩大。凸模挤入材料一定深度逐步扩大。凸模挤入材料一定深度之后之后,变形区被此前已经变形硬化了变形区被此前已经变形硬化了的区域所包围。的区域所包围。如图如图5-25-2所示所示,由于冲裁过程中凸模下由于冲裁过程中凸模下面及凹模上面的板料分别产生弯曲面及凹模上面的板料分别产生弯曲变形和翘曲变形和翘曲,使得变形区的应力状态使得变形区的应力状态非常复杂非常复杂,且随变形过程瞬时
8、变化。且随变形过程瞬时变化。其中其中:图5-2冲裁变形区应力分布第一节第一节 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4.变形过程中的受力分析变形过程中的受力分析A A点点(凸模侧面凸模侧面):):1 1为板料弯曲与凸模侧压力引起的径向压应力为板料弯曲与凸模侧压力引起的径向压应力;切向应力切向应力 2 2为板料弯曲引起的周向压应力与侧压力的合成应为板料弯曲引起的周向压应力与侧压力的合成应力力;3 3为凸模下压形成的轴向拉应力。为凸模下压形成的轴向拉应力。B B点点(凸模端面凸模端面):):凸模下压及板料弯曲内侧径向受压引起三向压凸模下压及板料弯曲内侧径向受压引起三向压缩应力。缩
9、应力。C C点点(断裂区中部断裂区中部):):1 1为因凸、凹模间隙使板料受拉而产生的拉为因凸、凹模间隙使板料受拉而产生的拉应力应力;3 3为板料轴向受挤压而产生的压应力。为板料轴向受挤压而产生的压应力。D D点点(凹模端面凹模端面):):1 1、2 2分别为板料弯曲引起的径向拉应力和切分别为板料弯曲引起的径向拉应力和切向拉应力向拉应力;3 3为凹模端面阻止材料轴向移动挤压板料产生的轴向为凹模端面阻止材料轴向移动挤压板料产生的轴向压应力。压应力。E E点点(凹模侧面凹模侧面):):1 1、2 2分别为由板料弯曲外侧的切向拉应力与分别为由板料弯曲外侧的切向拉应力与凹模侧压力引起的压应力凹模侧压力
10、引起的压应力,其形成与间隙大小有关其形成与间隙大小有关,3 3为凸模下为凸模下压引起的轴向压应力。压引起的轴向压应力。第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析1.冲裁断面的特征及形成冲裁断面的特征及形成由于板料在冲裁过程中所经历的变形过程及凸、凹模间隙由于板料在冲裁过程中所经历的变形过程及凸、凹模间隙的影响的影响,冲裁件断面与板料上下表面不垂直且粗糙不光滑。冲裁件断面与板料上下表面不垂直且粗糙不光滑。一般的冲裁断面常呈现如图一般的冲裁断面常呈现如图5-35-3所示圆角带、光亮带、断所示圆角带、光亮带、断裂带和毛刺裂带和毛刺4 4种特征表面。种特征表面。图5-3
11、冲裁件断面质量第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析1.冲裁断面的特征及形成冲裁断面的特征及形成(1)圆角带冲裁断面上的圆角是变形初期与刃口非接触区板圆角带冲裁断面上的圆角是变形初期与刃口非接触区板坯受拉伸弯曲后自由移动所形成的。坯受拉伸弯曲后自由移动所形成的。(2)光亮带凸、凹模刃尖附近的板料开始发生塑性变形时光亮带凸、凹模刃尖附近的板料开始发生塑性变形时,在在圆角带终了处开始产生剪切变形圆角带终了处开始产生剪切变形,被剪断板料沿冲压方向受到被剪断板料沿冲压方向受到凹模刃口侧壁强烈的摩擦挤压凹模刃口侧壁强烈的摩擦挤压,形成光亮垂直的新生表面形成光亮垂直的新
12、生表面,这种这种光亮带的高度通常占整个断面高度的光亮带的高度通常占整个断面高度的1/31/21/31/2。(3)断裂带在凸模下行拉力作用下断裂带在凸模下行拉力作用下,刃尖附近板料微裂纹尖点刃尖附近板料微裂纹尖点沿变形抗力最弱的方向产生撕裂沿变形抗力最弱的方向产生撕裂,撕裂纹不断扩展形成表面粗撕裂纹不断扩展形成表面粗糙且带斜度的断裂面糙且带斜度的断裂面,其表面显现出经过强烈塑性变形后的金其表面显现出经过强烈塑性变形后的金属色。属色。(4)毛刺从产生撕裂裂纹开始毛刺从产生撕裂裂纹开始,凸、凹模间隙内的板料在冲裁凸、凹模间隙内的板料在冲裁方向上始终受到拉力作用方向上始终受到拉力作用,同时同时,还因凸
13、、凹模刃尖交错而具有还因凸、凹模刃尖交错而具有弯曲变形的趋势。弯曲变形的趋势。第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析2.影响冲裁断面质量的因素影响冲裁断面质量的因素冲裁断面质量是由上述冲裁断面质量是由上述4种特征表面所占比例大小来衡量种特征表面所占比例大小来衡量的。从产品的使用角度来看的。从产品的使用角度来看,通常认为光亮带比例越大通常认为光亮带比例越大,撕撕裂带、圆角带和毛刺所占比例越小并且断面斜度越小裂带、圆角带和毛刺所占比例越小并且断面斜度越小,则则断面质量越好。冲裁件断面质量受材料性能、模具间隙及断面质量越好。冲裁件断面质量受材料性能、模具间隙及刃口
14、状态等多重因素影响刃口状态等多重因素影响,是冲裁工艺分析及模具设计必是冲裁工艺分析及模具设计必须考虑的重要内容。须考虑的重要内容。(1)材料性能的影响通常认为冲裁时塑性较好的板料被材料性能的影响通常认为冲裁时塑性较好的板料被拉入凹模口深度较深拉入凹模口深度较深,冲裁断面上形成的圆角带比例大。冲裁断面上形成的圆角带比例大。又由于塑性好使得裂纹出现得较迟又由于塑性好使得裂纹出现得较迟,板料被剪切的深度相板料被剪切的深度相对大对大,因而断面上光亮面比例大因而断面上光亮面比例大,撕裂面比例小。撕裂面比例小。第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析2.影响冲裁断面质量的
15、因素影响冲裁断面质量的因素（2）模具间隙的影响）模具间隙的影响图5-4凸、凹模间隙对断面质量的影响第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析2.影响冲裁断面质量的因素影响冲裁断面质量的因素（2）模具间隙的影响）模具间隙的影响间隙适当时间隙适当时,如图如图5-4a5-4a所示所示,刃尖附近沿最大切应力方向产刃尖附近沿最大切应力方向产生的裂纹可能汇合成一条线。此时生的裂纹可能汇合成一条线。此时,尽管断面与材料表面尽管断面与材料表面不垂直不垂直,但比较平滑但比较平滑,毛刺较小毛刺较小,制件的断面质量较好。制件的断面质量较好。冲裁间隙过小冲裁间隙过小,如图如图5-4b5
16、-4b所示所示,上、下裂纹不重合。上、下裂纹不重合。间隙过大间隙过大,如图如图5-4c5-4c所示所示,凸、凹模刃尖处的裂纹较正常间凸、凹模刃尖处的裂纹较正常间隙向外、内错开一段距离隙向外、内错开一段距离,上下裂纹也不重合。上下裂纹也不重合。第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析2.影响冲裁断面质量的因素影响冲裁断面质量的因素（2）模具间隙的影响）模具间隙的影响由图由图5-55-5所示凸、凹模间隙与剪切面高度的近似关系可知所示凸、凹模间隙与剪切面高度的近似关系可知,间隙较小时间隙较小时,变形区内静水压力高变形区内静水压力高,由塑性变形创成的剪切由塑性变形创成
17、的剪切面增加。面增加。图5-5冲裁间隙与剪切面高度的近似关系第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析2.影响冲裁断面质量的因素影响冲裁断面质量的因素(3)模具刃口的影响模具刃口的影响1)刃口状态的影响。模具的刃口锋利刃口状态的影响。模具的刃口锋利,冲裁时切入迅速冲裁时切入迅速,产产生的圆角带和毛刺相对小。而刃口磨钝时生的圆角带和毛刺相对小。而刃口磨钝时,材料与工作刃材料与工作刃口的接触面积增加口的接触面积增加,较大的挤压变形延缓了裂纹的产生较大的挤压变形延缓了裂纹的产生,断断面上圆角大、光亮带宽面上圆角大、光亮带宽,但容易产生较大的毛刺。但容易产生较大的毛刺。
18、2)摩擦的影响。冲裁过程中摩擦的影响。冲裁过程中,局部板料与凸、凹模工作刃局部板料与凸、凹模工作刃口之间的摩擦较大时口之间的摩擦较大时,使得产生断裂位置的凸模压下行程使得产生断裂位置的凸模压下行程以及断面中剪切面高度增加。以及断面中剪切面高度增加。第一节第一节 冲裁工艺分析冲裁工艺分析二、冲裁件质量分析二、冲裁件质量分析3.影响冲裁件尺寸精度的因素影响冲裁件尺寸精度的因素无论是冲孔或是落料工序无论是冲孔或是落料工序,工件上垂直于冲裁方向的尺寸都有工件上垂直于冲裁方向的尺寸都有大、小两个部分。对于冲孔件来说大、小两个部分。对于冲孔件来说,尺寸小的部分尺寸小的部分(恰好是光亮恰好是光亮带带)与凸模
19、刃口尺寸接近与凸模刃口尺寸接近;对于落料件来说对于落料件来说,尺寸大的部分尺寸大的部分(也是也是光亮带光亮带)接近于凹模刃口尺寸接近于凹模刃口尺寸,也是可测的落料件外廓尺寸也是可测的落料件外廓尺寸(包容包容尺寸尺寸)。(1)模具精度的影响一般模具精度的影响一般,冲裁制件的尺寸精度要比模具精度冲裁制件的尺寸精度要比模具精度低低2424级。级。(2)凸、凹模间隙的影响凸、凹模间隙对冲裁件尺寸精度的凸、凹模间隙的影响凸、凹模间隙对冲裁件尺寸精度的影响影响,主要来自于冲裁结束后制件产生的翘曲和弹性回复。主要来自于冲裁结束后制件产生的翘曲和弹性回复。(3)板料性能和板厚的影响材料性能对冲裁精度的影响比较
20、板料性能和板厚的影响材料性能对冲裁精度的影响比较复杂复杂,一般认为弹性模量大、屈服强度小的材料变形后弹性回一般认为弹性模量大、屈服强度小的材料变形后弹性回复较小复较小,当凸、凹模间隙适当时当凸、凹模间隙适当时,冲裁件的尺寸精度相对较高。冲裁件的尺寸精度相对较高。第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙一、冲裁间隙对冲裁工艺性及模具的影响一、冲裁间隙对冲裁工艺性及模具的影响板料冲裁时板料冲裁时,发生在凸、凹模间隙附近的板料局部变形发生在凸、凹模间隙附近的板料局部变形,不不仅影响到冲裁件的断面质量和尺寸精度仅影响到冲裁件的断面质量和尺寸精度,而且还将涉及变而且还将涉及变形力和摩擦变形对模具使用寿命的影响。形
21、力和摩擦变形对模具使用寿命的影响。1.凸、凹模间隙对冲裁力及其他辅助外力的影响凸、凹模间隙对冲裁力及其他辅助外力的影响(1)间隙对冲裁力的影响凸、凹模间隙较大时间隙对冲裁力的影响凸、凹模间隙较大时,刃尖附近刃尖附近的材料产生的拉应力成分增加的材料产生的拉应力成分增加,而总变形抗力降低使材料而总变形抗力降低使材料容易断裂分离。因此容易断裂分离。因此,可降低最大冲裁力。可降低最大冲裁力。(2)间隙对卸料力、推件力等的影响冲裁结束后间隙对卸料力、推件力等的影响冲裁结束后,卸除箍卸除箍在凸模外廓或挤胀在凹模口内的制件与废料所需的卸料力、在凸模外廓或挤胀在凹模口内的制件与废料所需的卸料力、推件力或顶件力
22、等推件力或顶件力等,都与凸、凹模间隙大小有关。都与凸、凹模间隙大小有关。第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙一、冲裁间隙对冲裁工艺性及模具的影响一、冲裁间隙对冲裁工艺性及模具的影响2.间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响凸、凹模间隙较大时凸、凹模间隙较大时,随着冲裁力和卸料力降低随着冲裁力和卸料力降低,工作刃口工作刃口的磨损减轻的磨损减轻,可相应提高模具使用寿命。但间隙过大或过可相应提高模具使用寿命。但间隙过大或过小小,冲裁时板料在工作刃口面上产生拉伸变形并生成较大冲裁时板料在工作刃口面上产生拉伸变形并生成较大毛刺毛刺,会使刃尖的磨损加剧会使刃尖的磨损加剧,甚至产生崩刃现象。甚至产生崩刃现象。如
23、果间隙过小如果间隙过小,板料在凸、凹模刃尖附近产生较大的挤压板料在凸、凹模刃尖附近产生较大的挤压变形变形,引起刃口压缩疲劳、磨损加剧。冲孔废料或落料件引起刃口压缩疲劳、磨损加剧。冲孔废料或落料件挤在凹模口内产生的胀裂力挤在凹模口内产生的胀裂力,对模具使用寿命也有很大的对模具使用寿命也有很大的影响。影响。第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定所谓合理冲裁间隙所谓合理冲裁间隙,是指可以获得较好断面质量和形状尺是指可以获得较好断面质量和形状尺寸精度的冲压制件、降低冲裁力并提高模具使用寿命的凸、寸精度的冲压制件、降低冲裁力并提高模具使用寿命的凸、凹模间隙。凹模间隙。
24、图5-6冲裁间隙计算简图第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定1.合理间隙的计算合理间隙的计算一般认为一般认为,冲裁过程中凸、凹模刃尖附近产生的两个裂纹冲裁过程中凸、凹模刃尖附近产生的两个裂纹如能直线相接如能直线相接,这种凸、凹模间隙应为最佳间隙值。根据这种凸、凹模间隙应为最佳间隙值。根据图图5-65-6所示的简单几何关系所示的简单几何关系,双面合理间隙可表示为双面合理间隙可表示为（5-1）式中式中h h0 0产生裂纹时凸模刃口切入板料的深度产生裂纹时凸模刃口切入板料的深度(mm);(mm);上下裂纹接合线与凸模运动方向间的夹角上下裂纹接合线与凸模运动方向间
25、的夹角()。002tanZth第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定通常将通常将h h0 0/t/t0 0称做相对切入深度称做相对切入深度,软质材料软质材料h h0 0/t/t0 0值较大值较大,间隙间隙值相对要取小些。板料越厚值相对要取小些。板料越厚,h h0 0/t/t0 0值越小值越小,则间隙值应取得则间隙值应取得大些。裂纹倾角大些。裂纹倾角 一般由实验得出。表一般由实验得出。表5-15-1给出了关于给出了关于h h0 0/t/t0 0及及 的实验测试值的实验测试值,可供参考使用。可供参考使用。表5-1h0/t0与的实验测试值材料材料h0/t0(%)/
26、()t04mm软钢软钢中硬钢中硬钢硬钢硬钢75706560544770656055474565555548443850404535352556454第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定2.合理间隙的查表法合理间隙的查表法经过实践检验的合理间隙值因行业、冲裁件的用途以及材经过实践检验的合理间隙值因行业、冲裁件的用途以及材料性能、板厚、冲裁件形状大小等不同而有所差异。表料性能、板厚、冲裁件形状大小等不同而有所差异。表5-2、表、表5-3、表、表5-4分别给出了汽车拖拉机工业、电分别给出了汽车拖拉机工业、电器仪表工业以及机电工业常用材料合理冲裁间隙的参考值。器仪
27、表工业以及机电工业常用材料合理冲裁间隙的参考值。第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定3.根据经验确定合理间隙根据经验确定合理间隙对于一些精度要求不是很高的冲裁件对于一些精度要求不是很高的冲裁件,确定凸、凹模间隙确定凸、凹模间隙时时,有时可以根据生产实践经验进行估算。估算的主要依有时可以根据生产实践经验进行估算。估算的主要依据是冲裁件的形状尺寸、要求的冲裁精度及板料的冲压性据是冲裁件的形状尺寸、要求的冲裁精度及板料的冲压性能和板厚等。表能和板厚等。表5-5给出了冲压生产中常用合理间隙经给出了冲压生产中常用合理间隙经验估算的部分参考取值范围。验估算的部分参考取
28、值范围。表5-5冲裁间隙的经验估算材料材料t03mmt03mm软钢、纯铁软钢、纯铁铜、铝合金铜、铝合金硬钢硬钢(69)%t0(610)%t0(812)%t0(1319)%t0(1621)%t0(1725)%t0第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定4.确定冲裁间隙的基本原则确定冲裁间隙的基本原则1)对形状复杂的大型冲裁件对形状复杂的大型冲裁件,考虑到模具制造困难考虑到模具制造困难,可适当可适当放宽冲裁间隙放宽冲裁间隙;随冲裁件尺寸减小随冲裁件尺寸减小,应适当减小凸、凹模间应适当减小凸、凹模间隙隙,但需保证导向精度但需保证导向精度;冲裁间隙通常随板料厚度增加而
29、相冲裁间隙通常随板料厚度增加而相应增大应增大;相同工艺条件下相同工艺条件下,具有曲线轮廓的非圆形冲裁件所具有曲线轮廓的非圆形冲裁件所取间隙应略大于圆形冲裁件凸、凹模间隙取间隙应略大于圆形冲裁件凸、凹模间隙;冲孔模间隙比冲孔模间隙比落料模间隙略大。落料模间隙略大。2)软质材料的冲裁间隙可相应取小些软质材料的冲裁间隙可相应取小些;考虑到崩刃的可能考虑到崩刃的可能性性,硬质材料的冲裁间隙也不宜过大。硬质材料的冲裁间隙也不宜过大。第二节第二节 冲裁间隙冲裁间隙二、合理冲裁间隙的确定二、合理冲裁间隙的确定3)为退料方便为退料方便,直壁凹模的冲裁间隙应大于锥壁凹模直壁凹模的冲裁间隙应大于锥壁凹模;电火电火
30、花加工的凹模刃口间隙花加工的凹模刃口间隙,可比磨削的刃口间隙小可比磨削的刃口间隙小0.5%2%。4)使用导向精度不高的压力设备进行冲裁生产时使用导向精度不高的压力设备进行冲裁生产时,不能仅不能仅靠减小凸、凹模间隙来提高冲裁件质量靠减小凸、凹模间隙来提高冲裁件质量,首先需保证模具首先需保证模具具有足够导向精度具有足够导向精度,然后才能适当减小冲裁间隙。然后才能适当减小冲裁间隙。5)对精度要求不是很高的冲裁件对精度要求不是很高的冲裁件,应适当增大冲裁间隙应适当增大冲裁间隙,以以利于提高模具使用寿命。利于提高模具使用寿命。6)高速冲压生产时刃口频繁工作高速冲压生产时刃口频繁工作,可适当加大冲裁间隙。
31、可适当加大冲裁间隙。据资料介绍据资料介绍,压机行程超过压机行程超过200次次/min时时,冲裁间隙应增冲裁间隙应增大大10%左右左右;加热冲裁的凸、凹模间隙可比相应条件下的加热冲裁的凸、凹模间隙可比相应条件下的冷冲间隙略小些。冷冲间隙略小些。第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算一、凸、凹模刃口尺寸的计算原则一、凸、凹模刃口尺寸的计算原则(1)计算依据以冲裁变形规律为基准计算依据以冲裁变形规律为基准(2)考虑冲裁精度和刃口磨损规律考虑冲裁精度和刃口磨损规律考虑磨损时刃口尺寸的预留量常用考虑磨损时刃口尺寸的预留量常用x x 表示表示,其中其中,为冲裁为冲裁件尺寸的标注公差件尺寸的
32、标注公差,x x为刃口磨损系数为刃口磨损系数,与冲与冲裁件的精度要求裁件的精度要求及预估刃磨量有关及预估刃磨量有关,其值通常在其值通常在0.251范围内确定。一范围内确定。一般般,冲裁件精度要求高时冲裁件精度要求高时,取较小值取较小值;反之反之,冲裁件精度要求冲裁件精度要求不高或预估刃磨量大时不高或预估刃磨量大时,可取较大值。刃口磨损系数可参可取较大值。刃口磨损系数可参考表考表5-6的经验数据选取。的经验数据选取。第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算一、凸、凹模刃口尺寸的计算原则一、凸、凹模刃口尺寸的计算原则表5-6刃口磨损系数x板料厚度板料厚度t0/mm非非 圆圆 形形圆形
33、圆形10.750.50.70.5制造公差制造公差/mmt010.160.170.350.360.160.161t020.200.210.410.420.200.202t040.240.250.490.5040.300.310.590.60 Z Zmaxmax-Z Zminmin且冲裁件外形比较且冲裁件外形比较复杂时复杂时,通常采用凸、凹模注配方法来设计制造模具。即通常采用凸、凹模注配方法来设计制造模具。即在设计图样上只标注冲孔凸模或落料凹模刃口的尺寸和制在设计图样上只标注冲孔凸模或落料凹模刃口的尺寸和制造偏差造偏差,而冲孔凹模和落料凸模只需给出合理间隙而冲孔凹模和落料凸模只需给出合理间隙,然后
34、按然后按照基准刃口来配作加工。照基准刃口来配作加工。1)均匀磨损的形状刃口。均匀磨损的形状刃口。冲孔。冲孔。落料。落料。第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。冲孔。图冲孔。图5-9所示为一冲孔制件和冲孔凸模所示为一冲孔制件和冲孔凸模,凸模磨损凸模磨损后的各部分尺寸发生了不同的变化。后的各部分尺寸发生了不同的变化。图5-9冲孔件和凸模刃口尺寸第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃
35、口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。冲孔冲孔磨损后凸模刃口尺寸变小磨损后凸模刃口尺寸变小:图中图中A类尺寸磨损后将变小类尺寸磨损后将变小,设设计时应适当增大这部分刃口的名义尺寸计时应适当增大这部分刃口的名义尺寸（5-6）磨损后凸模刃口尺寸变大磨损后凸模刃口尺寸变大:B类尺寸越磨越大类尺寸越磨越大,设计时应适设计时应适当减小名义尺寸当减小名义尺寸,而制造偏差则采用凹模标注原则而制造偏差则采用凹模标注原则（5-7）0ppAAx 0pPBBx 第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃
36、口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。冲孔冲孔磨损后凸模尺寸不变磨损后凸模尺寸不变:C类尺寸通常可根据制件标注尺寸取类尺寸通常可根据制件标注尺寸取制件标注公差带的中间值作为制造名义尺寸。制件标注公差带的中间值作为制造名义尺寸。制件设计尺寸为制件设计尺寸为 时时（5-8）0C22ppCC第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配
37、尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。冲孔冲孔制件设计尺寸为制件设计尺寸为 时时 (5-9)制件设计尺寸为制件设计尺寸为 时时 (5-10)0C22ppCCC 2ppCC第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。落料落料图5-10落料件和落料凹模刃口尺寸第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加
38、工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。落料落料图图5-10给出了某一落料件和凹模刃口尺寸。设计时给出了某一落料件和凹模刃口尺寸。设计时,以以凹模为基准配作凸模。仍分为磨损后尺寸变大、变小和不凹模为基准配作凸模。仍分为磨损后尺寸变大、变小和不变三种情况变三种情况,根据制件的公称尺寸标注确定凹模制造尺寸根据制件的公称尺寸标注确定凹模制造尺寸及偏差。及偏差。磨损后凹模尺寸变大磨损后凹模尺寸变大(A类类)（5-11）0ddAAx 第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸
39、、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。落料落料磨损后凹模尺寸减小磨损后凹模尺寸减小(B类类)（5-12）磨损后位置尺寸不变磨损后位置尺寸不变(C类类),制造偏差取正常值的一半制造偏差取正常值的一半:制件标注尺寸为制件标注尺寸为 时时（5-13）0ddBBx 22ddCC0C第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(1)注配尺寸法注配尺寸法2)非均匀磨损的形状刃口。非均匀磨损的形状刃口。落料落料制件标注尺寸为制件标注尺寸为 时时（5-14
40、）制件标注尺寸为制件标注尺寸为 时时（5-15）0CC 22pdCC2pdCC第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(2)图配尺寸法图配尺寸法 冲孔。设冲裁件冲孔尺寸为冲孔。设冲裁件冲孔尺寸为 ,确定基准件凸模的刃确定基准件凸模的刃口尺寸口尺寸（5-16）式中式中s单面上偏差单面上偏差(mm),s=(/2+p)/2;x单面下偏差单面下偏差(mm),x=s-p;制件公差制件公差(mm),取正值取正值;p制造公差制造公差(mm),取正值。取正值。冲孔凹模尺寸按凸模相应尺寸配作冲孔凹模尺寸
41、按凸模相应尺寸配作,保证双面保证双面(或单面或单面)间间隙值隙值“”即可。即可。sxpdd第三节第三节 冲裁模刃口尺寸的计算冲裁模刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算二、凸、凹模工作刃口尺寸的计算2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工2.凸、凹模配作加工凸、凹模配作加工(2)图配尺寸法图配尺寸法 落料。设冲裁件外廓尺寸为落料。设冲裁件外廓尺寸为,确定基准件凹模的刃口尺寸确定基准件凹模的刃口尺寸（5-17）落料凸模尺寸按凹模相应尺寸配作落料凸模尺寸按凹模相应尺寸配作,保证双面保证双面(或单面或单面)间隙值间隙值“”。根据金属冲压零件自由公差的测量规范根据金属冲压零件自由公差的测量规范,对于
42、形状复杂的冲裁对于形状复杂的冲裁件件,不宜一律按照包容面和被包容面原则来标注凸、凹模刃口不宜一律按照包容面和被包容面原则来标注凸、凹模刃口尺寸。特别是对于狭长件及制件的某些局部尺寸尺寸。特别是对于狭长件及制件的某些局部尺寸,可能会出现可能会出现偏差过大或反偏差的不合理现象。因此偏差过大或反偏差的不合理现象。因此,有时需要根据具体情有时需要根据具体情况按照制造方法进行合理标注。况按照制造方法进行合理标注。sxpDD第四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边一、排样一、排样单纯从冲裁过程中的材料利用率角度来看单纯从冲裁过程中的材料利用率角度来看,排样可以分为排样可以分为图图5-11所示多废料
43、排样、少废料排样和近无废料排样三所示多废料排样、少废料排样和近无废料排样三种形式。种形式。按照冲裁件的外形特征按照冲裁件的外形特征,排样可分为直排、斜排、对排及排样可分为直排、斜排、对排及混合排等多种方式。混合排等多种方式。图5-11排样方法第四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边二、搭边二、搭边冲压生产中冲压生产中,为了保证冲裁件内、外形完整、无缺损及不为了保证冲裁件内、外形完整、无缺损及不产生冲裁轮廓塌陷等产生冲裁轮廓塌陷等,需要在制件与板坯边缘之间、制件需要在制件与板坯边缘之间、制件与制件之间设置一定间隔与制件之间设置一定间隔,此间隔统称为搭边。搭边值是此间隔统称为搭边。搭边值是
44、由冲裁刃口与确定距离以外的定位销由冲裁刃口与确定距离以外的定位销(块块)、档料销、档料销(块块)以以及侧刃等保证的。及侧刃等保证的。合理的搭边值通常是根据生产经验确定的合理的搭边值通常是根据生产经验确定的,搭边的最小宽搭边的最小宽度虽然与料厚有关度虽然与料厚有关,但对于薄板冲裁但对于薄板冲裁,需设定最小搭边值。需设定最小搭边值。而随着料厚增厚而随着料厚增厚,搭边值与料厚的比值逐渐减小。搭边值与料厚的比值逐渐减小。表表5-8给出了普通低碳钢板料搭边值的参考数据。给出了普通低碳钢板料搭边值的参考数据。第四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边二、搭边二、搭边表5-8普通低碳钢板料搭边值(单位
45、:mm)第四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边三、材料利用率三、材料利用率在普通冲压生产成本中在普通冲压生产成本中,材料费用通常约占材料费用通常约占50%以上以上,因此因此,材料利用率是一个非常重要的技术经济指标。冲裁加工中材料利用率是一个非常重要的技术经济指标。冲裁加工中的材料利用率是指制件的实际面积的材料利用率是指制件的实际面积A与板坯总面积的百分与板坯总面积的百分比。一个送进距离比。一个送进距离L内单排冲裁时的材料利用率可以表示内单排冲裁时的材料利用率可以表示为为 (5-18)式中式中n一次送进中冲出制件个数一次送进中冲出制件个数;B条料宽度条料宽度(mm)。100%nABL第
46、四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边三、材料利用率三、材料利用率如图如图5-12所示所示,在冲压生产中存在两种废料。一种是单在冲压生产中存在两种废料。一种是单位进距中除去制件面积以外位进距中除去制件面积以外,包括制件与制件之间和制件包括制件与制件之间和制件与条料边缘之间的余料与条料边缘之间的余料,通常称为工艺废料。另一种是由通常称为工艺废料。另一种是由制件本身形状特点所产生的废料制件本身形状特点所产生的废料,即结构废料。这两种废即结构废料。这两种废料的出现料的出现,有时是不可避免的。有时是不可避免的。图5-12冲裁中的工艺废料和结构废料第四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边
47、三、材料利用率三、材料利用率如图如图5-13a所示两种排样所示两种排样,由于条料规格已定由于条料规格已定,如果冲裁如果冲裁工艺能够实现翻转冲裁或往复冲裁工艺能够实现翻转冲裁或往复冲裁,则应采用双排排样则应采用双排排样,可可以大幅度提高材料利用率。对图以大幅度提高材料利用率。对图5-13b所示条料规格所示条料规格,采采用双排排样同样会浪费大量材料用双排排样同样会浪费大量材料,但如果在使用上没有障但如果在使用上没有障碍碍,可要求将制件形状进行简单修改可要求将制件形状进行简单修改,将直边设计成与凸包将直边设计成与凸包相似的凹口形状后相似的凹口形状后,可有效提高材料利用率。可有效提高材料利用率。图5-
48、13合理排样的方式第四节冲裁件的排样与搭边第四节冲裁件的排样与搭边三、材料利用率三、材料利用率如果条料的宽度与冲裁件宽度的名义尺寸相同如果条料的宽度与冲裁件宽度的名义尺寸相同,如图如图5-14所示所示,可以考虑采用两侧无废料排样。但这种情况下可以考虑采用两侧无废料排样。但这种情况下,必须考虑条料的宽度公差。必须考虑条料的宽度公差。图5-14两侧无废料排样第五节第五节 冲裁力分析及计算冲裁力分析及计算一、冲裁力及冲裁功的分析计算一、冲裁力及冲裁功的分析计算1.冲裁力冲裁力-行程曲线分析行程曲线分析冲裁变形初期冲裁变形初期,凸模开始接触到板料时凸模开始接触到板料时,由于凸、凹模刃口由于凸、凹模刃口
49、的挤压力使板料产生强烈的变形抵抗的挤压力使板料产生强烈的变形抵抗,冲裁力急剧上升冲裁力急剧上升,如如图图5-15所示。所示。图5-15冲裁力-行程曲线第五节第五节 冲裁力分析及计算冲裁力分析及计算一、冲裁力及冲裁功的分析计算一、冲裁力及冲裁功的分析计算2.冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁力的精确计算比较复杂冲裁力的精确计算比较复杂,按照材料力学的习惯按照材料力学的习惯,最大冲最大冲裁力与板料断裂瞬间的断口总面积之比裁力与板料断裂瞬间的断口总面积之比,应为材料的抗剪应为材料的抗剪强度。但板料断裂瞬间的真实总面积很难测取强度。但板料断裂瞬间的真实总面积很难测取,因此因此,通常通常将冲裁轮廓线的总长度将
50、冲裁轮廓线的总长度L与原始板厚与原始板厚t0的乘积的乘积Lt0来近似来近似代替断裂面积。这样代替断裂面积。这样,即可近似计算平刃口冲裁力即可近似计算平刃口冲裁力（5-19）式中式中材料的抗剪强度材料的抗剪强度(MPa);K系数系数,通常取通常取K=1.3。0=KLt TF冲第五节第五节 冲裁力分析及计算冲裁力分析及计算一、冲裁力及冲裁功的分析计算一、冲裁力及冲裁功的分析计算3.冲裁功的计算冲裁功的计算对于厚板冲裁对于厚板冲裁,即使压力机能够满足冲裁力要求即使压力机能够满足冲裁力要求,但会因冲但会因冲裁功过载造成事故裁功过载造成事故,如果压力机功率过载如果压力机功率过载,会产生闷车现象。会产生闷
