冲裁及冲裁模设计.pptx

1第2章冲裁第2章冲裁3第第2章章冲裁工艺及冲裁模设计冲裁工艺及冲裁模设计冲裁：冲裁：利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工序。利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工序。从广义上说，是分离工序的总称，包括切断、落料、冲孔、从广义上说，是分离工序的总称，包括切断、落料、冲孔、修边、切口等多种工序。一般来说，冲裁工艺主要是指落修边、切口等多种工序。一般来说，冲裁工艺主要是指落料和冲孔。料和冲孔。落料：落料：冲裁的目的是为了制取一定外形的冲落部分。冲裁的目的是为了制取一定外形的冲落部分。（冲下部分为零件或毛料）（冲下部分为零件或毛料）冲孔：冲孔：冲裁的目的是为了制取内孔。（冲裁的目的是为了制取内孔。（冲下部分为废料冲下部分为废料）根据变形机理的不同，冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁根据变形机理的不同，冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁两类。两类。4第第2章章冲裁工艺及冲裁模设计冲裁工艺及冲裁模设计5第第2章章冲裁工艺及冲裁模设计冲裁工艺及冲裁模设计冲裁变形机理（过程及其断面特征）冲裁变形机理（过程及其断面特征）冲裁模具间隙冲裁模具间隙凸凹模刃口尺寸的计算凸凹模刃口尺寸的计算冲裁力的计算及降低冲裁力的方法冲裁力的计算及降低冲裁力的方法排样与搭边及其他冲裁方法排样与搭边及其他冲裁方法冲模零部件与类型冲模零部件与类型冲裁模设计要点冲裁模设计要点62.1.1冲裁过程分析冲裁过程分析2.1.2剪切区力态分析（对于剪切线是直线的情况）剪切区力态分析（对于剪切线是直线的情况）2.1.3裂纹的形成与发展裂纹的形成与发展2.1.4剪切力行程剪切力行程2.1.5剪切断面分析剪切断面分析2-1冲裁变形机理冲裁变形机理第第2章章冲裁工艺及冲裁模设计冲裁工艺及冲裁模设计7第第2章章冲裁工艺及冲裁模设计冲裁工艺及冲裁模设计2-1冲裁变形机理冲裁变形机理2.1.1冲裁过程分析冲裁过程分析弹性变形阶段弹性变形阶段材料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形。材料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形。塑性变形阶段塑性变形阶段除剪切变形外，冲裁区还产生弯曲和拉除剪切变形外，冲裁区还产生弯曲和拉伸变形，至刃口附近的材料由于拉应力伸变形，至刃口附近的材料由于拉应力的作用而出现微裂纹的作用而出现微裂纹断裂分离阶段断裂分离阶段形成的上、下微裂纹逐渐扩大并向材料内形成的上、下微裂纹逐渐扩大并向材料内延伸，当上、下裂纹重合时，材料便被延伸，当上、下裂纹重合时，材料便被剪断分离。剪断分离。8第2章冲裁2-1冲裁变形机理冲裁过程的分析9第2章冲裁2-1冲裁变形机理2.1.2剪切区力态分析（对于剪切线是直线的情况）剪切区力态分析（对于剪切线是直线的情况）板材剪切加工工艺原理图Schematic diagram of sheet metal shearing process10第2章冲裁 凸、凹模对板料的竖直作用力；凸、凹模对板料的侧压力（水平作用力）；凸、凹模端面与板料间的摩擦力；凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。板坯受力简图Diagram of sheet metal under load11第2章冲裁2.1.3裂纹的形成与发展裂纹的形成与发展2-1冲裁变形机理裂纹产生的条件：裂纹产生的条件：当变形区的应变达到极限塑性应变值时，就产生微裂纹裂纹扩展的方向：裂纹扩展的方向：沿着最大剪切应变速度的方向扩展裂纹的成长过程：裂纹首先在低应力区产生，由于变形过程中最大剪切应变的速度方向发生变化，使得新的裂纹不断产生，旧裂纹的扩展不断停止，然后在旧裂纹的前端附近重新产生新的裂纹，不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹极限塑性应变值极限塑性应变值除和材质外，还和应力状态、变形历史（损伤程度）有关。12第2章冲裁2-1冲裁变形机理2.1.4剪切力行程剪切力行程剪切加工过程非稳定、不均匀。在剪切的初期，先产生弹性变形，然后进入塑性阶段，之后，虽然剪切面积减少了，但由于产生了加工硬化，其剪切力随着剪切行程的增大而增大，对于塑性材料达到最大点后（微裂纹），剪切力开始降低，直至断裂。塑性材料、脆性材料的区别。塑性材料：塑性材料：比如铁线（丝),可以随意变曲,变形,也不会断裂,就是具有可塑性的材料.脆性材料脆性材料：象玻璃,稍一用力变形就会断裂,破碎掉的材料.13第2章冲裁2-1冲裁变形机理2.1.5断面特征断面特征1）圆角带：圆角带：冲裁过程中，纤维的弯曲与拉伸形成，软材料圆角大。2）光亮带：光亮带：塑剪变形时，由于相对移动，凸凹模侧压力将毛料压平形成的光亮垂直断面。3）断裂带：断裂带：刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕裂面，导致断面粗糙并有斜度。4）毛刺：毛刺：由微裂纹位置与冲裁间隙等引起，是金属拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上14第2章冲裁2.1.5剪切断面分析剪切断面分析a.圆角带圆角带纤维的弯曲与拉伸引起的结果。间隙大ab.光亮带光亮带表面光洁。塑性变形的结果。塑性好bc.断裂带断裂带微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，表面粗糙，略带斜度，不与板平面垂直。塑性好cd.毛刺毛刺出现微裂纹时形成，刃口状态是影响毛刺的主要原因，刃口钝易产生毛刺；从冲裁原理上讲，毛刺是不可避免的。塑性好d冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a）冲孔件 b）落料件 第2章冲裁16第2章冲裁2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙间隙的概念间隙的概念模具凸凹模刃口缝隙间的距离。单边间隙c、双边间隙z。间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。2.2.1间隙对冲裁件质量的影响间隙对冲裁件质量的影响2.2.2间隙对冲裁力的影响间隙对冲裁力的影响2.2.3间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响2.2.4间隙的确定间隙的确定17第2章冲裁2.2.1间隙对冲裁件质量的影响间隙对冲裁件质量的影响2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度a间隙对断面质量的影响间隙对断面质量的影响小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程断面特征值与间隙的关系图。断面特征值与间隙的关系图。18第2章冲裁2-2冲裁模间隙冲裁模间隙间隙对断面质量的影响间隙对断面质量的影响19b间隙对尺寸精度的影响间隙对尺寸精度的影响尺寸精度：实际尺寸与名义尺寸的差值。尺寸精度：实际尺寸与名义尺寸的差值。差值由两个方面引起的：一是模具的制造偏差、二是冲裁件差值由两个方面引起的：一是模具的制造偏差、二是冲裁件相对于模具的尺寸偏差。相对于模具的尺寸偏差。大间隙和小间隙情况下冲裁件尺寸相对于模具尺寸的变化大间隙和小间隙情况下冲裁件尺寸相对于模具尺寸的变化(P14)尺寸变化量的大小与材料性质、厚度等因素有关。尺寸变化量的大小与材料性质、厚度等因素有关。第2章冲裁2.2.1间隙对冲裁件质量的影响间隙对冲裁件质量的影响2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙20第2章冲裁2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙2.2.2间隙对冲裁力的影响间隙对冲裁力的影响冲裁力与剪切力的关系：冲裁力是指剪切力的最大值。冲裁力与剪切力的关系：冲裁力是指剪切力的最大值。小间隙时冲裁力大：因为当冲裁间隙小时，冲裁小间隙时冲裁力大：因为当冲裁间隙小时，冲裁过程中的挤压作用加剧，冲裁力与磨擦力增大，使刃过程中的挤压作用加剧，冲裁力与磨擦力增大，使刃口所受压应力增大，造成刃口变形与端面磨损加剧，口所受压应力增大，造成刃口变形与端面磨损加剧，严重时甚至会崩刃。严重时甚至会崩刃。合理间隙时冲裁力小：上下裂纹重合。合理间隙时冲裁力小：上下裂纹重合。21第2章冲裁2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙2.2.3间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响模具的破坏形式有：模具的破坏形式有：磨钝、崩刃、磨钝、崩刃、折断。折断。附着磨损：由于高压，使材料与模具之间产生局部附着现附着磨损：由于高压，使材料与模具之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动时，附着部分产生剪切，而引起磨损。象，当接触面相对滑动时，附着部分产生剪切，而引起磨损。间隙过小：间隙过小：加剧磨损，对模具寿命极为不利。加剧磨损，对模具寿命极为不利。间隙过大：间隙过大：由于弯矩及拉应力的增大而导致刃口损坏。由于弯矩及拉应力的增大而导致刃口损坏。故间隙的大小应取合理值。故间隙的大小应取合理值。22第2章冲裁间隙与材料的性能、厚度、使用要求材料的性能、厚度、使用要求的关系。使用要求使用要求 当当制制件件尺尺寸寸精精度度要要求求和和断断面面质质量量要要求求较较高高时时，采采用用小小间隙；间隙；当当制制件件尺尺寸寸精精度度要要求求和和断断面面质质量量要要求求较较低低时时，只只考考虑虑模具的寿命、冲裁力等因素，而选用大间隙。模具的寿命、冲裁力等因素，而选用大间隙。材料厚度的影响：材料厚度的影响：材料越厚，间隙值越大材料越厚，间隙值越大 材材料料性性能能的的影影响响：硬硬材材料料的的间间隙隙值值应应大大些些，考考虑虑降降低低冲冲裁裁力及减少磨损。力及减少磨损。2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙2.2.4冲裁模间隙值的确定23第2章冲裁2-2冲裁模间隙冲裁模间隙合理冲裁间隙的概念合理冲裁间隙的概念间隙选取时主要考虑冲裁件断面质量和模具寿间隙选取时主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要因素，当对冲裁件断面质量要求高时，命这两个主要因素，当对冲裁件断面质量要求高时，应选较小的间隙值；当对冲裁件断面质量要求不高应选较小的间隙值；当对冲裁件断面质量要求不高时，应选较大的间隙值，提高模具寿命、降低冲裁时，应选较大的间隙值，提高模具寿命、降低冲裁力。力。考虑到模具制造偏差及使用中的磨损，生产中通考虑到模具制造偏差及使用中的磨损，生产中通常选择一个适当范围作为合理间隙，其中常选择一个适当范围作为合理间隙，其中最小值称最小值称为最小合理间隙为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙，最大值称为最大合理间隙Zmax。在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量和模具寿命在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量和模具寿命这二个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产这二个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙合理间隙ZminZmin1.1.理论法确定法理论法确定法 （P16P16）2-2冲裁模具间隙冲裁模具间隙第2章冲裁材料厚度材料厚度t t越大，合理间隙值增大越大，合理间隙值增大材料塑性愈好，压入材料材料塑性愈好，压入材料h h0 0越大，越大，合理间隙值愈小。反之硬脆材料的合理间隙值愈小。反之硬脆材料的h h0较小，合理间隙值就要大。较小，合理间隙值就要大。25第2章冲裁（a a）在同样情况下，非圆形比圆形大，冲孔比落料大）在同样情况下，非圆形比圆形大，冲孔比落料大（b b）高速冲压时，间隙应增大）高速冲压时，间隙应增大（c c）热冲时材料的强度低，间隙可小热冲时材料的强度低，间隙可小（d d）电火花加工的模具应比机械加工方法加工的模具间隙小）电火花加工的模具应比机械加工方法加工的模具间隙小2.2.经验确定法经验确定法较小间隙值较小间隙值较大间隙值较大间隙值26第2章冲裁2-3凸凹模刃口尺寸的计算凸凹模刃口尺寸的计算2.3.1、尺寸的计算原则、尺寸的计算原则2.3.2、计算方法、计算方法2.3.3、算例、算例27第2章冲裁2-3凸凹模刃口尺寸的计算凸凹模刃口尺寸的计算2.3.1、尺寸的计算原则、尺寸的计算原则 冲冲裁裁件件的的尺尺寸寸由由模模具具刃刃口口尺尺寸寸决决定定（若若不不考考虑虑从从模模具具出出来后尺寸的变化来后尺寸的变化,冲裁件尺寸等于模具刃口尺寸）。冲裁件尺寸等于模具刃口尺寸）。考考虑虑在在使使用用过过程程中中模模具具产产生生磨磨损损。因因此此，决决定定冲冲裁裁件件尺尺寸的因素包括：制造精度、磨损（间隙、模具结构、硬度）寸的因素包括：制造精度、磨损（间隙、模具结构、硬度）实践证明：实践证明：由于落料件尺寸和冲孔时孔的尺寸都是以光由于落料件尺寸和冲孔时孔的尺寸都是以光亮带尺寸为准，而落料件光亮带尺寸等于凹模刃口尺寸，冲亮带尺寸为准，而落料件光亮带尺寸等于凹模刃口尺寸，冲孔时孔的光亮带尺寸等于凸模刃口尺寸，因此设计刃口时，孔时孔的光亮带尺寸等于凸模刃口尺寸，因此设计刃口时，应分落料和冲孔两种情况来考虑。应分落料和冲孔两种情况来考虑。28第2章冲裁a.基准件原则基准件原则b.最大材料量原则最大材料量原则c.一致性原则一致性原则 2-3凸模与凹模刃口尺寸的确定凸模与凹模刃口尺寸的确定2.3.1、尺寸的确定原则、尺寸的确定原则29第2章冲裁a.基准件原则基准件原则 落料件尺寸由凹模尺寸来决定，冲孔件尺寸由凸模尺寸决定。（在测量使用中，落料件以大端尺寸为准，冲孔件是以小端尺寸为准）。落料模：以凹模尺寸为准，间隙取在凸模上 冲孔模：以凸模尺寸为准，间隙取在凹模上b.最大材料量原则最大材料量原则 落料模：凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小值 冲孔模：凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大值 间隙取最小合理间隙c.一致性原则一致性原则 模具精度高，冲裁件的精度高。模具精度高于冲裁件精度23级。当制件无标准公差时，对于非圆形件按国家标准取IT14级，模具取IT11级。圆形件，模具取IT67级。302-3凸模与凹模刃口尺寸的计算凸模与凹模刃口尺寸的计算2.3.2、计算方法、计算方法落料时冲孔时(1)凸模与凹模分开加工，分别标注刃口尺寸及公差凸模与凹模分开加工，分别标注刃口尺寸及公差适于圆形或简单形状圆形或简单形状冲裁件31第2章冲裁2-3凸模与凹模刃口尺寸的计算凸模与凹模刃口尺寸的计算2.3.2、计算方法（表、计算方法（表2-4制造公差）制造公差）冲裁件制造公差（冲压件未标注公差的极限偏差值可按GB1800-79IT1214级选取）x磨损系数，与制造精度有关，一般可取系数值x=0.5-1。参考值：工件精度在IT10级精度以上或大批量生产时，x取1.0；工件精度在IT11IT13级或中批量生产时，x取0.75；IT14级精度或小批量生产时，x=0.5。或为了保证磨损，须满足32第2章冲裁例例1：如图所示垫圈，材Q235，板料厚度2mm，试确定冲裁凸、凹模的刃口尺寸及公差。查表（无特殊要求的一般冲孔，落料，工件精度取IT14）Zmax0.24Zmin0.20冲孔 p=0.02,d=0.02,x=0.5落料 p=0.02,d=0.03,x=0.5 12.5 35 +0.242.3.3算例算例-0.3433冲孔：冲孔：校核：（满足间隙公差条件）落料：落料：校核：（不能满足间隙公差条件）34因此只有缩小凸、凹模制造公差，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：故：35第2章冲裁练习练习如图所示垫圈，材料08钢，板料厚度2mm，试确定凸凹模刃口尺寸及公差。Zmax0.18Zmin0.13落料 p=0.02,d=0.03,x=0.5冲孔p=0.02,d=0.02,x=0.5 40.2-0.3413.9 +0.1436冲孔：冲孔：校核：（满足间隙公差条件）落料：落料：校核：（满足间隙公差条件）37第2章冲裁、第2章冲裁2-3凸模与凹模刃口尺寸的确定凸模与凹模刃口尺寸的确定2.3.2、计算方法、计算方法思考题：1、画出落料冲孔时各个部分的公差分配位置，给出刃口尺寸的计算式，解释各个符号的含义。2、以冲孔为例，分别在大批量生产和小批量生产时，用公差分析的方法给出模具刃口尺寸的计算式，解释磨损系数的含义。38第2章冲裁、第2章冲裁2-3凸模与凹模刃口尺寸的确定凸模与凹模刃口尺寸的确定2.3.2、计算方法、计算方法(2)凸模与凹模配合加工凸模与凹模配合加工 （非圆形件）（非圆形件）对于形状复杂的制件，或薄料件小间隙，采用配合加工。对于形状复杂的制件，或薄料件小间隙，采用配合加工。模具制造公差不受间隙的限制。一般取模具制造公差模具制造公差不受间隙的限制。一般取模具制造公差落料件落料件按模具磨损情况的不同，可分为三类按模具磨损情况的不同，可分为三类A类尺寸：凹模磨损后尺寸增大类尺寸：凹模磨损后尺寸增大B类尺寸：凹模磨损后尺寸减小类尺寸：凹模磨损后尺寸减小C类尺寸：凹模磨损后尺寸不变类尺寸：凹模磨损后尺寸不变39、2.3.2、计算方法、计算方法(2)凸模与凹模配合加工凸模与凹模配合加工 （了解各符号的意义（了解各符号的意义（P28）基准件尺寸与工件尺寸的关系：以上为落料时凹模尺寸的计算方法，相应的凸模尺寸按凹以上为落料时凹模尺寸的计算方法，相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制，并保证最小间隙。同时图纸上注明。模尺寸配制，并保证最小间隙。同时图纸上注明。冲孔以凸模为基准，也同凹模一样分三种情况。冲孔以凸模为基准，也同凹模一样分三种情况。40第2章冲裁Aj1Aj2Aj3Bj1Bj2Cj2Cj3Cj1A1A2A3B1B2C2C3C1落料件尺寸图基准件（落料凹模）尺寸图41按模具磨损情况的不同，可分为三类：A类尺寸：类尺寸：落料凹模或冲孔凸模磨损后尺寸增大增大B类尺寸：类尺寸：落料凹模或冲孔凸模磨损后尺寸减小减小C类尺寸：类尺寸：落料凹模或冲孔凸模磨损后尺寸基本不变基本不变A类尺寸类尺寸=（冲裁件上该尺寸的最大最大极限尺寸B类尺寸类尺寸=（冲裁件上该尺寸的最小最小极限尺寸C类尺寸类尺寸=冲裁件上该尺寸的中间中间尺寸凸模与凹模配合加工的方法凸模与凹模配合加工的方法：（总结）（总结）42第2章冲裁2.3.4、算例、算例例例3计算如图所示冲裁件的落料凸模尺寸和凹模尺寸。冲裁件的计算如图所示冲裁件的落料凸模尺寸和凹模尺寸。冲裁件的材料为材料为10钢，冲裁件的尺寸为钢，冲裁件的尺寸为查表得，查表得，Zmax0.18Zmin0.13厚度厚度t=2mm。注：该冲裁件属于注：该冲裁件属于落料件落料件，只要计算落料凹模尺寸及制造公，只要计算落料凹模尺寸及制造公差，凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。差，凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。（对于尺寸为（对于尺寸为80mm的的x=0.5，其余尺寸均为，其余尺寸均为x=0.75。）。）1写明写明abcde分别属于哪一类尺寸，再写上公式，然后代入。分别属于哪一类尺寸，再写上公式，然后代入。43落料凹模的基本尺寸计算如下：落料凹模的基本尺寸计算如下：44落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.80mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.90mm，不必标注公差，与落料凹模配做时，保证双边间隙值为0.130.18mm。或者写：或者写：凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双边间隙值为凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双边间隙值为0.130.18mm。4546第2章冲裁2-4冲裁力的计算及降低冲裁力的方法冲裁力的计算及降低冲裁力的方法2.4.1、冲裁力的计算、冲裁力的计算2.4.2、降低冲裁力的方法、降低冲裁力的方法2.4.3、卸料力、推件力及顶件力的计算、卸料力、推件力及顶件力的计算1.阶梯形凸模阶梯形凸模3.斜刃冲模斜刃冲模2.材料加热材料加热2.4.1冲裁力的计算（平刃）冲裁力的计算（平刃）常取常取K=1.3，一般情况下，材料的抗拉强度，一般情况下，材料的抗拉强度所以，为了计算方便，也可用下式计算冲裁力：所以，为了计算方便，也可用下式计算冲裁力：482-4冲裁力的计算及降低冲裁力的方法冲裁力的计算及降低冲裁力的方法2.4.2、降低冲裁力的方法、降低冲裁力的方法1）将材料加热后冲裁）将材料加热后冲裁把材料加热后冲裁可以大大降低其抗剪强度，有数据显示：把材料加热后冲裁可以大大降低其抗剪强度，有数据显示：将钢材加热到将钢材加热到700900摄氏度时，冲裁力只及常温的三分之摄氏度时，冲裁力只及常温的三分之一甚至更少。一甚至更少。优点：优点：冲裁力降低明显。冲裁力降低明显。缺点：缺点：断面质量较差（毛刺多）、断面质量较差（毛刺多）、精度低、冲裁件上会产生氧化皮，另外加热冲裁的劳动条件也精度低、冲裁件上会产生氧化皮，另外加热冲裁的劳动条件也差差。只用于精度要求不高的厚料冲裁。只用于精度要求不高的厚料冲裁。当板料较厚或者冲裁件较大时，所需要产生的冲裁力过大当板料较厚或者冲裁件较大时，所需要产生的冲裁力过大或者压力机吨位不够时，可采用下列方法来降低冲裁力。或者压力机吨位不够时，可采用下列方法来降低冲裁力。493）用斜刃冲模冲裁用斜刃冲模冲裁将凸模或凹模刃口做成斜刃口，整个斜刃不是与冲裁件周边将凸模或凹模刃口做成斜刃口，整个斜刃不是与冲裁件周边同时接触，而是逐渐切入，所以冲裁力会减少。同时接触，而是逐渐切入，所以冲裁力会减少。优点：压力机能在柔和的条件下工作，当冲裁件很大时，降优点：压力机能在柔和的条件下工作，当冲裁件很大时，降低冲裁力很明显。缺点：模具制造难度提高，刃口修磨也困难。低冲裁力很明显。缺点：模具制造难度提高，刃口修磨也困难。适用于形状简单、精度要求不高、料不太厚的大件冲裁。在适用于形状简单、精度要求不高、料不太厚的大件冲裁。在汽车、拖拉机等大型覆盖件的落料中应用较多。汽车、拖拉机等大型覆盖件的落料中应用较多。2）阶梯形凸模阶梯形凸模在多凸模冲模中，将凸模做阶梯型布置（不同高度），采在多凸模冲模中，将凸模做阶梯型布置（不同高度），采用阶梯布置可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低用阶梯布置可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低了冲裁力。了冲裁力。缺点是修模刃口比较麻烦，主要用于有多个凸模而其位置缺点是修模刃口比较麻烦，主要用于有多个凸模而其位置又较对称的模具。又较对称的模具。502.4.3卸料力及顶件力的计算卸料力及顶件力的计算 推推件件力力：沿沿着着冲冲裁裁方方向向，把把卡卡住住的的板板料料（工工件件或或废废料）从凹模内推出所需要的力；料）从凹模内推出所需要的力；顶顶件件力力：与与冲冲裁裁方方向向相相反反，把把卡卡住住的的板板料料从从凹凹模模内内顶出所需要的力；顶出所需要的力；卸料力：从凸模上将紧箍板料卸下所需要的力。卸料力：从凸模上将紧箍板料卸下所需要的力。影响因素影响因素(P31)(P31)经验公式：经验公式：F1nk1F F2k2F F3k3Fn-同时卡在凹模洞口内的零件数；同时卡在凹模洞口内的零件数；F-冲裁力（冲裁力（N）K1K1、K2K2、K3-K3-推件力、顶件力和卸料力系数，见书上表推件力、顶件力和卸料力系数，见书上表2-52-5。512.卸料力、推件力和顶件力的计算卸料力、推件力和顶件力的计算52第2章冲裁采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲裁力采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲裁力 F0FF2F3采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力F0FF1F3采用刚性卸料和下出料方式：采用刚性卸料和下出料方式：F0FF1排样排样:合理的排样合理的排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样方案是模具结构设计的依据之一。排样方案是模具结构设计的依据之一。提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。模具寿命的有效措施。2.5排样与搭边排样与搭边第2章冲裁54根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种（根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种（P33P33）：）：2.5.1排样方法排样方法一个步距内的材料利用率一个步距内的材料利用率材料利用率：材料利用率：a材料利用率材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。是衡量合理利用材料的经济性指标。2.5.2材料的经济利用材料的经济利用步距步距:条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（也称进距）条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（也称进距）步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。一张板料一张板料(或带料、条料或带料、条料)上总的材料利用率上总的材料利用率a材料利用率（续）2.5.2 材料的经济利用（续）第2章冲裁冲裁所产生的废料：一类是结构废料结构废料；另一类是工艺废料工艺废料。b提高材料利用率的方法2.5.2 材料的经济利用（续）第2章冲裁减少工艺废料减少工艺废料的有力措施是：b提高材料利用率的方法(续）设计合理的排样方案；设计合理的排样方案；选择合适的板料规格和合理的裁板法选择合适的板料规格和合理的裁板法减少料头、料尾和边余料，利用废料作小零件等。减少料头、料尾和边余料，利用废料作小零件等。利用结构废料利用结构废料的措施有：的措施有：当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率。利用率。2.5.2 材料的经济利用（续）第2章冲裁搭边搭边：排样时冲裁件（工件）之间以及冲裁件与条料侧边之间留下排样时冲裁件（工件）之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料。的余料。搭边的作用：搭边的作用：一是补偿定位误差，确保冲出合格零件；一是补偿定位误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；合理搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，合理搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。从而提高模具寿命。2.5.3搭边搭边第2章冲裁a影响搭边值的因素（1 1）材材料料的的机机械械（力力学学）性性能能 硬硬材材料料的的搭搭边边值值可可小小一一些些；软软材料、脆材料的搭边值要大一些。材料、脆材料的搭边值要大一些。（2 2）材料厚度材料厚度 材料越厚，搭边值也越大。材料越厚，搭边值也越大。（3 3）冲冲裁裁件件的的形形状状与与尺尺寸寸 零零件件外外形形越越复复杂杂，圆圆角角半半径径越越小小，搭边值取大些。搭边值取大些。（4 4）送送料料及及挡挡料料方方式式 用用手手工工送送料料，有有侧侧压压装装置置的的搭搭边边值值可可以以小一些。小一些。（5 5）卸料方式卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。2.5.3搭边搭边第2章冲裁b b搭边值的确定搭边值的确定表表2-72-7为搭边值的经验参数表之一，供设计时参考。为搭边值的经验参数表之一，供设计时参考。2.5.3搭边搭边第2章冲裁条料宽度：B：条料宽度的基本尺寸(mm);D:工件在宽度方向的尺寸(mm);a:侧搭边的最小值(mm);：条料宽度的单向（负向）公差(mm)。2.5.4条料宽度的确定第2章冲裁 一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸 、条料长度L、板料厚度t、端距l、步距S、工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置。2.5.5排样图第2章冲裁642.6 2.6 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性对冲裁工艺的适应性。对冲裁工艺性影响。对冲裁工艺性影响最大的是制件的是最大的是制件的是几何形状、尺寸和精度要求几何形状、尺寸和精度要求等。等。冲裁工艺性好冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。第2章冲裁2.6.1 2.6.1 冲裁件的精度等级冲裁件的精度等级一般精度：IT10IT101212级；高精度高精度IT810级；冲孔大于落料。级；冲孔大于落料。获得高精度方法：获得高精度方法：1、普通冲裁后整修或辅以切削加工、普通冲裁后整修或辅以切削加工2、精密冲裁、精密冲裁65（3）冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够。）冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够。（4）为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不）为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小。能过小。（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持在弯曲件或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断。一定距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断。2.6.22.6.2、冲裁件的形状和尺寸要求、冲裁件的形状和尺寸要求（1）冲裁件的形状应力求简单、对称，避免形状复杂的曲线。）冲裁件的形状应力求简单、对称，避免形状复杂的曲线。（2）冲裁件内孔及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆冲裁件内孔及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。角处的崩刃和过快磨损。662.7整修与精密冲裁整修与精密冲裁 采用普通的冲裁工艺，冲裁件的尺寸精度在采用普通的冲裁工艺，冲裁件的尺寸精度在IT10 IT10 IT14IT14级级左右，表面粗糙度在左右，表面粗糙度在6.36.3左右，其断面略带斜度，光亮带也只左右，其断面略带斜度，光亮带也只有断面的有断面的1/31/3左右。当冲裁件尺寸精度、表面粗糙度和断面垂左右。当冲裁件尺寸精度、表面粗糙度和断面垂直度有较高要求时，就必须采取一些措施来满足冲裁件的质量直度有较高要求时，就必须采取一些措施来满足冲裁件的质量要求。要求。2.7.1整修整修整修是利用整修模沿着冲裁件外缘或内孔刮削去一层薄薄整修是利用整修模沿着冲裁件外缘或内孔刮削去一层薄薄的切屑，以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛刺和剪裂的切屑，以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛刺和剪裂带等，从而提高了冲裁件的加工精度，降低了表面粗糙度。整带等，从而提高了冲裁件的加工精度，降低了表面粗糙度。整修时应合理确定整修余量，而整修余量又决定于整修次数。修时应合理确定整修余量，而整修余量又决定于整修次数。整修又分为整修又分为外缘整修外缘整修和和内缘整修内缘整修67图图2-12 2-12 修修整工艺简图整工艺简图1凸模；凸模；2凹模凹模681、外缘整修、外缘整修冲裁件外形的整修称为外缘整修，它是将预先留有整修余冲裁件外形的整修称为外缘整修，它是将预先留有整修余量的落料件置于整修凹模上，其凸模将毛坯压入凹模，余量被量的落料件置于整修凹模上，其凸模将毛坯压入凹模，余量被凹模切去。外缘整修的质量与整修次数、整修余量以及整修模凹模切去。外缘整修的质量与整修次数、整修余量以及整修模结构等因素有关。结构等因素有关。分为两种：（1）切削外缘件整修：切削外缘件整修：切削外缘整修可以整修出切削外缘整修可以整修出IT6级精度、级精度、表面粗糙度可达表面粗糙度可达0.4以下的冲压件。以下的冲压件。这种整修方法与切削加工相似。整修余量与材料的性质、这种整修方法与切削加工相似。整修余量与材料的性质、冲裁件形状和大小、板材厚度及整修前的断面质量等状况有关。冲裁件形状和大小、板材厚度及整修前的断面质量等状况有关。大间隙落料：大间隙落料：断面上断裂带斜度大，整修量必然要大；断面上断裂带斜度大，整修量必然要大；小间隙落料：小间隙落料：需要切去二次剪切形成的中间断裂带的斜度小，需要切去二次剪切形成的中间断裂带的斜度小，整修量相对也小。整修量相对也小。69整修次数整修次数根据整修量的大小、材料的性质、板材厚度和根据整修量的大小、材料的性质、板材厚度和冲压件的几何形状等因素来确定。就实际生产而言，总是希冲压件的几何形状等因素来确定。就实际生产而言，总是希望整修次数愈少愈好，但有时是不可能实现的。望整修次数愈少愈好，但有时是不可能实现的。当板材厚度小于当板材厚度小于3mm、冲裁件外形比较简单时，一般只、冲裁件外形比较简单时，一般只需要一次整修即可；需要一次整修即可；如果冲裁件外形复杂，就必须进行多次整修。如果冲裁件外形复杂，就必须进行多次整修。对于软材料（如黄铜、铝）的整修，凹模与凸模应采用对于软材料（如黄铜、铝）的整修，凹模与凸模应采用锋利刃口；对于较硬材料（如钢）的整修，凹模刃口应稍带锋利刃口；对于较硬材料（如钢）的整修，凹模刃口应稍带有圆角，凸模做成锋利刃口。有圆角，凸模做成锋利刃口。70（2）挤光外缘整修：）挤光外缘整修：主要适用于塑性较好、板材厚度为主要适用于塑性较好、板材厚度为37mm的冲裁件。整的冲裁件。整修方法是将大于凹模的冲裁件挤入锥形凹模内，以获得光洁的修方法是将大于凹模的冲裁件挤入锥形凹模内，以获得光洁的外缘表面，每边的压缩量不应超过外缘表面，每边的压缩量不应超过0.040.06mm。2.内缘整修：内缘整修：冲裁件孔的整修称为内缘（孔）整修。内孔整修过程与冲裁件孔的整修称为内缘（孔）整修。内孔整修过程与外缘整修相似，不同处就是内孔整修利用凸模切除余量。整外缘整修相似，不同处就是内孔整修利用凸模切除余量。整修的目的是校正孔的坐标位置，提高光洁度和孔的尺寸精度。修的目的是校正孔的坐标位置，提高光洁度和孔的尺寸精度。内缘整修有内缘整修有切削内缘整修切削内缘整修和和挤压内缘整修挤压内缘整修两种。两种。711）切削内缘整修：）切削内缘整修：整修精度可达整修精度可达IT6级左右，表面粗糙度在级左右，表面粗糙度在0.4左右。整修左右。整修量与材料性质、厚度及内缘断面质量状况等因素有关。如果量与材料性质、厚度及内缘断面质量状况等因素有关。如果整修前冲压件上的孔用钻孔工艺加工的，其整修量要比用冲整修前冲压件上的孔用钻孔工艺加工的，其整修量要比用冲孔时小。若整修孔的同时，还兼有校准孔径和孔中心距时，孔时小。若整修孔的同时，还兼有校准孔径和孔中心距时，应增加整修量。应增加整修量。2）用钢球或芯棒整修）用钢球或芯棒整修：此法是利用滚珠或芯棒对孔进行精压。工作时，利用凸此法是利用滚珠或芯棒对孔进行精压。工作时，利用凸模的压力，使硬度很高的钢球或芯棒强行通过孔，借以达到模的压力，使硬度很高的钢球或芯棒强行通过孔，借以达到整修目的。整修后的尺寸精度可达整修目的。整修后的尺寸精度可达IT6级左右，表面粗糙度级左右，表面粗糙度在在0.1左右。左右。72改变冲裁条件，以增大变形区的静水压作用，抑制材改变冲裁条件，以增大变形区的静水压作用，抑制材料的断裂，使塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材料料的断裂，使塑性剪切变形延续到剪切的全过程，在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分离，从而得到断不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分离，从而得到断面光滑而垂直的精密零件。面光滑而垂直的精密零件。精密冲裁法精密冲裁法2.7.2精密冲裁精密冲裁73精密冲裁简称精冲精密冲裁简称精冲：精冲按冲裁机理分精冲按冲裁机理分半精冲半精冲（小间隙或负小间隙或负间隙冲裁，机理与普通冲裁差异不大，增强了冲裁变形区静间隙冲裁，机理与普通冲裁差异不大，增强了冲裁变形区静水压作用，断面质量提高，光亮带比例增大，模具设备简单水压作用，断面质量提高，光亮带比例增大，模具设备简单）和和精冲精冲（齿圈压板）两种。（齿圈压板）两种。1、小间隙圆角刃口冲裁（图、小间隙圆角刃口冲裁（图2-14）以以a图为例，凹模带小圆角刃口，这种冲裁方法在凹模的图为例，凹模带小圆角刃口，这种冲裁方法在凹模的刃边不产生剪裂，金属均匀地被挤进了凹模的洞口，这时金属刃边不产生剪裂，金属均匀地被挤进了凹模的洞口，这时金属的纤维被拉长，并被凹模的光滑表面压平，形成了很光的断面，的纤维被拉长，并被凹模的光滑表面压平，形成了很光的断面，在废料上有拉长的毛刺。同普通冲裁方法相比，两者的差别仅在废料上有拉长的毛刺。同普通冲裁方法相比，两者的差别仅在于采用了小间隙（在于采用了小间隙（一般一般0.01-0.02mm），小圆角刃口（），小圆角刃口（半径半径一般为材料厚度的百分之十一般为材料厚度的百分之十），加强了冲裁区的静水压，起到），加强了冲裁区的静水压，起到了抑制裂纹的作用。了抑制裂纹的作用。冲裁力约为普通冲裁力的冲裁力约为普通冲裁力的1.5倍。倍。（1）半精冲）半精冲74这种方法只适用于塑性较好的有色金属和软钢，如软铝、这种方法只适用于塑性较好的有色金属和软钢，如软铝、紫铜、黄铜、紫铜、黄铜、0