冷冲压工艺和模具结构基础知识

因此，在市场竞争不断加剧，产品质量、 成本和新产品开发能力不断提升的现代 化工业生产中，冲压工艺的先进性在很 大程度上决定了企业的生存空间。并其 对产品的质量、造价以及工业发展的速 度和竞争能力关系极大。
一、介绍各种钣金冲压工艺的原理和计算 常温下利用压力机并依靠模具对金属材 料加工使之变形以获得所需形状的加工 称为冷冲压。
当间隙小于A点的间隙值时，落料尺寸大 于凹模尺寸，冲出孔的尺寸小于凸模尺寸。 当间隙大于A点的间隙值时落料工件尺寸 小于凹模尺寸，冲出孔尺寸大于凸模尺寸。 这是因为冲裁过程中在冲裁变形区有压缩、 拉伸和弯曲三种变形，
当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大 于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工 件胀大，冲孔孔径缩小；而间隙较大时， 拉伸变形量大于压缩变形量和弯曲变形量 大于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料 工件缩小，冲孔孔径胀大。
弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能， 工件形状尺寸等因素有关，但间隙是主要 因素。
3.冲裁模刃口尺寸计算 ⑴尺寸计算原则 由于凸、凹模之间存在间隙，因此工件
都是带有锥度的。一般来说落料工件尺寸 是指大端尺寸，冲孔孔径尺寸是指小端尺 寸。虽然落料件和冲孔件的尺寸与凹模或 凸模尺寸之间存在偏差，但采用合理间隙
开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形 成的，软料比硬料的圆角大。光亮带是在 变形过程的第二阶段金属产生塑剪变形时 形成的，有光滑垂直的表面，软材料的光 亮带宽，硬材料的光亮窄。断裂带是在冲 裁第三阶段形成的，由于拉应力的作用，
裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表 面粗糙不光滑，并且有斜度。在冲出孔 的断面上同样具有上述特征，只是三个 区域的分布位置现落料件相反。
冷冲压工艺可分为下列五类：
１、 冲裁-沿封闭的或敞开的轮廓将材料 的一部分与另一部分分离的工艺。
2、弯曲-对平的坯料或弯曲件的半成品， 将其一部分相对另一部分转过一定的角 度的变形工艺。
3、拉伸-将平的坯料变成任一形状的空 心件，或将空心件半成品的尺寸和形状 作进一步改变的工艺。
4、成形-用各种性质的局部变形，来改 变零件或毛坯的形状的工艺。
工序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁 间隙、冲裁刃口尺寸计算等问题进行分析。 1、冲裁的变形过程
由图一所示的冲裁变形过程：凸模与凹 模组成上下刃口,材料放在凹模上,凸模逐 步下降使材料产生变形,直至全部分离而
完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分 为三个阶段。 冲 裁 变 形 过 程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
图一
⑴弹性变形阶段 由于凸模加压，材料发生弹性压缩与弯 曲，并略有挤入凹模洞口。这时材料内 应力没有超过弹性极限，若卸压，材料 即恢复原状，故称弹性变形阶段。
⑵塑性变形阶段
凸模续续加压，材料的内应力达到屈服极 限,部分金属被挤入凹模洞口，产生塑剪变 形，得到光亮的剪切断面。因凸、凹模间 存在间隙，故在塑剪变形的同时还伴有材 料的弯曲与拉伸。外力继续增加，材料
内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于 应力集中，内应力首先超过抗剪强度，出 现微裂。 ⑶断裂阶段 凸模继续下压，凸、刃口处的微裂不断向
材料内部扩展，材料随即被拉断分离， 得到光亮的剪切断面。
上述冲裁变形过程得到的冲裁面并 不是光滑垂直的，断面存在三个区域， 即圆角带，光亮带，与断裂带（见图 二）。圆角带是在冲裁过程中塑性变形
当间隙过小时则上下裂纹互不重合， 相隔一定距离，（图三a），材料最后分离 时，断裂层出现毛刺和夹层，由于凹模刃
口的挤压作用，零件断面又出现第二个光 亮带，其上部出现毛刺或锯齿状边缘，并 呈倒锥形。 间隙圆角带增大， 对薄料则易使材料拉入间隙中，形成拉长
的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零 件断面质量都是不好的。 ⑵间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件尺寸精度由模具制造精度和冲 裁后弹性恢复量的大小两个因素决定的。 在这里分析间隙对冲裁件弱性恢复量的影 响。
在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当 工件从凹模中推出或从凸模上卸下时，其 尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在一个偏差， 这就是弹性恢复量。偏差值可能是正也可 能是负。落料和冲孔弹性恢复量与间隙的 关系如图四所示。
2.冲裁间隙 在冲裁模中，冲裁间隙非常重要，冲裁
间隙对冲件质量(其中包括切口断面质量、 冲件尺寸精度、弯曲度和毛刺情况等）的 影响，对模具寿命的影响、对力能消耗的 影响、以及对冲裁噪音的影响等各个方面 都有很大的关系，下面我们就从冲裁作用
受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模 具间隙以及冲裁间隙对冲裁质量、尺寸精 度的影响以及冲裁间隙对冲裁力、脱料力 及推件力的关系。凸模与凹模之间有适当 的空隙，称为间隙。间隙的两种含义，单 面间隙和双面间隙。如果没能特别说明，
冷冲压工艺和模具结构基础知识
（结合实例）
前言：
随着国民经济持续高速发展,市场对模具 的需求量在不断的增长。近年来，模具工 业一直以15%的速度快速发展，电子信息、 汽车、家电、通信、船舶、轻工塑料等行 业的产品制造80%都离不开模具。
因此，现在的模具技术已成为衡量一个 国家制造业水平高低的重要标志。冲压 可以有效地降低零件的重量，节约大量 金属，降低生产成本，被广泛应用在工 业产品中。有些产品冲压件占零件总数 的60%以上。
5、立体冲压-利用金属材料在压力作用 下的塑性流动，按材料体积作重新分配 的方法，使毛坯或半成品改变其形状， 轮廓或厚度的工艺。
今天重点讲冲裁，拉伸工艺作一般性介绍： 冲裁：
冲裁是利用模具使板料产生分离的冲 压工序。从板料上冲下为所需的工件 （或毛坯）的工序叫落料，在工件上冲 出所需形状的孔（冲去的为废料）的
间隙是指双面间隙，常用符号“Z”表示。 ⑴间隙对冲裁质量的影响
从冲裁变形过程分析中知道，凸、凹 模刃口处的裂纹是否重合与间隙大小有 关。若间隙合理，材料分离时，在凸、 凹模刃口处的两组剪裂纹重合（图三b） 因而冲出的零件断
面虽具有三个特征区（见图二），但是比 较平直、光洁、且无毛刺。在这种情况下 零件断面质量认为是良好的。