第2章 冲裁

2．斜刃冲裁（图2-18） ３、加热冲裁: 材料在加热状态下，抗剪强度明显下降，所以，加热冲裁 能降低冲裁力
图2-18
图2-17
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2.6.5冲模压力中心的确定




模具的压力中心：冲压力合力的作用点称。 模具的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线相重合。 否则，滑块就会受到偏心载荷，导致滑块导轨和模具的不正常磨损， 还会使合理间隙得不到保证，从而降低冲件质量和模具寿命，甚至可 能损坏模具。 1．简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：

2.2.1 冲裁件的结构工艺性
1、冲裁件的形状应力求简单、对称、有利于材料合理利用。 2、冲裁件的外形和内孔，除无废料冲裁或镶拼结构模具外，应避免尖角，各直线或曲线的连接处，应具有 适当的圆角相连。 3、冲件的凸出或凹入部分的宽度和深度，一般情况下应不小于1.5t。 4、冲件的孔与孔、孔与边缘的最小距离、随冲件与孔的形状不同有一定的限制。 5、在弯曲或拉深件上冲孔时，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。 6、尽可能避免冲裁宽度小于三倍材料厚度的窄长冲件，必要时，可用金属丝压扁来代替。 7、冲孔时，孔的最小尺寸与孔的形状，材料机械性能和材料的厚度有关。各种材料最小冲孔尺寸见表。
CT Cmin 0.5 0.5T
凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小间隙为Zmin
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2.6 冲压力和压力中心的计算

2.6.1冲裁力的计算
冲裁力，即冲裁时所需的压力，是选择压力机的主要依据，也是模具设计时所 必须计算的数据。

用普通平刃凸模冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：F=KLt
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2.3 冲裁间隙
所谓间隙是指凹模工作部分尺寸与凸模工作部分尺寸之 差：如图2-5所示，即 Z=DA-DT （2-1）
冲裁模凸模和凹模之间的间隙，不仅如上节中阐明的对
冲件的质量有影响，而且还影响模具的寿命、冲裁力、卸料 力和推件力等。因此，间隙是一个非常重要的工艺参数。 2.3.1 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：磨损、崩刃和凹模 洞口胀裂三种。 （1）间隙对磨损的影响
由于理论计算方法在生产中使用不方便，为此，可根据下述原则选用经验间 隙： （1）冲件尺寸精度在IT11级以上，断面粗糙度Ra小于1.6，采用普通模具用
小间隙冲裁，大多数情况下是难以达到要求的。一般宜采用光洁冲裁或冲裁
后整修，目前应推广使用精密冲裁。 （2）冲件尺寸精度在IT12级以上，断面不允许有较大斜度时，一般采用表23小间隙冲裁。但对材料厚度小于2毫米的薄料和硬材料，由于断面情况不明 显，为提高模具寿命，可在间隙表2-3的基础上适当放大冲裁间隙，采用表2-4 的间隙冲裁。 （3）冲件尺寸精度在IT13～IT15级的非配合尺寸，以及断面无要求的冲裁件，
凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小配合间隙值zmin
理解各参数的含义及取值！！！！
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冲孔件

2) 冲孔件----以凸模为基准件 凸模磨损后变大的尺寸：
aT (amax x.) 0T

凸模磨损后变小的尺寸：
bT (bmin x.) 0T
凸模磨损后不变的尺寸：
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2.1.2 冲裁件质量的分析
冲裁件的质量是指冲裁件的断面状况、尺寸公差及形状误差等。理想的情况， 冲裁件的断面应平直、光洁、尺寸公差应满足冲件要求，表面应平坦，即穹 弯小。 1 冲裁件的断面质量 它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。 塌角带（圆角带）：弹性变形阶段产生， 大小与材料塑性和模具间隙有关。 光亮带：塑性剪切变形时产生，质量最好 的区域。 断裂带：刃口附近的微裂纹在拉应力作用 下不断扩展断裂形成。 毛刺区：模具拉挤结果，毛刺不可避免。 此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加 大毛刺。
当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力、顶件力都有很小，可不予考虑。
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2.6.4降低冲裁力的方法

当冲件材料较厚且冲件尺寸较大，所需的冲压力很大，而压力机的压力 不够时，可采用以下三种方法来降低冲压力。 1、阶梯凸模冲裁（图2-17）
在多凸模的冲裁中，将凸模设计成不同长度，使凸模工作端面呈阶梯式布置 （图2-17）。这样各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以此降低总的总裁力。
米取0.04-0.06mm。很少有大于0.1mm的公差。
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2.4.2 凸模、凹模工作部分尺寸计算方法
（1）按凸模和凹模图纸分别加工 这主要用于高效率、高精度、高寿命模具中。凸、凹模尺寸计算公式如下：
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（1）凸模、凹模配作法

一般都是把落料凹模尺寸计算后换算到凸模上。凹模刃口磨损后尺寸有变大、 变小、不变三种情况，如图2-9所示
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2.1 冲裁变形过程分析
2.1.1冲裁过程如图2-1
图2-1
冲裁过程 图2-2 冲裁变形过程 1—凸模 2—工件 3—条料 4—凹模
4

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2.1 冲裁变形过程分析
冲裁过程如图2-1 ： 上模是凸模1，装在压力机的滑块上，为活动部分，下模是凹模4， 固定在压力机工作台上，是固定部分。凸模和凹模之间有间隙，被冲 材料放在凹模刃口上面，当压力机滑块下行时，凸模穿过材料进入凹 模洞口，使冲件与材料分离而完成冲裁工作。 冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段，见图2-2： 1．弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力 。 2．塑性变形阶段 变形区内部材料应力大于屈服应力。 凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、 拉伸，凸、凹模有压缩等变形。 3．断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。
图2.3 断面质量
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2 冲裁件的尺寸精度及其影响因素
影响冲件尺寸精度有两大方面的因素：一是冲模本身的制造偏差，二是冲 裁结束后冲件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。冲件的精度一般比模具制造 精度低2～4级。 影响这个偏差值的因素有：间隙、材料性质、工件形状与尺寸等。其中间隙 起主导作用。 （1）间隙对尺寸精度的影响
间隙较大时： 材料拉伸后回复----D落小于D 凹，d孔大 于d凸 间隙较小时： 材料压缩后伸长------D落大于D 凹，d孔小 于d凸
落 料 冲 孔 图2-4 间隙对冲件精度的影响
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2.2 冲裁件的工艺性

冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压加工工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、 形位偏差与尺寸基准等是否符合冲裁加工的工艺要求。即冲裁加工的难易程度。
推件力：将梗塞在凹模洞口内的落料
件或废料向下推出所需的力；
顶件力：逆冲裁方向将落料件或废料
从凹模洞口顶出所需的力。见图2-
16.
卸料力： FX K X F 推件力： FT nKT F
n h/t
图2-16 卸料力、推件力及顶件力
顶件力： FD K D F
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2.6.3压力机公称压力的确定
为了提高模具使用寿命，应采用大间隙冲裁。
此外，在高速冲裁和硬质合金模具中。为了提高模具寿命，也应采用大间隙 冲裁，大间隙冲裁见表2-5。
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2.4 凸模与凹模工作部分尺寸的计算
2.4.1 凸模和凹模工作部分尺寸计算的原则
测量尺寸应以光亮带部分为基准，如不考虑弹性回复，光亮带尺寸应和凸模 （或凹模）尺寸一致。 （1）落料时应以凹模为基准进行计算。冲孔时应以凸模为基准进行计算。 （2）凸、凹模在使用过程中都会磨损，为了提高模具使用寿命，在模具设计时， 应把凹模尺寸取在接近最小极限尺寸处，把凸模尺寸取在接近最大极限尺寸处。 （3）在实际生产中，为了便于加工，一般把落料凹模尺寸计算好后换算到凸模上 去，凹模上不注形状尺寸，只注凹模洞口位置尺寸。 （4）凸模制造公差 可选用IT6－IT8级精度。也可按如下经验选取。 50毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm；50-100毫米取0.03-0.05mm；100-200毫
冲裁概述
利用冲模使板料相互分离的冲压工序叫冲裁。冲裁工艺的 种类很多，常用的有落料、冲孔、切边、修边、整修等。 根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可分为普通冲裁和精 密冲裁两大类。普通冲裁是由凸凹模刃口之间产生剪裂纹的 形式实现材料分离的，冲出的冲件断面比较粗糙，精度较低。 而精密冲裁则是以塑性变形的形式实现材料分离的，冲出的 冲件断面比较光洁，精度较高。
当采用小间隙冲裁时，凸、凹模刃口的垂直力和侧压力增大，
另外，模具受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于 凹模上平面，间隙也不会绝对均匀分布，过小的间隙会造成凸模与凹 模啃口甚至崩刃。
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2.3.2 间隙对冲裁力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易拉断分离，冲裁力 减小。但继续增大间隙，会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力 下降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低5～10%。所以，在正常情况下，间 隙对冲裁力影响不很大。 间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著，随着间隙的增大，卸料 力、推件力和顶件力都随之减小。当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力 和顶件力接近于零。
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2.2.2冲裁件的精度与断面粗糙度

1、冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件
的公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。 冲裁所能达到的冲件公差列于表2-5和表2-6。

2、冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、 刃口锐钝等有关，当冲裁2mm以下金属材料，其断面粗糙 度Ra一般可达12.5～3.2μm.
冲压工艺与模具设计
第2章 冲裁模设计
辽宁工程技术大学
目录Leabharlann 2.1 冲裁变形过程分析 2.2 冲裁件质量分析 2.3 冲裁间裁 2.4 凸模和凹模工作部分尺寸计算 2.5 冲裁件的工艺性 2.6 冲裁力和压力中心的计算 2.7 排样 2.8 冲裁模 2.9冲裁模主要零部件的计算与选用 2.10 硬质合金冲模 2.12非金属材料冲裁 2.13 聚氨脂橡胶冲裁 2.14 光洁冲裁与整修 2.15 冲裁模设计 2.16 精密冲裁