冲裁变形过程
22冲裁变形过程分析
2.2 冲裁变形过程分析为正确设计冲裁工艺和模具，控制冲裁件质量，需认真分析冲裁变形过程，了解和掌握冲裁变形规律。
2.2.1 冲裁变形时板料变形区受力情况分析图2.2.1所示是无压边装置的模具对板料进行冲裁时的情形。
凸模１与凹模２都具有与制件轮廓一样形状的锋利刃口，凸凹模之间存在一定间隙。
当凸模下降至与板料接触时，板料就受到凸、凹模的作用力，其中：F 1、F 2 ──凸、凹模对板料的垂直作用力；F 3、F 4──凸、凹模对板料的侧压力；μF 1、μF 2──凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般从模具刃口指向外； μF 3、μF 4──凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。
从图中可看出，因凸、凹模之间存在间隙，F 1、F 2不在同一垂直线上，故板料受到弯矩2/1Z F M 作用，由于M 使板料弯曲并从模具表面上翘起，使模具表面和板料的接触面仅限在刃口附近的狭小区域，其接触面宽度约为板厚的0.2～0.4。
接触面间相互作用的垂直压力并不均匀，•随着向模具刃口的逼近而急剧增大。
图2.2.1 冲裁时作用于板料上的力1-凸模 2-板材 3-凹模2.2.2 冲裁变形过程图2.2.2所示冲裁变形过程。
如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段。
1．弹性变形阶段(图2.2.2Ⅰ)在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯曲和上翘越严重。
同时，凸模稍许挤入板料上部，板料的下部则略挤入凹模洞口，但材料内的应力未超过材料的弹性极限。
2．塑性变形阶段(图2.2.2Ⅱ)因板料发生弯曲，凸模沿宽度为b 的环形带继续加压，当材料内的应力达到屈服强度时便开始进入塑性变形阶段。
凸模挤入板料上部，同时板料下部挤入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。
随凸模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形抗力不断增大，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形阶段便告终，此时冲裁变形抗力达到最大值。
锻压工艺学-冲裁.ppt
图.2.7 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 16
2.2.2间隙对冲裁力的影响
图2.7.1 间隙大小对冲裁力的影响
图2.8.1 间隙大小对卸料力的影响
17
2.2.3间隙对模具寿命的影响 模具寿命：以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分 两次刃磨间的寿命与全部磨损后总的寿命。 凸模刃口磨钝 ： 凹模刃口磨钝： 凸、凹模磨钝 ： 刃口磨钝还将使制件尺寸精度、断面光洁度降低， 冲裁能量增大。
37
阶梯凸模减力时应注意： (1)阶梯高度差H稍大于断面光亮带b。 (2)各阶梯凸模的分布要注意对称（原因）。 (3)先工作的凸模应是端部带有导正销的凸模。一般 先冲大孔，后冲小孔（原因）。
38
2.4.2卸料力、推件力与顶件力 卸料力： 推件力： 顶件力：
图2.10 卸料力、推件力与顶件力
39
经验公式计算：
厚度小于3 mm的外形简单的工件，只需一次整
修。厚度大于3 mm或工件有尖角时，需进行多次
整修。
49
整修前落料凸、凹模的尺寸应为 凸模： Dp (Dy)0p 凹模： Dd (Dy)0d 式中 D-工件公称尺寸，mm；
z-双面间隙值，mm y-整修余量，mm。
50
整修时所需的力可按下式近似计算：
P cL(S0.1tn )0
21
表2.1 b/t与值（厚度t，毫米）
b/t*100%
材料
t<1 t=12 t=24 t>4
软钢 7570 7065 6555 5540 56
中硬 钢
硬钢
6560 6055 5548 4535 5047 4745 4438 3525
45 4
22
(2)经验确定法
c=mt
冲压工艺及模具
②当Z过大：
拉伸作用强，挤压作用弱，光亮带窄，相对滑动距
离短，冲件弹性恢复与上相反 。凸凹模磨损大为减轻。
③同一间隙Z：凸模端面比凹模端面磨损小。
凸模侧面比凹模侧面磨损大。 为提高模具寿命，一般采用较大间隙。若采用小间隙 应提高模具硬度，模具制造精度高，表面粗糙度低，并改 善润滑条件，以减小磨损。
冲压件尺寸减小，因此，尺寸误差是两者的综合结果。
② 模具制造精度低，工件的尺寸精度无法保证。
冲裁件内外形能达到的经济精度IT11—14，尺寸越大，精度越高，不
同的冲压件尺寸精度所对应的模具制造精度不同。
（3）间隙对弯曲度的影响（图2-11）
Z增大，h增大，为提高制件的平整度，可加压料板或反向压板，要求 太高可以加整形工序。
二、模具间隙
模具间隙——指凸、凹模刃口间的间缝隙，单边用C表
示，双边用Z表示。 间隙是冲裁模设计的关键尺寸。间隙大小对冲裁件质量和 模具使用寿命都有很大影响。
1、间隙对冲裁件质量的影响（断面、尺寸、形状即
弯曲度）
（1）间隙对断面质量的影响（图2-10）
a——Z过小，断面平直，双光亮带，挤长毛刺薄，易去除。 b——Z合理，有一定的斜度，比较平直，光洁，光亮带1/2-1/3。 c——Z过大，斜度大，粗糙，光亮带小，拉长毛刺厚，难去除。
4. 合理间隙的确定
生产中选用一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内， 就可冲出良好产品，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为 最大合理间隙。 新设计模具应采用最小值。
⑴ 理论确定法：
根据两裂纹重合，获得良好断面依据。
单边 c=t(1—ho/t)tgβ ho/t——相对压入深度
β ——裂纹与垂线间夹角
冲压排样图
搭边：
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。
搭边的作用：
1）是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件； 2）是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率； 3）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。
1．搭边值的确定
p107表4-18为最小搭边值的经验数表之一， 供设计时参考。
P108,表4-19
2 无侧压装置时条料的宽度
条料宽度：
B0
( Dm ax
2a
C
)
0
P108,表4-19
随堂练习
φ38-00.3
有一落料件，材料20，料厚 T=2.0mm，采用无侧压装置的 导料板导料，确定条料宽度。
提示：搭边值查p107表4-18； 条料宽度p106公式4-11；
搭边值取大些。
（4）送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以
小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。
教材
（5）卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 P147
★ 计算条料宽度
条料宽度的计算(p106) 1 有侧压装置时条料的宽度
条料宽度：
B0
(Dmax
2a)
0
提示：搭边值查p107表4-18；条料宽度 p106公式4-11；排样图p109图4-24 ；
参考答案
知识点小结
1、排样与搭边 2、计算条料宽度 3、绘制排样图
冲裁变形过程（三个阶段）
载荷 p
σb σs
0
伸长
确定下图垫片的冲裁间隙
垫片 材质: 20 料厚：1.0mm
区分落料与冲孔
第三章 冲裁冲裁变形过程分析
第三章 冲裁
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
第三章 冲裁
落 料 冲 孔 复 合 模
1-下模板 2-卸料螺钉 3-导柱 4-固定板 5-橡胶 6-导料销
7-落料凹模
8-推件块 9-固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模板 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17 冲孔凸模 18 凸凹模 19 卸料板 22-挡料销
不可避免。此外，间隙不正常、刃口
不锋利，还会加大毛刺。
第三章 冲裁
第二节 冲裁变形过程分析
二、冲裁件质量及其影响因素（续）
1.冲裁件断面质量影响因素 (１)材料性能的影响 a、b、d大，c小 (２)模具间隙的影响
间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带
间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度 (３)模具刃口状态的影响
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第三章 冲裁
冲裁变形过程
第三章 冲裁
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
第三章 冲裁
间隙对剪切裂纹与断面质量的影响 ａ ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大
第三章 冲裁
凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况 a) 凹模磨钝 b) 凸模磨钝 c) 凸、凹模均磨钝
当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺； 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，则冲程分析
二、冲裁件质量及其影响因素（续）
2.冲裁件尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度：
指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。 该差值包括两方面的偏差：
扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、 间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等 造成的。
冲裁的变形过程
冲裁的变形过程一、引言二、冲裁过程的不同阶段及变形特点1. 板材进入模具在冲裁过程中，首先将金属板材放置在模具上方，然后施加压力使其进入模具。
在这一阶段，金属板材受到了较大的压力，从而发生了弹性变形。
这种变形是可逆的，当压力消失时，金属板材会恢复到原来的形状。
2. 板材进一步变形当金属板材进入模具后，施加的压力会继续增加，导致金属板材进一步变形。
在这一阶段，金属板材发生了塑性变形，即形状和尺寸发生了永久性的改变。
这种变形是由于金属的晶体结构发生了改变，使得金属板材在压力下能够保持新的形状。
3. 板材脱模当金属板材完成所需的变形后，将其从模具中取出。
在这一阶段，金属板材不再受到压力的作用，恢复到了原来的形状。
然而，由于金属板材经历了塑性变形，其形状和尺寸与原始板材有所不同。
4. 变形特点冲裁过程中的变形特点主要包括以下几个方面：- 金属板材的形状和尺寸发生了永久性的改变，适应了所需的产品形状和尺寸。
- 变形过程中金属板材的表面可能产生一些划痕和切口，需要进行后续的研磨和处理。
- 冲裁过程中对金属板材施加了较大的压力，可能导致板材的变形不均匀或局部变形过大的问题，需要进行相应的调整和优化。
三、冲裁变形过程的应用冲裁变形过程广泛应用于各个行业的金属制品生产中，包括汽车制造、电子设备、家电等。
通过冲裁变形，可以高效地制造出形状复杂、尺寸精确的金属零件和产品。
冲裁的变形过程可以根据不同的需求进行调整和优化，以满足产品的功能和外观要求。
四、冲裁变形过程的发展趋势随着科技的不断进步，冲裁变形过程也在不断发展和改进。
目前，一些先进的冲裁技术已经应用于工业生产中，例如激光冲裁、水射流冲裁等。
这些新技术可以提高冲裁的精度和效率，减少对金属板材的变形和损伤，同时还可以应用于更多材料的冲裁加工，如塑料、复合材料等。
五、结论冲裁是一种重要的金属加工工艺，通过施加压力使金属板材发生变形，以获得所需的形状和尺寸。
冲裁过程中，金属板材经历了弹性变形和塑性变形，并最终达到所需的形状。
1.冲裁变形过程
1）间隙过小
• 增大了冲裁力、卸料力和推件力； • 加剧了凸、凹模的磨损； • 降低了模具寿命（冲硬材突出）。 • 外表尺寸略有增大，内腔尺寸略有 缩小（弹性回复）。 • 光面宽度增加，塌角、毛刺、斜度 等都有所减小，工件质量较高。
2）间隙过大
• 断面光面减小，塌角与斜度增大， 形成厚而大的拉长毛刺，且难以去 除； • 冲裁的翘曲现象严重；
1．冲裁变形过程
•冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁 时板料变形过程关系密切。 •其过程分三个阶段： （1）弹性变形阶段
（2）塑性变形阶段
（3）断裂分离阶段
•冲裁变形区的应力与变形情况和 冲裁件的切断面的状况：
2．凸、凹模间隙
•不仅严重影响冲裁件的断面
质量，而且影响模具寿命、卸
料力、推件力、冲裁力和冲裁 Biblioteka 的尺寸精度。冲裁模合理间隙值
• 外形尺寸缩小，内腔尺寸增大；
• 模具寿命较高。
• 对于批量较大而公差又无特殊
要求的冲裁件，采用“大间隙”
冲裁，提高模具寿命。
3）间隙合适
•冲裁力、卸料力和推件力适中； •模具有足够的寿命； •光面约占板厚的1/2～1/3左右，切 断面的塌角、毛刺和斜度均很小； •零件的尺寸几乎与模具一致，完全 可以满足使用要求。 •合理的间隙值可查表选取。
冲裁过程板料的变形过程
冲裁过程板料的变形过程板料的冲裁过程涉及到材料的变形，使得板料在冲裁后可以具备所需的形状和尺寸。
在这个过程中，板料将会经历多个阶段，包括切割、塑性变形和回弹等。
接下来，我将详细解释板料的冲裁过程及其变形过程。
首先，在板料冲裁过程中，切割是第一个步骤。
切割是指通过在板料上施加足够大的应力，使其出现切割缺口。
这通常是通过冲裁模具完成的，冲裁模具的结构可以根据需要设计成各种形状和尺寸。
在切割过程中，板料经受了高速冲击应力，形成一个切割缺口，而缺口周围的板料则会遭受较小的冲击应力。
这就导致了板料的变形。
接下来是板料的塑性变形阶段。
在切割后，冲裁模具将施加力量来改变板料的形状和尺寸。
在这个过程中，板料内的晶粒发生了变形，产生了滑移和重新排列。
此时，板料的塑性变形成为主导因素，而弹性变形相对较小。
塑性变形可以通过塑性流动和沉积等方式来实现，以使板料达到所需形状和尺寸。
然而，板料的变形过程并不是完全可逆的。
尽管塑性变形可以使板料在冲裁过程中达到所需的形状和尺寸，但一旦冲裁模具撤离，板料将发生回弹。
回弹是指板料在冲裁后恢复到部分或全部原始形状和尺寸的现象。
回弹是由于板料的弹性回复和切割缺口的释放应力引起的。
回弹的大小取决于材料的性质、板料的厚度和切割缺口的尺寸。
为了减小回弹的影响，通常需要对板料进行后续的调整和修整。
在整个冲裁过程中，变形过程是由切割、塑性变形和回弹三个阶段组成的。
切割阶段通过冲击应力在板料上形成切割缺口，引发了板料的变形。
塑性变形阶段通过塑性流动和沉积等方式，使板料达到所需的形状和尺寸。
然而，由于板料的弹性回复和切割缺口的应力释放，板料在冲裁后会发生回弹。
因此，为了实现板料冲裁的精确度和一致性，需对其进行后续调整和修整。
总结一下，板料冲裁过程中的变形过程可以分为切割、塑性变形和回弹阶段。
这个过程中，板料经历了切割缺口的形成、塑性变形以及回弹等变形行为。
理解这些变形过程对于控制冲裁过程的质量和精确度至关重要。
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重点、难点：
1．冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素； 2．刃口尺寸计算原则和方法； 3．冲裁工艺性分析与工艺方案制定； 4．冲裁模典型结构及特点； 5．冲裁模结构设计及模具标准应用； 6．冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。
第一节 概述
冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种
冲压工序。(注意：落料和冲孔一定是封闭的轮廓） 基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲 压工序件。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
内容简介： 冲裁是最基本的冲压工序。 本章是本课程的重点章。涉及冲裁变形过程分析、冲裁
件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、 排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工 艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、 冲裁模设计方法与步骤等。
学习目的与要求：
冲裁模：冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少
的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。
分类: 普通冲裁、精密冲裁
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
第二节 冲裁变形过程
冲裁变形过程
一、冲裁的变形过程
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：
1．弹性变形阶段
变形区内部材料应力小于屈服应力 。
应采用最小合理间隙 Zmin
1.理论法确定法
Z
2t
h0 tan
2t1
h0 t
tan
2.经验确定法 查表2.10
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。 裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面 凸模刃口附近的侧面
上、下裂纹扩展相遇 材料分离
二、冲裁件质量及其影响因素
冲裁件质量： 指断面状况、尺寸精度和形状误差。
小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象， 并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损 坏。
所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采
用较大的间隙值是十分必要的。
二、冲裁模间隙值的确定
在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度 和模具寿命这三个因素综合考虑，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
冲裁模间隙
一、间隙的重要性
1.间隙对冲裁件质量的影响 间隙是影响冲裁件质量的主要因素。
2.间隙对冲裁力的影响 随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。 间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料
力和推件力都将减小。
3.间隙对模具寿命的影响
模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。
模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断 和涨裂。
垂直度、光洁面所 占的比例、毛刺的 大小
图纸规定的 公差范围内
外形满足图纸要 求；表面平直， 即拱弯小
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
1、冲裁件断面质量及其影响因素
断面特征
圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形所致。
光亮带b：塑性剪切变形的结果。是断面质量最好的区域。 断裂带c：裂纹形成及扩展的结果。 毛刺区d：间隙的存在，致使裂纹的产生不在刃尖，毛刺
就不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大 毛刺。
冲裁件断面质量影响因素 (１)材料性能影响 a、b、d 、 c的大小 (２)模具间隙的影响
模具间隙Z：
指冲裁模中凹模刃口横向尺寸 DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。 间隙是影响冲裁件质量的主要因 素。
间隙对剪切裂纹与断面质量的影响 ａ）间隙过小 ｂ）间隙合理 ｃ）间隙过大
1．了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素； 2．掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力 计算等设计计算方法。 3．掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法； 4．认识冲裁模典型结构（尤其是级进模和复合模）及特点， 了解模具标准，掌握模具零部件设计及模具标准应用方法； 5．掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。
2.冲裁件尺寸精度及其影响因素
冲裁件的尺寸精度： 指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。
该差值包括两方面的偏差： 一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。
影响因素： （1）冲模的制造精度（零件加工和装配） （2）材料的性质 （3）冲裁间隙
δ
δ
0
z
0
z
Z对冲孔件的影响
Z对落料件的影响