冲裁间隙实验
实验4 冲裁间隙对冲裁件质量的影响规律
实验四冲裁间隙对冲裁件质量的影响规律一、实验目的冲裁工艺应用广泛，冲裁间隙是冲裁工序一个很重要的工艺参数，间隙值的大小直接影响之间的尺寸精度、断面质量、模具寿命和冲裁力大小。
本实验主要测定不同冲裁间隙下之间尺寸精度，断面质量的主要参数（毛刺、光亮带、断面斜度）；观察不同冲裁间隙下之间塌角、翘曲程度。
了解冲裁间隙对制件尺寸精度和断面质量的基本影响规律。
二、实验原理对于一个给定的材料（即牌号、厚度、供货状态已知），使用冲压设备和冲压模具加工成制件，要获得满足工艺目的要求的冲裁件质量，必须有一个由凸、凹模刃口尺寸加以保证的合理间隙。
本实验所用材料为软铝板，其厚度实际测量，实验模具由一个凹模和多个刃口尺寸大小不同且能快速更换的凸模构成多组不同的冲裁间隙值，在每个间隙值下冲裁一个试件，以此方法来了解冲裁间隙对制件尺寸精度和断面质量的基本影响规律。
三、实验工具及设备1.设备：J23-100T曲柄压力机2.检测量具：游标卡尺，千分尺等。
3.实验模具。
四、实验方法与步骤1.将实验模具安装在实验设备上。
2.测量实验用板料厚度t；凸、凹模刃口尺寸；计算出各个凸模与凹模构成的冲裁间隙值并记录在附表中。
3.按凸模编号依次更换凸模，每个凸模冲裁1~2件试件，并对冲出的试件编号，以免混淆。
4.试件测量内容（见下图）与方法：① 尺寸精度：用游标卡尺测量光亮带一端的D 和断裂带一端的d ，并记入附表中。
② 光亮带：由于间隙不均，光亮带在整个断面的宽度是不一致的，目测整个断面，选择3~5个位置，用游标卡尺测量其宽度，计算出平均值a 并记入附表中。
③ 断面斜度β：用一直的D 、d 、a 、t 按公式：)(5.0d D at arcctg --=β计算后记入附表中。
④ 毛刺：由于间隙不均，毛刺在整个边缘的宽高度也是不一致的，目测整个毛刺，选择3~5个位置，用游标卡尺测量其料厚与毛刺的总高度，减去料厚就是该点的毛刺高度，计算出平均值h ，并记入附表中。
冷冲压工艺及模具设计课程实验指导书
《冷冲压工艺与模具设计》课程实验指导书一模具安装与冲裁间隙实验二典型结构模具拆装三最小弯曲半径测定和弯曲件回弹四拉深变形金属流动实验五最小拉深系数测定及拉深件起皱、拉裂实验六模具装配及试模实验一模具安装与冲裁间隙实验一实验目的1．了解模具安装过程。
2．了解间隙大小、凸凹模刃口状态对冲裁件断面质量的影响。
3．了解间隙大小对冲裁件尺寸精度的影响。
二实验内容⒈ 在压力机上安装与调整模具，是一件很重要的工作，它直接影响到冲件质量和安全生产。
因此，安装和调整冲模不但要熟悉压力机和模具的结构性能，而且要严格执行安全操作制度。
冲模安装的一般注意事项有：检查压力机上的打料装置，将其暂时调整到最高位置，以免在调整压力机闭合高度时被压弯；检查模具的闭合高度与压力机的闭合高度是否合理；检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的打料装置的要求(大型压力机则应检查气垫装置)；模具安装前应将上下模板和滑块底面的油污揩拭干净，并检查有无遗物，防止影响正确安装和发生意外事故。
⒉ 冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口尺寸的差值。
间隙值对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命都有很大的影响，是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个重要的工艺参数。
间隙大小合适，则可得到好的断面质量；同样，刃口锐利，也可得到好的断面质量；间隙大小合适，得到的冲裁件尺寸精度高，即零件的实际尺寸和冲模工作部分的尺寸之间的偏差小。
三实验用设备、工具和材料1．设备：25T曲柄冲床。
2．工具：冲裁模一套千分尺放大镜钢皮尺固定模具的工具等。
3．材料：A3钢板t＝3(mm)四实验步骤1．冲裁模的安装（１）根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下极点时其底平面与工作台面之间的距离大于冲模的闭合高度。
（２）先将滑块升到上极点，冲模放在压力机工作台面规定位置，再将滑块停在下极点，然后调节滑块的高度，使其底平面与上模座上平面接触。
带有模柄的冲模，应使模柄进入模柄孔，并通过滑块上的压块和螺钉将模柄固定住。
冲压设计-冲裁间隙
冲压设计-冲裁间隙在冲裁过程中，材料受到弯矩的作用，工件产生穹弯，而不平整。
由于冲裁变形的特点，在冲裁断面上具有明显的4个特征区(图2—3)，即“a一塌角、b一光亮带、c一断裂带和d一毛刺。
冲裁件的4个特征区在整个断面上所占比例的大小并非一成不变，而是随着材料的力学性能．冲裁问隙、刃口状态等条件的不同而变化的。
冲裁问隙的大小对冲裁件质量、模具寿命、计中的一个重要的工艺参数。
冲裁间隙系指冲裁模的凸模与凹模刃口之间的间隙，单面间隙用c表示．双面间隙隙用z表示(图2—7)。
图2-7 冲裁间隙示意图一、间隙的影响1．对冲裁质量的影响冲裁什的质量主要是指断面质量、尺寸精度和弯曲度。
(1)对断面质量的影响冲裁断面应平直、光洁、圆角小；光亮带应^有一定的比例，毛刺较小，冲裁件表面应尽可能平整，尺寸应在图样规定的公差范围之内。
影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态，模具结构与制造精度、材料性能等。
其中。
间隙值大小与分布的均匀程度是主要因素。
冲裁时，间隙合适，可使上下裂纹与最大切应力方向重合，此时产生的冲裁断面比较平直、光洁、毛刺较小，制件的断面质量较好(图2—8b)。
间隙过小或过大将导致上、下裂纹不重合。
间隙过小时，上、下裂纹中间部分被第二次剪切，在断面上产生撕裂面，坪形成第二个光亮带(图2—8a)，在端面出现挤长毛刺。
间隙过大．板料所受弯曲与拉伸均变大，断面容易撕裂，使光亮带所占比例减小．产生较大塌角，粗糙的断裂带斜度增大，毛刺大而厚，难于除去．使冲裁断面质量下降(图2 8c)。
图2-8间隙对工件断面质量的影响a) 间隙过小b) 间隙合适c) 间隙过大1—断面带2—光亮带3—圆角带(2)对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。
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之偏差，二是模具本身的制造偏差。
冲裁件对于凸模或凹模尺寸的偏差。
冲裁间隙
力大
B 間隙大 力成份大 變形區壓應力成份小;拉應 材料變形抗力小 沖裁
力小
(二) 注意事項
A 間隙在(5--20)%*t 范圍內 增大
時,沖裁力降低不明顯.
B 間隙大時,卸料力,推料力都明 顯變小.
五 間隙對模具壽命的影響 A 間隙小 沖裁件與刃口摩擦力大
刃口磨損大,壽命變短. B 間隙大 沖裁件與刃口摩擦力小
刃口磨損小,壽命延長.
(如下圖所示)
下面從力學特性的角度來分析受力過程
六 合理間隙的確定
6-1 合理間隙的定義 : 對於同一間隙數
值,要想滿足多方面的要求,非常困難,因
此,合理間隙其實指的是一個范圍而非
一個確定值.
2) 間隙過小:裂縫不重合;材料二次剪 切;斷面形成二個剪切面;毛頭大.
上下裂紋之間的材料被第二次剪 切,產生兩個剪切面.
3) 間隙過大:裂紋不重合;變形區 材料受拉伸;剪切面小;模輥面,撕裂 面,毛頭很大;斷面質量差.
4) 間隙不均勻
間隙小的一邊呈現過小間隙的
斷面特征;
間隙大的一邊呈現過大間隙的 斷面特征.
三 間隙對沖裁件尺寸精度的影響 3-1沖裁件尺寸精度的概念
沖裁時材料有彈性變形存在,沖
裁結束后,由於材料彈性變形的恢復,
使得工件尺寸與沖裁上下模刃口尺 寸之間產生一定尺寸偏差.
3-2間隙對落料件尺寸精度的影響 A 間隙過大 料件回彈 B 間隙過小 落料件回彈
0.01 0 5 -0.01 B 10 15 20 25 Z/t*100
變形區拉伸變形落 尺寸變小 變形區壓縮變形響
A 間隙大 尺寸變大 B 間隙小 尺寸變小. 變形區拉伸變形 變形區壓縮變形 沖孔件 回彈 , 沖孔件回彈 ,
一种新的冲裁间隙实验模具的设计
ｎ ｆｔ ｏ ｈ ｘ ｅｉ ｔｓｉｃｅｓｄａ ｔ ａ ｉ Ａ ｕｉｔ ｍ ｄｌ ａｅｔｈ ｅａ ｌｄａ ｍ— ａｄｓ ｅ ｔｅｅｐ ｒ ｎ ｎｒａｅ ｅｓ， ｔ ． ｔｉ ｏｅｐ ｔｎｓ ａ ｂ ｐｉ ｄｅ ａ ｙｆ ｅ ｍ ｉ ｔ ｈ ｍ ｅ ｌｙ ｓ ｐ ｅｎ
【 摘
要】 冲裁间隙是影响冲裁件质量、 模具寿命、 冲裁力的重要 因素 ， 而冲裁间隙实验又是材料
加工专业中的基础 实验 ， 在专业课程的学习中具有非常重要的作用。 在以往的教 学中开设冲裁 间隙实 验时为了改变冲裁间隙的大小， 多次更换模具， 需要 非常不方便。 现开发的是一种新的冲裁间隙实验模
２冲裁 间隙实验原理
在分析冲裁变形机理时 ， 我们常将 冲裁过程分为三个阶段 ， 的变形过程 ， 除了剪切变形外 ， 同时还存在压缩 、 拉伸、 弯曲等多种 正是 由于这样一种复杂的变形状态 ， 使得冲裁断面有明显 的
的一个验证性 实验 ， 该实验 的难 点是快速 的改变模具 间隙的大 ２ 冲裁过 程分析 ． １
中 图分类 号 ：Ｈ１ ，Ｇ ６ 文献标 识 码 ： Ｔ ２Ｔ ７ Ａ
１ 前言
冲裁间隙是 冲裁模 凹模刃 口横向尺寸与凸模刃 口横 向尺寸 的差值 ， 一般用 ｚ表示双面间隙， Ｚ２ 用 ／ 表示单面间隙 ， 冲裁间隙 值可以是 正值 ， 也可 以是负值 ， 对于普通冲裁 ， 一般为正值Ｉ 冲裁 １ 。 间隙是冲裁模具设计 中的一个非常重要的工艺参数 ， 它对冲裁件 的质量 、 模具 寿命 和冲裁力都有很大 的影响 ， 一个合 理的冲裁 间 隙值不仅 可以让我们得到较好质量 的冲裁件 ， 能提高模具的使 还
用寿命 。
一
定 的浪费 ）虽然有一定的效果 ， ， 但是间隙大小 和冲裁件质量 、
Q235钢负间隙精密冲裁与普通冲裁冲裁力的实验研究及模拟分析
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ —１ １ 一Ｏ ２ 作者简介 ： 张 浩（ １ ９ ８ ６ 一） ， 男 ， 河南孟州人 ， 硕 士 生
第 １ 期
张
浩， 等： Ｑ２ ３ ５钢 负 间 隙 精 密 冲 裁 与 普 通 冲 裁 冲 裁 力 的实 验 研 究 及 模 拟 分 析
的
∞
∞
也 就是 阻 止 凸模 切 入 板 料 的阻 力 ． 在 冲裁 过 程 中 ， 这
１ 普通 冲 裁 与负 间隙精 密冲 裁 实 验
本 实验采 用 Ｊ ９ ６ Ｃ Ｙ一１ ６ ０吨 液 压压 力 机 、 冲 裁模
个 阻力 是 变化 的． 在 制定 冲压 工 艺 时 ， 通 常 都 要 计 算 最 大 冲裁 力． 在用 平 刃 冲裁 时 ， 其 剪 切 作 用 是 沿 着 整 个零 件 的 外形 轮廓 同时发 生 的 ， 因而所 需 的冲裁 力 比
较大 ， 压力 机 的工 作 负荷 较 大 ， 在 较 大 冲 击 力 的作 用
具、 压 电传感 器 、 位 移传感器 、 Ｃ ｏ ｍｖ ｉ ｅ ｗ５ ８ ６ ３ Ａ ２数据 采 集 分析仪 及相 关设 备． 两种 冲裁 实验 中的 冲裁 参 数 如
表 １ 所示 ．
表 １ 两 种 冲裁 实验 中 的冲 裁 参 数
中 图分 类 号 ： ＴＧ ３ ８ ５ ． ２ 文献标志码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ —６ ９ ０ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ４
负 间隙精 密 冲裁工艺 是一种 比较 独特 的精密 冲裁
加
ｍ
本 实验所用材料 为 Ｑ ２ ３ ５ 钢 板． 该材料含碳 适 中， 综
(16) 2.7.1冲裁变形过程及冲断面质量 2.7.2冲裁间隙
2.7 冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算
确定初始间隙的方法一般用经验确定法。 根据近年来的研究与使用经验，在确定初始间隙 值时要按使用要求分类选用。对于尺寸精度、断 面垂直度要求高的制件，应选用较小初始间隙值。 如表2-12所示。对于断面垂直度与尺寸精度不高 的制件，应以降低冲裁力，提高模具寿命为主， 可采用较大初始间隙值。
2.7 冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算
2.7.1 冲裁变形过程及冲件断面质量 １、冲裁的变形过程 板（带）料在凸、凹模之间被剪切、使板料 产生分离的变形过程，称冲裁变形过程。变形过 程可分为三个阶段。见图2-64。
Hale Waihona Puke 图2-64冲裁变形过程2.7 冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算
弹性变形阶段：凸模与板料接触并压下板料，板 料产生上翘，下拱。但板料内部应力小于屈服极 限。在板料与凸模、凹模接触处出现微痕为止。 卸载后，板料能恢复原状。 塑性变形阶段：，板料内部应力达到并超过屈服 极限，此时凸模挤入材料。材料挤入凹模洞口。 直到应力达到强度极限，板料与凸、凹模接触处 出现微裂为止。 剪裂阶段：板料内部应力大于强度极限后，第二 阶段产生的微裂逐渐扩大，上、下裂纹重合，板 料产生分离。
2.7 冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算
2、冲裁件的剪切断面特征 由于冲裁变形的特点，不仅使冲出的制件或孔有 毛刺，而且使其剪切断面具有四个部分，见图265。
图2-65 冲裁断面状态
2.7 冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算
圆角带a：是塑性变形阶段纤维的拉伸与弯曲所形 成的，软料比硬料圆角大。 光亮带b：是塑性变形阶段凸模挤入材料，材料挤 入凹模所形成的，其断面光亮垂直，通常占全断 面的1/2～1/3。材料塑性好，模具间隙小，光亮 带所占比例大。 断裂带c：是断裂阶段凸凹模刃口处的微裂扩展而 形成的，其断面粗糙、有斜度。 毛刺带d：是断裂阶段材料拉断后的纤维延伸而形 成的，毛刺太大影响冲件质量。
冲裁模具间隙实验
41.85
41.90
41.95
实验报告
（1） 根据记录的毛刺高度，绘制h-z曲线，确定t=2.5mm 板料的合理间隙值，记入表2并与理论值进行比较。 板料厚度 t=2.5mm 理论间隙值 实验确定的合理间 隙值
实验报告
板料冲裁模工艺及冲裁模具间 隙实验
LOGO
材料冲裁模工艺及冲裁模具间隙实验
实验目的
实验仪器 实验原理
实验内容与步骤
实验报告内容 注意事项
实验目的和意义
了解冲裁剪切过程，冲裁受力状态及冲裁剪切断面 特征； 了解凸、凹模间隙大小对冲裁件断面质量（断面粗 糙度、毛刺高度、冲裁力、模具寿命及制件尺寸） 的影响；
凸 模
凹 模
实验设备
液压机控制面板
手动控制凸模上 升和下降 联机启动\停止按钮。 当液压机处于联机循 环状态时，液压机自 动工作，上模的运动 上限、下限以及运动 速度都可事先调节。 油泵开关按 钮
顶出成形零件
单循环启动
实验内容与步骤
实验内容
采用厚度t=2.5mm和t=1.0mm的钢板，完成不同间 隙的凸、凹模的冲裁工艺实验; 观察并记录每一个冲裁工件的断面质量及冲裁力。
实验内容与步骤 实验步骤
检查设备、数据测试系统、模具能否正常工作； 使用D＝42mm的凹模对t=1.0mm的钢板重复进行 冲裁，并记录数据； 使用D＝42mm的凹模，再换不同直径的凸模以改 变冲裁间隙的办法来对条料冲裁，每更换一次凸模， 就对t=2.5mm的钢板进行一次冲裁，并记录每次冲 裁力填入下表；
冲裁断面质量分析
实验原理
冲裁间隙的确定
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实验一冲裁间隙实验
一、目的与要求：
1．了解间隙大小对冲裁件断面质量的影响。
2．了解间隙大小对冲裁件尺寸精度的影响。
3．了解间隙大小对冲裁力和模具寿命的影响。
4．了解凸、凹模刃口状态对冲裁力和冲件质量的影响。
二、实验用设备、模具、工具和材料：
1．实验设备：40T高性能开式压力机
2．实验模具：冲裁间隙模（见图2-1）
3．实验用工具：千分尺（0~25毫米），放大镜（5~10倍）
4．实验用材料、规格：45# 厚度2mm，LF21 厚度2mm
H62厚度2mm,，A3厚度2mm（3mm）
三、模具闭合高度
H=174mm
四、实验步骤
1．将各种牌号板料剪切成宽80mm的条料。
2．测量与复查凹模及各凸模的刃口实际尺寸。
并将数据记入表2-1。
3．将实验模具按要求安装在冲床上（注意安装顺序、冲床闭合高度的调整及凸凹模间隙均匀性的调整）。
4．将各种不同牌号材料进行冲裁，将所得冲件进行断面质量及尺寸分析。
5．凹模尺寸相同，各凸模直径不同（间隙大小不同）进行冲裁，所得冲件依次进行断面质量及尺寸分析。
6．用千分尺测量各冲件实际尺寸，并将测得数据分别记入表2-1（注意测量方向位置）。
7．用放大镜观察各冲件断面质量，绘出断面质量图（注意观察方向）。
五、实验模结构：
图2-1 冲裁实验模。