第二章冲裁四五
第2章冲裁模设计-4_凹模尺寸计算
(2)凹模外形尺寸（外形及紧固孔布置）
1. 外形尺寸
（1） 厚度尺寸
）（＝理mmLPH6225.0
值）修磨量（表＝理实hHH52−+
小型 H实际＝10～25mm
大型 H实际≤50mm，时加固理mmH50>
（2） 长宽尺寸（图2-28）
，，，理理理HWHWHW0.25.12.1321≥≥≥两形孔之间最小壁厚不得小于5mm。
注：W1平滑曲线到凹模边界距离，W2直线到凹模边界距离，W3复杂情况
或尖端到凹模边界距离。
2. 紧固件（螺钉、圆柱销）尺寸
（1） 直径与配合长度
1）直径d 表2-2，通常取理H31
2）配合长度 通常取d5.1≥
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 （2） 位置尺寸
1）孔心－外部边距离，一般可取1.5d
2）孔心－（光滑）孔边距离，一般可取1.5d。
3）螺孔间距 一般约等于10d
例题一
已知某冲件如图，求凹模结构尺寸
解：求外廓尺寸
1. 冲裁周长L＝20+20+20+10π＝91.416
2. 冲裁力P＝1.3×91.416×1×200＝
23768.160（P＝1.3ltτ）
3. 厚度H
（取整数进一位）＝＝＝理1626.1525.062LPH
考虑刃磨量，据表2-5，刃口厚度h＝5，21516＝＝实+H
4. 长宽尺寸
（1） 边宽 W1＝1.2×16＝19.2，W2＝1.5×16＝24
（2） 压力中心 X0＝0，Y0＝-6.6
（压力中心6.656.6432144332211−≈−=++++++=llllylylylylyc）
（3） 长度尺寸
20-6.6+W2＝37.4，10+6.6+W1＝35.8
压力中心定为凹模几何中心，则凹模长度为2×37.4＝74.8＝75（进一位取整数）
（4） 宽度尺寸
20＋2W2 =68
∴凹模外形尺寸为75×68×21
注：通常凹模板外廓尺寸应按标准选取，可加大取为：
冲压工艺与模具设计第章冲裁
第2章 冲 裁
从表1.1可见,分离工序(广义冲裁)包括落料、冲孔、切断、切边、剖切、切口、整修等,其中冲裁(落料、冲孔)应用最多.生产实际中往往对冲裁与广义冲裁不加区分.
冲裁得到地制件可以是最终零件,也可以作为弯曲、拉深、成形等其他工序地坯料/工序件/半成品.
2.1 冲裁变形过程
如图2.1所示,冲裁需要用到地凸模1(实体)与凹模2(型孔)工作部分(刃口)地水平投影轮廓按所需制件轮廓形状制造,但尺寸有微小差别(需要一定间隙).当压力机滑块把凸模推下时,板料就受到凸-凹模地剪切作用而沿一定地轮廓互相分离.
(a) (b)
图2.1 普通冲裁示意图
1—凸模；2—凹模
2.1.1 冲裁变形地3个阶段
板料地分离是瞬间完成地,冲裁变形过程大致可分成3个阶段(如图2.2所示).
(1)弹性变形阶段(如图2.2(a)所示)
当凸模开始接触板料并下压时,板料发生弹性压缩和弯曲.板料略有挤入凹模洞口地现象.此时,以凹模刃口轮廓为界,轮廓内地板料向下弯拱,轮廓外地板料则上翘.凸-凹模间隙愈大,弯拱和上翘愈严重.随着凸模继续下压,直到材料内地应力达到弹性极限,弹性变形阶段结束,进入塑性变形阶段.
(2)塑性变形阶段(如图2.2(b)所示)
当板料地应力达到屈服点,板料进入塑性变形阶段.凸模切入板料,板料被挤入凹模洞口.在剪切面地边缘,由于凸—凹模间隙存在而引起地弯曲和拉伸作用,形成塌角面,同时由于剪切变形,在切断面上形成光亮且与板面垂直地断面.随着凸模地继续下压,应力不断加大,直到应力达到板料抗剪强度,塑性变形阶段结束.
(3)断裂分离阶段(如图2.2(c)所示)
当板料地应力达到抗剪强度后,凸模继续下压,凸、凹模刃口附近产生微裂纹不断向板料内部扩展.当上下裂纹重合时,板料便实现了分离.由于拉断结果,断面上形成一个粗糙地区域.凸模继续下行,已分离地材料克服摩擦阻力,从板料中推出,完成整个冲裁过程.
冲压工艺与模具设计第章冲裁 2
第2章 冲 裁
从表1.1可见,分离工序(广义冲裁)包括落料、冲孔、切断、切边、剖切、切口、整修等,其中冲裁(落料、冲孔)应用最多.生产实际中往往对冲裁与广义冲裁不加区分.
冲裁得到地制件可以是最终零件,也可以作为弯曲、拉深、成形等其他工序地坯料/工序件/半成品.
2.1 冲裁变形过程
如图2.1所示,冲裁需要用到地凸模1(实体)与凹模2(型孔)工作部分(刃口)地水平投影轮廓按所需制件轮廓形状制造,但尺寸有微小差别(需要一定间隙).当压力机滑块把凸模推下时,板料就受到凸-凹模地剪切作用而沿一定地轮廓互相分离.
(a) (b)
图2.1 普通冲裁示意图
1—凸模；2—凹模
2.1.1 冲裁变形地3个阶段
板料地分离是瞬间完成地,冲裁变形过程大致可分成3个阶段(如图2.2所示).
(1)弹性变形阶段(如图2.2(a)所示)
当凸模开始接触板料并下压时,板料发生弹性压缩和弯曲.板料略有挤入凹模洞口地现象.此时,以凹模刃口轮廓为界,轮廓内地板料向下弯拱,轮廓外地板料则上翘.凸-凹模间隙愈大,弯拱和上翘愈严重.随着凸模继续下压,直到材料内地应力达到弹性极限,弹性变形阶段结束,进入塑性变形阶段.
(2)塑性变形阶段(如图2.2(b)所示)
当板料地应力达到屈服点,板料进入塑性变形阶段.凸模切入板料,板料被挤入凹模洞口.在剪切面地边缘,由于凸—凹模间隙存在而引起地弯曲和拉伸作用,形成塌角面,同时由于剪切变形,在切断面上形成光亮且与板面垂直地断面.随着凸模地继续下压,应力不断加大,直到应力达到板料抗剪强度,塑性变形阶段结束.
(3)断裂分离阶段(如图2.2(c)所示)
当板料地应力达到抗剪强度后,凸模继续下压,凸、凹模刃口附近产生微裂纹不断向板料内部扩展.当上下裂纹重合时,板料便实现了分离.由于拉断结果,断面上形成一个粗糙地区域.凸模继续下行,已分离地材料克服摩擦阻力,从板料中推出,完成整个冲裁过程.
第02章 冲裁工艺
第二章 冲裁工艺
冲裁：利用模具使板料产生分离冲压工序。（落料，冲孔）。
落料：从板料上冲下所需冲件或半成品的冲压工艺。
冲孔：从半成品上冲出所需形状、尺寸的冲压工艺。
§2-1. 冲裁变形和冲裁件断面分析
一、冲裁变形过程
冲裁时板料的变形具有较明显的阶段性，由弹性变形过度到塑性变形，最后产生断裂分离。
⒈ 汽弹性变形阶段
凸模接触板料并往下运动，板料在凸、凹模作用在产生弹性压缩，弯曲,挤压等变形直至材料内的应力达到弹性极限为止。（如图2-1-01）
Z/2图 2-1-01 图 2-1-02Z/2 图 2-1-03Z/2
⒉ 塑性变形阶段
凸模再往下运动进入塑性变形阶段，当冲裁变形抗力不断增大，刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出项微裂，塑性变形结束。（如图2-1-02）
⒊ 断裂分离阶段
凸模继续往下运动，使刃口附近的变形区的应力达到材料的破坏应力，微裂纹扩展直到完全破裂。（图2-1-03）
二、冲裁件断面分析（图2-1-04）
⒈ 冲裁件断面可分为四个区域：
区域及名称 区域特性 软材料 硬材料
a区域：叫圆角带 在冲裁过程中塑性变形开始时形成。 区域大 区域小
b区域：叫光亮带 塑性剪切变形时形成，光滑垂直的的表面，它占全断面的1/3~1/2。 宽 窄
c区域：叫 剪 带 在剪断阶段，主要由于拉应力的作用，裂纹不断扩展被拉断，断面表面粗糙不光滑，并有斜度。 窄 宽
d区域：叫 毛 刺 出现微裂纹时形成的。 大 小
【插】华通开关厂经验：
落料：凹软凸硬；冲孔：凹硬凸软，则不易产生毛刺，如精度问题则软硬与上述相反。
⒉ 分析讨论
⑴ a、b、c、d四个区域的情况与材料有关。 图 2-1-04abcddcba⑵ 毛刺在冲裁过程中一定会产生的，关键如何控制大小。
⑶ 微裂纹的产生位置并非正对着刃口，而是在离刃口不远的侧面上。
⑷ 断面有斜度（精度冲裁除外）。
(完整版)冲裁工艺及冲裁模设计复习题答案
第二章 冲裁工艺及冲裁模设计 复习题答案
一、填空题
1. 冲裁既可以直接冲制成品零件，又可以为其他成形工序制备毛坯。
2. 从广义来说，利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁。它包括冲孔、落料、切断、修边、等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指冲孔和落料工序。
3. 冲裁根据变形机理的不同，可分为普通冲裁和精密冲裁。
4. 冲裁变形过程大致可分为弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段。
5. 冲裁件的切断面由圆角带、光亮带、剪裂带、毛刺四个部分组成。
6. 圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形的结果。
7. 光亮带是紧挨圆角带并与板面垂直的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料，使其受到切应力和挤压应力的作用而形成的。
8. 冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现微裂纹时形成的。
9. 塑性差的材料，断裂倾向严重，剪裂带增宽，而光亮带所占比例较少，毛刺和圆角带大；反之，塑性好的材料，光亮带所占比例较大。
10. 增大冲裁件光亮带宽度的主要途径为：减小冲裁间隙、用压板压紧凹模面上的材料、对凸模下面的材料用顶板施加反向压力，此外，还要合理选择塔边、注意润滑等。
11. 减小塌角、毛刺和翘曲的主要方法有：尽可能采用合理间隙的下限值，保持模具刃口的锋利、合理选择塔边值、采用压料板和顶板等措施。
12. 冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。
13. 冲裁间隙过小时，将增大卸料力、推件力、冲裁力以及缩短模具寿命。
14. 合理间隙冲裁时，上下刃口处所产生的剪裂纹基本能重合，光亮带约占板厚的1/2～1/3左右，切断面的塌角、毛刺和斜度均较小，完全可以满足一般冲裁件的要求。
15. 间隙过小时，出现的毛刺比合理间隙时的毛刺高一些，但易去除，而且断面的斜度和塌角小，在冲裁件的切断面上形成二次光亮带。
16. 冲裁间隙越大，冲裁件断面光亮带区域越小，毛刺越大；断面上出现二次光亮带是因间隙太小而引起的。
第二章 第一节 冲裁过程变形分析
第一节 冲裁过程变形分析
一、冲裁过程冲裁变形过程可分为三个阶段：
第一阶段：弹性变形阶段(图2一la)
图2-1 冲裁变形过程
凸模与材料接触后，先将材料压平，继而凸模及凹模刃口压人材料中，由于弯矩M的作用，材料不仅产生弹性压缩且略有弯曲，随着凸模的继续压入，材料在刃口部分所受的应力逐渐增大，直到h1深度时，材料内应力达到弹性极限，此为材料的弹性变形阶段。
图 2-2 凸模压力与冲裁过程
A—压平材料之应力 OC—弹性区域 B—材料弹性变形之应力
CD—塑性区域 C—屈服应力 E—整个板厚被切断 D—材料最大强度
第二阶段：塑性变形阶段(图2—1b)凸模继续压人，压力增加，材料 内的应力达到屈服点，产生塑性变形。随着塑性变形程度的增大，材料内部的拉应力和弯矩随之增大，变形区材料硬化加剧，当压入深度达到h2时，刃口附近材料的应力值达到最大值，此为塑性变形阶段。
第三阶段：断裂阶段(图2一1c)
凸模压入深度达到h3时，先后在凹、凸模刃口侧面产生裂纹，裂纹产生后沿最大切应力方向向材料内层发展，当凹、凸模刃口处的裂纹相遇重合时，材料便被切断分离。
冲裁变形的三个阶段，可以在剪切曲线图中得到验证，如图2—2所示。料厚为4.8mm。
板料切断后，冲裁件与孔断面的形状，如图2—3所示。现将切断面各部分加以说明。
图2—3中的口塌角约为5％t，t为板料厚度。它是凸模压人材料时，刃口附近的材料被牵连拉入变形的结果：b为光亮带，约为1/3t，其表面光滑，断面质量最 佳；c为剪裂带，约为62％t，表面倾斜且粗糙；d为毛刺，其高度约为(5％～l0％)t，它是在出现裂纹时形成的。
二、变形过程力学分析
在无压边装置冲裁时，材料所受外力如图2—4所示。主要包括：
pF、dF——凸、凹模对板材的垂直作用力；
21FF、——凸、凹模对板材的侧压力；
第二章 冲裁模的结构与设计
一、课题:Task
第二章 冲裁模的结构和设计
Chapter Two Blanking die’s structure and design
二、目的要求:Intention and request
1． 掌握了解冲裁模的冲裁工艺及基本知识。
2． 清楚了解冲裁过程分析并能够掌握冲裁件的质量分析。
3． 掌握冲裁间隙的计算、分析及使用。
三、重点、难点和突破的方法: Important points、difficulty points and
breach methods
冲裁工艺。 Blanking technique.典型冲裁模结构。 Typical blanking die’s
constructer.
冲裁模主要零部件的结构分析和标准的选用。The constructer analysis and
standards’ selection of blanking die’s important components.
冲裁模设计要点the important points of blanking die’s design.
四、复习提问：Review and question
1、 模具间隙正常时，金属板料的冲裁变形过程大致可分为哪三个变形阶段？Where has 3 phases the metal sheet matal’s blanking distortion
procedure，when the mould gap is normal.
2、 在正常的冲裁工作条件下，冲裁件断面具有哪四个明显特征区？
Where has four evident earmark zone’s blanking piece’s sever, At the normal
conditions of blanking work.
五、教具：Teaching aid
多媒体 multimedia
第二章冲裁工艺及冲裁模设计复习题
第二章 冲裁工艺及冲裁模设计 复习题
一 . 填空题
1 ?? 冲裁既可以直接冲制 _________________ ，又可以为其他 _________________ 制备毛坯。
2 ?? 从广义来说，利用冲模使材料 _________________ 叫冲裁。它包括 _______________ 、______________ 、
_________________ 、 _________________ 、等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指
_________________ 和
_________________ 工序。
3 ?? 冲裁根据变形机理的不同，可分为 _________________ 和 _________________ 。
4 ?? 冲裁变形过程大致可分为 _________________ 、 _________________ 、 _________________ 三个阶段。
5 ?? 冲裁件的切断面由 _________________ 、 _________________ 、 _________________ 、
______________
四个部分组成。
6 ?? 圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料 _________________ 的结果。
7 ?? 光亮带是紧挨圆角带并与 _________________ 的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料
，使其受到________________ 和 _________________ 的作用而形成的。
8 ?? 冲裁毛刺是在刃口附近的侧面上材料出现 _________________ 时形成的。
9 ?? 塑性差的材料，断裂倾向严重， _________________ 增宽，而 _________________ 所占比例较少，毛刺和
圆角带 _____；反之，塑性好的材料，光亮带 _________________ 。
第二章 第八节 精密冲裁方法
第八节 精密冲裁方法
用普通冲裁所得到的工件，剪切面上有塌角、断裂面和毛刺，还带有明显的锥度，表面粗糙度仪为Ra值12.5～6.3m，同时制件尺寸精度较低，一般为ITl0~ITll，在通常情况下，已能满足零件的技术要求。当要求冲裁件的剪切面作为工作表面或配合表面时，采用一般冲裁工艺不能满足零件的技术要求，这时，必须采用提高冲裁件质量和精度的精密冲裁方法。
精密冲裁是通过改进模具来提高制件精度，改善断面质量的。其尺寸精度可达IT8~IT9(级)，断面粗糙度Ra值为1.6～0.4m，断面垂直度可。达89/030或更佳。精密冲裁主要有整修、光洁冲裁、负间隙冲裁、小间隙圆角刃口冲裁、上下冲裁、对向凹模冲裁、精冲等。
一、 精密冲裁的几种工艺方
二、 见表2-39
表2—39 精密冲裁的几种工艺
工艺名称 简图 方法要点 主要优缺点
整修
切去冲裁坯料的断裂面，整修模的单边间隙为0.006~0.01mm或负间隙，整修余量的最佳值因材料而定。一般为材料的4%~7%。 断面平滑，尺寸精度高，塌角和毛刺小。定位要求高，自动化比较困难，生产率低于精冲。
挤光
锥面凹模挤光余量单边小于0.04~0.06mm凸、凹模间隙一般取（0.1~0.2）t(t—料厚) 质量低于整修和精冲，只适用于软材料，效率低于精冲
负间隙冲裁
凸模尺寸大于凹模尺寸（0.05~0.3）t，凹模圆角（0.05~0.1）t(t—料厚) 工件较光洁、适用于软的有色金属及合金软钢等 小间隙圆角刃口冲裁
间隙小于0.02，落料凹模刃口圆角半径与冲孔凸模圆角半径均为0.1 t 能比较简便的得到平整的冲裁断面，塌角和毛刺较大
上下冲裁
第一步（压凸）
凸模压入深度（0.15~0.30）t(t—料厚)
第二步
反向分离工件 上下侧无毛刺，仍有毛刺和塌角，动作复杂
对相凹模冲裁
凸凹模
突起高度（1~1.2）t
突起平顶高度t（0.3~0.4）t
冲裁工艺标准及其冲裁模设计复习材料题
#+
第二章 冲裁工艺及冲裁模设计 复习题
一 . 填空题
1 • 冲裁既可以直接冲制 _________________ ，又可以为其他 _________________ 制备毛坯。
2 • 从广义来说，利用冲模使材料 _________________ 叫冲裁。它包括 _______________ 、______________ 、
_________________ 、 _________________ 、等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指 _________________ 和
_________________ 工序。
3 • 冲裁根据变形机理的不同，可分为 _________________ 和 _________________ 。
4 • 冲裁变形过程大致可分为 _________________ 、 _________________ 、 _________________ 三个阶段。
5 • 冲裁件的切断面由 _________________ 、 _________________ 、 _________________ 、 ______________
四个部分组成。
6 • 圆角带是由于冲裁过程中刃口附近的材料 _________________ 的结果。
7 • 光亮带是紧挨圆角带并与 _________________ 的光亮部分，它是在塑性变形过程中凸模与凹模挤压切入材料
，使其受到________________ 和 _________________ 的作用而形成的。
8 • 冲裁毛刺是在刃口附近的側面上材料出现 _________________ 时形成的。
9 • 塑性差的材料，断裂倾向严重， _________________ 增宽，而 _________________ 所占比例较少，毛刺和
圆角带 _____；反之，塑性好的材料，光亮带 _________________ 。