冲压工艺学第二章
冲压工艺学第二章
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2020/7/4
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第二章 冲裁
剪切区的应力状态分析
A点——凸模下压引起轴向拉应力σ3。板料弯曲与凸模侧压力引起径向压应力σ1， 切向应力σ2为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力
B点——凸模下压与板料弯曲引起的三向压缩应力。 C点——沿纤维方向为拉应力σ1，垂直于纤维方向为压应力σ3。 D点——凹模挤压板料产生轴向压应力σ3，板料弯曲引起径向拉引力σ1和切向
＜1mm
（8%~10%）t
硬材料
1~3mm
（11%~17%）t
3~5mm
（17%~25%）t
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表2-2 冲裁模合理间 隙值（经验值）
第二章 冲裁
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第三章 冲裁
13 I、II、III分指冲裁件断面质量、尺寸精度要求级别高、中、低
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第二章 冲裁
凸模和凹模的制造公差，主要与冲裁件的精度和形状有关。一般比冲裁 件的精度高2～3级，如果对刃口精度要求过高，势必增加模具制造成本 和难度，生产周期长；如果对刃口精度要求过低，冲制的零件不合格。 其零件精度与模具制造精度的关系如下表2-3所示。如零件仅为名义尺寸， 即未标注公差，对非圆形件按国家标准IT14处理，而冲模制造公差可按 IT11级选取；对于圆形件，一般可按IT6～IT7精度制造模具。
(1)当冲裁件断面质量要求不高时，在合理的间隙范围内，应尽量取较 大的间隙，从而有利于延长模具寿命，降低冲裁力、推件力、卸料力。
(2)当冲裁件质量要求高时，在合理间隙范围内，应尽量取较小值，这 样尽管模具寿命有所降低，但保证了零件的冲裁质量。
在设计冲模时，一般取Zmin作为初始间隙，主要是考虑模具工作一段时 间之后，要进行刃磨。修磨后会使间隙增大，使Zmin向Zmax过渡。所以，为 了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，降低生产 成本，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。
3）间隙对冲裁力的影响
， 当间隙小于或大于合理间隙时：冲裁力F↑ 上、下模裂纹不重合，剪切
力冲阶段性下降。
4）间隙对模具寿命的影响。
提高模具寿命一般采用较大的模具间隙，若采用较小间隙，就必须提高模
具的硬度与模具制造光洁度、精度，改善润滑条件，以减少磨损。
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第二章 冲裁
在长期的研究中发现影响的规律各不相同。能同时满足冲裁件断面质量最佳、尺寸精 度最高、寿命最长、冲裁力最小等各方面要求。在实际生产中，间隙的选用主要考虑 降低冲裁力和模具寿命这两个主要因素，它与生产成本和产品质量密切相关。因此， 并不存在一个绝对合理的间隙值，只能给出一个合理的间隙范围供选择。
影响冲裁件质量的因素有： 1）凸凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口尺寸状态。 2）模具结构与制造精度，材料性质等。
间隙值大小与均匀程度起主要因素。
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第二章 冲裁
1.间隙对冲裁件质量的影响
主要影响因素： 1）间隙对切断面质量的影响；
间隙过小：将产生二次剪切，出现挤长毛刺，制件中部留有撕裂带，制件 穹弯小，断面垂直。
2.合理间隙的确定方法：
1）理论确定法：
C (t h 0) tg t(1 h 0t) tg
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第二章 冲裁
2）经验确定法：
一般情况采用双面间隙：Zmt
材料种类 材料厚度（t） 双面间隙（Z）
＜1mm
（6%~8%）t
软材料
1~3mm
（10%~15%）t
3~5mm
（15%~20%）t
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第二章 冲裁
分离过程的四个阶段，使冲裁件断面明显分为四个部分：
a －塌角； b－光亮带；c－剪裂带；d－毛刺
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第二章 冲裁
2.2 模具间隙
模具间隙是指：凸凹模刃口间缝隙的距离，用符号c表示，称 为单面间隙。而双面间隙用Z表示。 间隙对冲裁件的质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。
表2-3 冲模制造精度与冲裁件尺寸精度之间的关系Biblioteka 142020/7/4
第二章 冲裁
表2-4 非金属材料冲裁模初始双面间隙
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第二章 冲裁
3 合理间隙的选择原则
生产实践证明，冲裁间隙取小值时，冲裁件的断面质量较好。间隙过 小会增大冲裁力和退料力，降低模具使用寿命。因此，在选择冲裁间隙时， 应综合考虑各方面因素：
3） 考虑到冲模的磨损，落料凹模刃口尺寸应靠近落料件公差范 围内的最小尺寸，冲孔凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内的最 大尺寸。
4）凸凹模间隙取最小合理间隙
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第二章 冲裁
当凸模与凹模分开加工时，其公差应保证有如下关系：
p d Zmax Zmin或 p0.4(ZmaxZmi)n或 d0.6(Zma x Zmi)n
拉应力σ2。 E点——凸模下压引起轴向拉应力σ3，板料弯曲引起拉应力与凹模侧压力引 起的压应力合成产生应力σ1与σ2，该合成应力可能为拉应力，可能为压应力。
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第二章 冲裁
2.变形过程
模具间隙正常时，金属材料的冲裁过程可分四个阶段： 弹性变形阶段：板料产生弹性压缩、弯曲和拉伸等变形； 塑性变形阶段：板料的应力达到屈服极限，板料开始产生塑性剪切变形； 萌生裂纹阶段：当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，产生微裂纹。 断裂分离阶段：已成形裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸，呈楔形状发展。
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第二章 冲裁
间隙过大：材料弯曲与拉伸增大，拉应力增大，材料易被撕裂，塌角（圆 角带）与撕裂斜度都增大，毛刺大而厚。
间隙适中：制件断面有一定斜度，比较平直，光洁，毛刺很小，且冲裁力 小。
2）间隙对尺寸精度的影响 间隙过大时：材料所受拉伸作用增加，冲裁后使落料尺寸小于凹模尺寸，
冲孔孔径大于凸模直径。 间隙过小时：挤压力增大，冲裁后使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。
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第二章 冲裁
2.3 凸凹模刃口尺寸确定与计算
凸凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素。必
须考虑到光亮带尺寸决定制件尺寸和模具在使用中的磨损。
1.决定模具刃口尺寸及制造公差应遵循的依据和原则 1）冲孔件尺寸决定于凸模尺寸，设计冲孔模时应以凸模为基准， 间隙取在凹模上。
2）落料件尺寸决定于凹模尺寸，设计落料模时应以凹模为基准， 间隙取在凸模上。
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第二章 冲裁
剪切区的应力状态分析
A点——凸模下压引起轴向拉应力σ3。板料弯曲与凸模侧压力引起径向压应力σ1， 切向应力σ2为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力
B点——凸模下压与板料弯曲引起的三向压缩应力。 C点——沿纤维方向为拉应力σ1，垂直于纤维方向为压应力σ3。 D点——凹模挤压板料产生轴向压应力σ3，板料弯曲引起径向拉引力σ1和切向
＜1mm
（8%~10%）t
硬材料
1~3mm
（11%~17%）t
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（17%~25%）t
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表2-2 冲裁模合理间 隙值（经验值）
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第三章 冲裁
13 I、II、III分指冲裁件断面质量、尺寸精度要求级别高、中、低
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第二章 冲裁
凸模和凹模的制造公差，主要与冲裁件的精度和形状有关。一般比冲裁 件的精度高2～3级，如果对刃口精度要求过高，势必增加模具制造成本 和难度，生产周期长；如果对刃口精度要求过低，冲制的零件不合格。 其零件精度与模具制造精度的关系如下表2-3所示。如零件仅为名义尺寸， 即未标注公差，对非圆形件按国家标准IT14处理，而冲模制造公差可按 IT11级选取；对于圆形件，一般可按IT6～IT7精度制造模具。
(1)当冲裁件断面质量要求不高时，在合理的间隙范围内，应尽量取较 大的间隙，从而有利于延长模具寿命，降低冲裁力、推件力、卸料力。
(2)当冲裁件质量要求高时，在合理间隙范围内，应尽量取较小值，这 样尽管模具寿命有所降低，但保证了零件的冲裁质量。
在设计冲模时，一般取Zmin作为初始间隙，主要是考虑模具工作一段时 间之后，要进行刃磨。修磨后会使间隙增大，使Zmin向Zmax过渡。所以，为 了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，降低生产 成本，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。
3）间隙对冲裁力的影响
， 当间隙小于或大于合理间隙时：冲裁力F↑ 上、下模裂纹不重合，剪切
力冲阶段性下降。
4）间隙对模具寿命的影响。
提高模具寿命一般采用较大的模具间隙，若采用较小间隙，就必须提高模
具的硬度与模具制造光洁度、精度，改善润滑条件，以减少磨损。
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第二章 冲裁
在长期的研究中发现影响的规律各不相同。能同时满足冲裁件断面质量最佳、尺寸精 度最高、寿命最长、冲裁力最小等各方面要求。在实际生产中，间隙的选用主要考虑 降低冲裁力和模具寿命这两个主要因素，它与生产成本和产品质量密切相关。因此， 并不存在一个绝对合理的间隙值，只能给出一个合理的间隙范围供选择。
影响冲裁件质量的因素有： 1）凸凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口尺寸状态。 2）模具结构与制造精度，材料性质等。
间隙值大小与均匀程度起主要因素。
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第二章 冲裁
1.间隙对冲裁件质量的影响
主要影响因素： 1）间隙对切断面质量的影响；
间隙过小：将产生二次剪切，出现挤长毛刺，制件中部留有撕裂带，制件 穹弯小，断面垂直。
2.合理间隙的确定方法：
1）理论确定法：
C (t h 0) tg t(1 h 0t) tg
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2）经验确定法：
一般情况采用双面间隙：Zmt
材料种类 材料厚度（t） 双面间隙（Z）
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软材料
1~3mm
（10%~15%）t
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（15%~20%）t
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第二章 冲裁
分离过程的四个阶段，使冲裁件断面明显分为四个部分：
a －塌角； b－光亮带；c－剪裂带；d－毛刺
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第二章 冲裁
2.2 模具间隙
模具间隙是指：凸凹模刃口间缝隙的距离，用符号c表示，称 为单面间隙。而双面间隙用Z表示。 间隙对冲裁件的质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。
表2-3 冲模制造精度与冲裁件尺寸精度之间的关系Biblioteka 142020/7/4
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表2-4 非金属材料冲裁模初始双面间隙
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第二章 冲裁
3 合理间隙的选择原则
生产实践证明，冲裁间隙取小值时，冲裁件的断面质量较好。间隙过 小会增大冲裁力和退料力，降低模具使用寿命。因此，在选择冲裁间隙时， 应综合考虑各方面因素：
3） 考虑到冲模的磨损，落料凹模刃口尺寸应靠近落料件公差范 围内的最小尺寸，冲孔凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内的最 大尺寸。
4）凸凹模间隙取最小合理间隙
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第二章 冲裁
当凸模与凹模分开加工时，其公差应保证有如下关系：
p d Zmax Zmin或 p0.4(ZmaxZmi)n或 d0.6(Zma x Zmi)n
拉应力σ2。 E点——凸模下压引起轴向拉应力σ3，板料弯曲引起拉应力与凹模侧压力引 起的压应力合成产生应力σ1与σ2，该合成应力可能为拉应力，可能为压应力。
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第二章 冲裁
2.变形过程
模具间隙正常时，金属材料的冲裁过程可分四个阶段： 弹性变形阶段：板料产生弹性压缩、弯曲和拉伸等变形； 塑性变形阶段：板料的应力达到屈服极限，板料开始产生塑性剪切变形； 萌生裂纹阶段：当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，产生微裂纹。 断裂分离阶段：已成形裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸，呈楔形状发展。
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第二章 冲裁
间隙过大：材料弯曲与拉伸增大，拉应力增大，材料易被撕裂，塌角（圆 角带）与撕裂斜度都增大，毛刺大而厚。
间隙适中：制件断面有一定斜度，比较平直，光洁，毛刺很小，且冲裁力 小。
2）间隙对尺寸精度的影响 间隙过大时：材料所受拉伸作用增加，冲裁后使落料尺寸小于凹模尺寸，
冲孔孔径大于凸模直径。 间隙过小时：挤压力增大，冲裁后使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。
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第二章 冲裁
2.3 凸凹模刃口尺寸确定与计算
凸凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素。必
须考虑到光亮带尺寸决定制件尺寸和模具在使用中的磨损。
1.决定模具刃口尺寸及制造公差应遵循的依据和原则 1）冲孔件尺寸决定于凸模尺寸，设计冲孔模时应以凸模为基准， 间隙取在凹模上。
2）落料件尺寸决定于凹模尺寸，设计落料模时应以凹模为基准， 间隙取在凸模上。
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ZY-冲压工艺学.doc
绪论内容简介：本章讲述冲压及模具的概念；冲压的特点、发展及应用，冲压工序的分类及基本冲压工序。
学习目的与要求：1、掌握冲压及模具的概念；2、了解冲压冲压的特点、发展及应用；3、掌握冲压工序的分类，认识基本冲压工序。
重点：冲压及模具的概念、冲压的特点、发展及应用，冲压工序的分类。
难点：冲压基本工序。
1.1 冲压的概念1.1.1 冲压冲压：在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。
因为通常使用的材料为板料，故也常称为板料冲压。
冲压成形产品示例一——日常用品：易拉罐、餐盘、垫圈等。
冲压成形产品示例二——兵器产品：子弹壳等。
冲压成形产品示例三——高科技产品：汽车覆盖件、飞机蒙皮等。
1.1.2 冲模冲压模具：将材料加工成所需冲压件的一种工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）1.1.2 冲压生产的三要素：冲压生产的三要素：合理的冲压工艺、先进的模具、高效的冲压设备1.2 冲压加工特点与应用1.2.1 冲压加工的特点（1）生产率高、操作简单。
高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。
（2）一般无需进行切削加工，节约原料、节省能源。
（3）冲压件的尺寸公差由冲模来保证，产品尺寸稳定、互换性好。
“一模一样”（4）冲压产品壁薄、量轻、刚度好，可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。
局限性：由于冲模制造是单件小批量生产，精度高，是技术密集型产品，制造成本高。
因此，冲压生产只适应大批量生产。
1.2.2 冷冲压的应用由于冷冲压在技术上和经济上的特别之处，因而在现代工业生产中占有重要的地位。
在汽车、拖拉机、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品。
如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门板，电子电器上的金属零件，枪炮弹壳等等。
据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中占到约90%。
冲压工艺培训资料
4.日本冷轧碳素薄钢板适用牌号：SPCC、SPCD、SPCE符号：S-钢（Steel）、P-板（Plate）、 C-冷轧（cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压级（Draw）、E-深冲级 （Elongation）热处理状态：A—退火、S-退火+平整、8—（1/8）的硬质、4—（1/4）的硬 质、2—（1/2）的硬质、1—硬质。
Байду номын сангаас
5.国冷轧碳素薄钢板适用牌号：st12、st13、st14、st15、st14-T符号：ST-钢（Steel）、12-普 通级冷轧薄钢板、13-冲压级冷轧薄钢板、14-深冲级冷轧薄钢板、15-特深冲级冷轧薄钢板、 14-T-超级冷轧薄钢板。表面质量：FC-高级的精整表面，FB-较高级的精整表面。表面结构： b-特别光滑、g-平滑、m-无光泽、r-粗糙。标记：产品名称（钢板或钢带）、本产品标准号、 表面质量代号、拉延级别（仅对St14、St14-T、St15）、表面结构、边缘状态（切边EC，不切 边EM）、产品规格及尺寸、外形精度（厚度和/或宽度、长度、不平度）。标记示例：钢板、 标准号Q/BQB403，牌号St14，表面结构为特别平滑（b），表面质量为FC，切边（EC）， 厚度0.8mm，A级精度、宽度1200mm，A级精度，长度2000mm，A级精度，不平度为PF.B 精度，标记为：Q/BQB403St14-FC-ZF-b钢板EC：0.8A×1200A×2000A-PF.B产地：
（2）、屈强比σs/σb屈强比小，即σs值小而σb值大，容易产生塑性变形而不易产生拉裂。
（3）、伸长率δ一般地说，伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的主要
（4）、硬化指数n单向拉伸硬化曲线可写成σ=Kε，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性 变形中材料的硬化程度n偏大时，说明在变形中材料加工硬化严重。
Байду номын сангаас
5.国冷轧碳素薄钢板适用牌号：st12、st13、st14、st15、st14-T符号：ST-钢（Steel）、12-普 通级冷轧薄钢板、13-冲压级冷轧薄钢板、14-深冲级冷轧薄钢板、15-特深冲级冷轧薄钢板、 14-T-超级冷轧薄钢板。表面质量：FC-高级的精整表面，FB-较高级的精整表面。表面结构： b-特别光滑、g-平滑、m-无光泽、r-粗糙。标记：产品名称（钢板或钢带）、本产品标准号、 表面质量代号、拉延级别（仅对St14、St14-T、St15）、表面结构、边缘状态（切边EC，不切 边EM）、产品规格及尺寸、外形精度（厚度和/或宽度、长度、不平度）。标记示例：钢板、 标准号Q/BQB403，牌号St14，表面结构为特别平滑（b），表面质量为FC，切边（EC）， 厚度0.8mm，A级精度、宽度1200mm，A级精度，长度2000mm，A级精度，不平度为PF.B 精度，标记为：Q/BQB403St14-FC-ZF-b钢板EC：0.8A×1200A×2000A-PF.B产地：
（2）、屈强比σs/σb屈强比小，即σs值小而σb值大，容易产生塑性变形而不易产生拉裂。
（3）、伸长率δ一般地说，伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的主要
（4）、硬化指数n单向拉伸硬化曲线可写成σ=Kε，其中指数n即为硬化指数，表示在塑性 变形中材料的硬化程度n偏大时，说明在变形中材料加工硬化严重。
冲压工艺学(冲裁)
概括计算原则如下： 概括计算原则如下：
1、 依据 落料 —— 由凹模决定 冲孔 —— 由凸模决定 2、考虑磨损问题 落料时， 落料时，凹模为工件的最小尺寸 冲孔时， 冲孔时，凸模为工件的最大尺寸 3、制模精度 模具精度比零件的精度高2 模具精度比零件的精度高2 ～ 3级，即： 1/3） δ模 =（1/4 ～ 1/3）△件
§2-1 冲裁变形机理
一、冲裁变形过程 二、冲裁力与凸模行程之间的关系曲线 冲裁件（ 三、冲裁件（孔）的冲切断面
一、冲裁变形过程
1、弹性变形阶段：材料内压力达到弹性极 弹性变形阶段： 限小于屈服极限。 限小于屈服极限。 特点：挤入部位形成圆角，材料略微弯曲。 特点：挤入部位形成圆角，材料略微弯曲。 ---形成圆角带 形成圆角带。 ---形成圆角带。
§2-2 冲裁间隙值的确定
冲裁间隙： 冲裁间隙：凸凹模刃口工作部分同位尺寸 差称为冲裁间隙(Z) (Z)。 差称为冲裁间隙(Z)。 最小合理间隙值用于设计制造模具， 最小合理间隙值用于设计制造模具，最大 合理间隙用于控制模具寿命。 合理间隙用于控制模具寿命。因此目前 模具制造难点之一就是保证合理均匀的 模具间隙。 模具间隙。 实际间隙是模具制造完成后使用一段时间 后实际度量间隙值。 后实际度量间隙值。
1、理论计算法
Z/2=(tZ/2=(t-h0)*tgβ => Z=2t(1Z=2t(1-h0/t)tgβ
令 K= 2(1-h0/t)tgβ 2(1得： Z = Kt 其中K 其中K值与材料有关
β h0
dp Z/2 Dd t
断裂时剪切深度； h0: 断裂时剪切深度； 刃口尖点连线与垂线之间的夹角； β：刃口尖点连线与垂线之间的夹角； 由于测试技术的限制， 由于测试技术的限制，h0与β之值还不 能准确测定，所以大多采用—— 能准确测定，所以大多采用 经验确定间隙的方法
冲压工艺学 LN
冲压工艺学第二章_218
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第二章 冲裁
剪切区的应力状态分析
A点——凸模下压引起轴向拉应力σ3。板料弯曲与凸模侧压力引起径向压应力σ1， 切向应力σ2为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力
B点——凸模下压与板料弯曲引起的三向压缩应力。 C点——沿纤维方向为拉应力σ1，垂直于纤维方向为压应力σ3。 D点——凹模挤压板料产生轴向压应力σ3，板料弯曲引起径向拉引力σ1和切向
(1)当冲裁件断面质量要求不高时，在合理的间隙范围内，应尽量取较 大的间隙，从而有利于延长模具寿命，降低冲裁力、推件力、卸料力。
(2)当冲裁件质量要求高时，在合理间隙范围内，应尽量取较小值，这 样尽管模具寿命有所降低，但保证了零件的冲裁质量。
在设计冲模时，一般取Zmin作为初始间隙，主要是考虑模具工作一段时 间之后，要进行刃磨。修磨后会使间隙增大，使Zmin向Zmax过渡。所以，为 了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，降低生产 成本，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。
2.合理间隙的确定方法：
1）理论确定法：
C (t h 0) tg t(1 h 0t) tg
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第二章 冲裁
2）经验确定法：
一般情况采用双面间隙：Zmt
材料种类 材料厚度（t） 双面间隙（Z）
＜1mm
（6%~8%）t
软材料
1~3mm
（10%~15%）t
3~5mm
（15%~20%）t
3） 考虑到冲模的磨损，落料凹模刃口尺寸应靠近落料件公差范 围内的最小尺寸，冲孔凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内的最 大尺寸。
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第二章 冲裁
剪切区的应力状态分析
A点——凸模下压引起轴向拉应力σ3。板料弯曲与凸模侧压力引起径向压应力σ1， 切向应力σ2为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力
B点——凸模下压与板料弯曲引起的三向压缩应力。 C点——沿纤维方向为拉应力σ1，垂直于纤维方向为压应力σ3。 D点——凹模挤压板料产生轴向压应力σ3，板料弯曲引起径向拉引力σ1和切向
(1)当冲裁件断面质量要求不高时，在合理的间隙范围内，应尽量取较 大的间隙，从而有利于延长模具寿命，降低冲裁力、推件力、卸料力。
(2)当冲裁件质量要求高时，在合理间隙范围内，应尽量取较小值，这 样尽管模具寿命有所降低，但保证了零件的冲裁质量。
在设计冲模时，一般取Zmin作为初始间隙，主要是考虑模具工作一段时 间之后，要进行刃磨。修磨后会使间隙增大，使Zmin向Zmax过渡。所以，为 了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，降低生产 成本，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。
2.合理间隙的确定方法：
1）理论确定法：
C (t h 0) tg t(1 h 0t) tg
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第二章 冲裁
2）经验确定法：
一般情况采用双面间隙：Zmt
材料种类 材料厚度（t） 双面间隙（Z）
＜1mm
（6%~8%）t
软材料
1~3mm
（10%~15%）t
3~5mm
（15%~20%）t
3） 考虑到冲模的磨损，落料凹模刃口尺寸应靠近落料件公差范 围内的最小尺寸，冲孔凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内的最 大尺寸。
冲压工艺与模具设计-第二章PPT课件
Page 16
图2.48 无侧压装置时条料宽度的确定
Page 17
2.4.5 排样图
排样图是排样设计的最终表达形式。 排样图是编制冲压工艺与设计模具的重要 工艺文件。一张完整的模具装配图必须在 其右上角画出冲裁件图及排样图。在排样 图上应标注条料宽度及其公差、送料步距
及搭边a、a1值，如图2.50所示。
33mm
获得冲裁件数 2 752件 2 852件 3 168件 3 185件 3 655件
Page 3
2.4.1 排样原则
① 提高材料利用率η。
② 使工人操作方便、安全，减轻工人 的劳动强度。
③ 使模具结构简单、模具寿命较高。 ④ 排样应保证冲裁件的质量。
Page 4
2.4.2 排样方法
根据条料上的材料是否被全部利用， 有无废料产生，排样方法可以分为以下几 种。
① 补偿条料的剪裁误差、送料步距误 差以及补偿因条料与导料板之间的间隙所 造成的送料歪斜误差。若没有搭边则可能 发生工件缺角、缺边或尺寸超差等废品。
Page 8
② 使凸、凹模刃口双边受力。由于搭 边的存在，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮 廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏， 模具寿命与工作断面质量都能提高。
2.4
冲裁件的排样
2.5
冲裁力和模具压力中心
2.6
冲裁件质量分析
2.8 冲裁凸模和凹模工作部分尺寸的计算
Page 1
2.4 冲裁件的排样
Page 2
表2.4
材料利用情况比较
方案 1 2 3 4 5
排法 直排
斜对排 直对排 直对排 工件改形后直排
条料宽度 33mm
30.5mm 19.5mm 15.5mm
冲压工艺学知识要点
3. n值、r值与成形性能的关系
第二章 冲裁工艺与模具设计
1冲裁变形分离过程大致可分为3个阶段。 弹性变形阶段, 塑性变形阶段,断裂分离阶段 2冲裁断面可明显地分成4个特征区， 即圆角带、光亮带、断裂带和毛刺 3降低冲裁力的方法:阶梯凸模冲裁, 斜刃口冲裁 4凸模侧面的磨损最大，是因为从凸模上卸料，长 距离摩擦加剧了侧面的磨损. 5确定合理间隙的理论计算法依据主要是：在合理 间隙情况下冲裁时，材料在凸、凹模刃口产生 的裂纹成直线会合.
8.模具工作部分尺寸及公差的计算方法可 分为两类。 ⑴.凸模与凹模分开加工 是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种 方法适用于圆形或形状简单的工件 ⑵.凸模和凹模配合加工 对于冲制形状复杂或薄板制件的模具，其凸、 凹模往往采用配合加工的方法。 9.搭边―排样中相邻两工件之间的余料或工件与 条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补 偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料 步距误差、送料歪斜误差等而冲裁出的废品。
6. 冲裁模刃口尺寸确定
(1)落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取 接近或等于制件的最小极限尺寸，凸模刃口的 标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。 (2)冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取 接近或等于制件的最大极限尺寸，凹模刃口的 标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。 7.“入体”原则 是指标注工件尺寸公差时应向材 料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零， 只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正 公差。
第四章
拉深工艺与模具设计
1.拉深 是利用模具使平板毛坯变成为开口的空心零件的 冲压加工方法。 2.拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是： 底部略为变薄，但基本上等于原毛坯的厚度； 壁部上段增厚，越靠上缘增厚越大； 壁部下段变薄，越靠下部变薄越多； 壁部向底部转角稍上处，则出现严重变薄，甚至断裂。 3.毛坯划分为5个区域： ⑴．平面凸缘区(｜σ 1｜＝｜σ 3｜，有R＝0．61Rt), ⑵. 凸缘圆角区, ⑶．筒壁区, ⑷．底部圆角区, ⑸．筒底部分
第二章 冲裁工艺与模具设计
1冲裁变形分离过程大致可分为3个阶段。 弹性变形阶段, 塑性变形阶段,断裂分离阶段 2冲裁断面可明显地分成4个特征区， 即圆角带、光亮带、断裂带和毛刺 3降低冲裁力的方法:阶梯凸模冲裁, 斜刃口冲裁 4凸模侧面的磨损最大，是因为从凸模上卸料，长 距离摩擦加剧了侧面的磨损. 5确定合理间隙的理论计算法依据主要是：在合理 间隙情况下冲裁时，材料在凸、凹模刃口产生 的裂纹成直线会合.
8.模具工作部分尺寸及公差的计算方法可 分为两类。 ⑴.凸模与凹模分开加工 是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸。此种 方法适用于圆形或形状简单的工件 ⑵.凸模和凹模配合加工 对于冲制形状复杂或薄板制件的模具，其凸、 凹模往往采用配合加工的方法。 9.搭边―排样中相邻两工件之间的余料或工件与 条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补 偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料 步距误差、送料歪斜误差等而冲裁出的废品。
6. 冲裁模刃口尺寸确定
(1)落料模先确定凹模刃口尺寸，其标称尺寸应取 接近或等于制件的最小极限尺寸，凸模刃口的 标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。 (2)冲孔模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应取 接近或等于制件的最大极限尺寸，凹模刃口的 标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。 7.“入体”原则 是指标注工件尺寸公差时应向材 料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零， 只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正 公差。
第四章
拉深工艺与模具设计
1.拉深 是利用模具使平板毛坯变成为开口的空心零件的 冲压加工方法。 2.拉深件各部分的厚度是不一致的。一般是： 底部略为变薄，但基本上等于原毛坯的厚度； 壁部上段增厚，越靠上缘增厚越大； 壁部下段变薄，越靠下部变薄越多； 壁部向底部转角稍上处，则出现严重变薄，甚至断裂。 3.毛坯划分为5个区域： ⑴．平面凸缘区(｜σ 1｜＝｜σ 3｜，有R＝0．61Rt), ⑵. 凸缘圆角区, ⑶．筒壁区, ⑷．底部圆角区, ⑸．筒底部分
冲压工艺与模具设计课件(第二篇)
3.1.1 冲裁过程板料受力情况分析
凸模 板料 凹模 凸模 板料
凹模
模具与板料开始接触瞬间
冲裁过程中
Байду номын сангаас
3.1.2 冲裁变形过程
模具间隙合适时，冲裁变形过程可分为： 1.弹性变形阶段
2.塑性变形阶段
3.断裂分离阶段
1.弹性变形阶段
冲头刚接触板料的初始阶段，发生弹性变形。
初始塌角（圆角） 材料翘曲
第2篇 冲压工艺与模具设计
第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 冲裁工艺与模具设计 弯曲工艺与模具设计 拉深工艺与模具设计 成形工艺与模具设计 冲压模具设计方法及设计实例
第1页
第3章
3.1 3.2
冲裁工艺与模具设计
第2篇
冲裁变形过程分析 冲裁件质量分析及控制
3.3
3.4
冲裁工艺计算
冲裁工艺设计
的轮廓线相分离。 落料的目的是得到封闭轮廓线以内的部分。 冲孔的目的是得到封闭轮廓线以外的部分。
落料
冲孔
冲裁模—冲裁所使用的模具 冲裁模特点： 凸、凹模之间有间隙 刃口锋利
冲裁分类
根据冲裁变形机理的不同，冲裁可分为：
普通冲裁
精密冲裁 微冲裁
本章主要讨论普通冲裁
3.1 冲裁变形过程分析
５—粗大的毛刺
3.2.2 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刃口尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。
影响冲裁件尺寸精度的因素
（1）冲模的制造精度（模具零件加工和装配）
冲裁模的制造精度越高， 冲裁件的精度也越高。 （2）材料的性质 比较软的材料， 工件精度高。 硬的材料， 回弹量大，工件精度低。
凸模 板料 凹模 凸模 板料
凹模
模具与板料开始接触瞬间
冲裁过程中
Байду номын сангаас
3.1.2 冲裁变形过程
模具间隙合适时，冲裁变形过程可分为： 1.弹性变形阶段
2.塑性变形阶段
3.断裂分离阶段
1.弹性变形阶段
冲头刚接触板料的初始阶段，发生弹性变形。
初始塌角（圆角） 材料翘曲
第2篇 冲压工艺与模具设计
第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 冲裁工艺与模具设计 弯曲工艺与模具设计 拉深工艺与模具设计 成形工艺与模具设计 冲压模具设计方法及设计实例
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第3章
3.1 3.2
冲裁工艺与模具设计
第2篇
冲裁变形过程分析 冲裁件质量分析及控制
3.3
3.4
冲裁工艺计算
冲裁工艺设计
的轮廓线相分离。 落料的目的是得到封闭轮廓线以内的部分。 冲孔的目的是得到封闭轮廓线以外的部分。
落料
冲孔
冲裁模—冲裁所使用的模具 冲裁模特点： 凸、凹模之间有间隙 刃口锋利
冲裁分类
根据冲裁变形机理的不同，冲裁可分为：
普通冲裁
精密冲裁 微冲裁
本章主要讨论普通冲裁
3.1 冲裁变形过程分析
５—粗大的毛刺
3.2.2 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刃口尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。
影响冲裁件尺寸精度的因素
（1）冲模的制造精度（模具零件加工和装配）
冲裁模的制造精度越高， 冲裁件的精度也越高。 （2）材料的性质 比较软的材料， 工件精度高。 硬的材料， 回弹量大，工件精度低。
冲压工艺培训课件
冲压自动化可以提高劳动生产率，降低成本，还能够保证冲压生产中的人身 安全，从根本上改变冲压生产貌。因此，多年来，冲压生产自动化一直被认为是 冲压技术发展的重要方向。
早期的冲压生产自动化，主要是在一台冲压设备上，实现带料或条料自动送 料、自动出件和整理、废料的自动处理等。
由于冲压设备是非常简单的直线往复运动，冲压件的复杂形状是靠模具实现的 所以为实现冲压生产过程自动化，提供了一个十分有利的条件。
滚弯
沿直线有辊子实现板料的逐步弯曲加工，常用于各种容器直筒 部分的成形工序。
冲压工艺培训课件
第一章 冲压知识简介
3．冲压技术的发展
近数十年来，冲压生产技术取得了十分迅猛的发展。尤其是材料科学、计算 科学和现代力学劲，以致于近期出现了许多崭新的技术成果。
冲压工艺培训课件
第一章 冲压知识简介
扭弯
扭弯是将平直或局部平直工序件的一部分相对另一部分扭 一定角度的冲压工序。
拉弯
拉弯是在拉力及弯矩的共同作用下实现弯曲变形，使整个弯 横断面全部受拉伸应力的一种冲压工序。
拉深
拉深是将平直毛坯或工序件变为空心件，或者把空心件进 步改变形状和尺寸的一种冲压工序。拉深时主要依靠凸模以外 材料流入凹模而形成。
冲压工艺培训课件
第一章 冲压知识简介
4.冲压用原材料及其规格
4.1冲压常用板材及标准 4.1.1钢板、钢带
（1）钢铁产品牌号表示方法 国家标准规定，钢铁产品牌号表示方法总原则是：钢铁产品的命名采用汉语 拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字结合的方法表示。下表为常用钢号表示方 法的一些例子：
冲压工艺培训课件
据冲压工业界的统计，现在汽车工业中，冲压件的生产 总值，约占59%左右，图1中可见的汽车外表面零件，几乎 全部都是由冲压件所构成。从图2可明显地说明冲压件在日 常家庭生活用具方面所处的地位。
早期的冲压生产自动化，主要是在一台冲压设备上，实现带料或条料自动送 料、自动出件和整理、废料的自动处理等。
由于冲压设备是非常简单的直线往复运动，冲压件的复杂形状是靠模具实现的 所以为实现冲压生产过程自动化，提供了一个十分有利的条件。
滚弯
沿直线有辊子实现板料的逐步弯曲加工，常用于各种容器直筒 部分的成形工序。
冲压工艺培训课件
第一章 冲压知识简介
3．冲压技术的发展
近数十年来，冲压生产技术取得了十分迅猛的发展。尤其是材料科学、计算 科学和现代力学劲，以致于近期出现了许多崭新的技术成果。
冲压工艺培训课件
第一章 冲压知识简介
扭弯
扭弯是将平直或局部平直工序件的一部分相对另一部分扭 一定角度的冲压工序。
拉弯
拉弯是在拉力及弯矩的共同作用下实现弯曲变形，使整个弯 横断面全部受拉伸应力的一种冲压工序。
拉深
拉深是将平直毛坯或工序件变为空心件，或者把空心件进 步改变形状和尺寸的一种冲压工序。拉深时主要依靠凸模以外 材料流入凹模而形成。
冲压工艺培训课件
第一章 冲压知识简介
4.冲压用原材料及其规格
4.1冲压常用板材及标准 4.1.1钢板、钢带
（1）钢铁产品牌号表示方法 国家标准规定，钢铁产品牌号表示方法总原则是：钢铁产品的命名采用汉语 拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字结合的方法表示。下表为常用钢号表示方 法的一些例子：
冲压工艺培训课件
据冲压工业界的统计，现在汽车工业中，冲压件的生产 总值，约占59%左右，图1中可见的汽车外表面零件，几乎 全部都是由冲压件所构成。从图2可明显地说明冲压件在日 常家庭生活用具方面所处的地位。
第二章冲压工艺.pptx
开卷和校平属于汽车冲压工艺前板料预处理工艺，通常与剪切和下料工序 一道在生产线上完成。其工艺内容是将钢厂供应的卷筒板料进行开卷、整平后 按照冲压工艺要求剪断成一定尺寸规格的料坯。
常见板料开卷和下料参数
• 2、冲裁
冲裁是利用冲裁模使板料产生分离的一种冲压工艺，主要包括落料、冲孔、 切口、修边、剖切、切断等多种具体工序内容。 （1）影响冲裁件尺寸精度的主要因素 1）冲裁模的制造精度； 2）工件材料的力学性能； 3）工件的相对厚度； 4）冲裁模间隙； 5）冲裁件的尺寸与形状。
5、冲压工艺设计的一般程序 （1）分析冲压件的技术要求，查阅冲压工艺设计必需的原始资料； （2）分析零件的冲压工艺与相关零件的装配关系与装配要求； （3）进行必要的工艺分析和计算，选择一个较为合理的工艺方案； （4）确定模具结构形式； （5）选择冲压设备； （6）编写冲压工艺过程卡片； （7）绘制模具装配图和零件图，并完成必要的校核和审批程序； （8）编制冲模关键零件的加工工艺及相关说明； （9）编制冲模验收标准和使用管理规定。
第二章 冲压工艺
第一节 汽车冲压工艺的特点与地位
• 一、冲压技术在汽车制造业中的地位 冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法，这种加工方法通常是在冷态
下进行的，所以又称冷冲压，只有当板料超过一定厚度或者为超强钢板时，才有可能 采用热冲压。
冲压工艺的主要优点： 1、在模具的作用下，可以批量获得精度高度一致的产品，提高零件制造的互换
二、汽车冲压用钢板系列
三、冲压材料的成形性能
1、深拉延成形 2、胀形—深拉成形 3、浅拉延成形 4、弯曲成形 5、翻边成形
冲压成形类别与性能指标的关系
第三节 汽车冲压工艺设计
• 一、冲压工艺设计的基本内容与要求 1、冲压工艺方案设计
常见板料开卷和下料参数
• 2、冲裁
冲裁是利用冲裁模使板料产生分离的一种冲压工艺，主要包括落料、冲孔、 切口、修边、剖切、切断等多种具体工序内容。 （1）影响冲裁件尺寸精度的主要因素 1）冲裁模的制造精度； 2）工件材料的力学性能； 3）工件的相对厚度； 4）冲裁模间隙； 5）冲裁件的尺寸与形状。
5、冲压工艺设计的一般程序 （1）分析冲压件的技术要求，查阅冲压工艺设计必需的原始资料； （2）分析零件的冲压工艺与相关零件的装配关系与装配要求； （3）进行必要的工艺分析和计算，选择一个较为合理的工艺方案； （4）确定模具结构形式； （5）选择冲压设备； （6）编写冲压工艺过程卡片； （7）绘制模具装配图和零件图，并完成必要的校核和审批程序； （8）编制冲模关键零件的加工工艺及相关说明； （9）编制冲模验收标准和使用管理规定。
第二章 冲压工艺
第一节 汽车冲压工艺的特点与地位
• 一、冲压技术在汽车制造业中的地位 冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法，这种加工方法通常是在冷态
下进行的，所以又称冷冲压，只有当板料超过一定厚度或者为超强钢板时，才有可能 采用热冲压。
冲压工艺的主要优点： 1、在模具的作用下，可以批量获得精度高度一致的产品，提高零件制造的互换
二、汽车冲压用钢板系列
三、冲压材料的成形性能
1、深拉延成形 2、胀形—深拉成形 3、浅拉延成形 4、弯曲成形 5、翻边成形
冲压成形类别与性能指标的关系
第三节 汽车冲压工艺设计
• 一、冲压工艺设计的基本内容与要求 1、冲压工艺方案设计
冲压工艺与模具设计第二章
2.7 冲裁模主要零件的结构与设计
2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.7.5 2.7.6 2.7.7 2.7.8 2.7.9 2.7.10 冲裁模的组成 凸模设计 凹模设计 凹凸模设计 凹、凸模刃口尺寸计算 定位零件 卸料与推件装臵 推件与顶件装臵 连接与固定零件 模具零件的技术要求
2.7.1 冲裁模的组成
一般情况下,一套模具都由固定和活动两部分组成。 固定部分是用压块、螺栓等紧固件固定在压力机的工作平 台上,称为下模;活动部分紧固在压力机的滑块上,随着压 力机的滑块上下往复运动,称为上模。 尽管各类冲裁模的结构形式和复杂程度不同,组成模 具的零件又多种多样,但冲模的主要零部件可分为工艺构 件和辅助构件两部分。其中,工艺构件包括工作零件、定 位零件、压料、卸料及出件零部件;辅助构件包括导向零 件、固定零件、紧固及其他零件,如图2-16所示。一般冲 裁模由以上六个部分组成,但不是所有的冲裁模必须具备 这六个部分。
冲裁力和压力中心的确定
冲裁压力的计算 降低冲裁压力的方法 卸料力、推件力、顶件力的计算 压力中心的确定
2.5.1 冲裁压力的计算
k 冲裁力是指从板料上冲出所需轮廓尺寸的工件 和进行冲孔时材料对凸模的最大抵抗力,也是 压力机此时应具有的最小压力。设计冲裁模时 ,必须根据所冲工件,计算出冲裁力F。一般情 况下,可根据式(2-1)计算
2.5.3 卸料力、推件力、顶件力的计算
当冲裁工作完成后,由于弹性变形,在板材上冲裁出的废料(或工件)孔 径沿着径向发生弹性收缩,会紧箍在凸模上。而冲裁下来的工件(或废 料)径向会扩张,卡在凹模孔内。为了使冲裁过程连续,操作方便,就需 把套在凸模上的材料卸下,把卡在凹模孔内的冲件(或废料)推出。从 凸模上将零件或废料卸下来所需的力称卸料力F卸顺着冲裁方向将零 件或废料从凹模腔推出的力称推件力F推,逆着冲裁方向将零件(或废 料)从凹模腔顶出的力称顶件力F顶 如图2-19所示。实际生产中常用经验公 式(2-5)计算卸料力、推件力、顶件力。 F卸=Κ卸F, F推=nK推F, F顶=Κ顶F (2-5)式中,F是冲裁力,单位为N;Κ卸`Κ 推`Κ顶分别为卸料力、推件力、顶件力 系数