02-第二章-冲裁工艺及模具设计-(上)(冷冲压工艺及模具设计).ppt

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1、总 目 录第一章冲压(裁)加工基本理论 第二章冲裁工艺及模具设计 第三章弯曲及弯曲模设计 第四章拉 深 第五章其他成形工艺及模具设计 第六章多工位精密自动级进模设计 第七章冲压工艺规程的编制第八章典型冲压模具零件制造与装配 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计内容简介内容简介： 冲裁是最基本最基本的冲压工序。 本章是本课程的重点章重点章。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。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

2、用、冲裁模设计方法与步骤等。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计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。学习目的与要求学习目的与要求：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计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。重点

3、重点：难点难点：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模具结构设计及模具标准应用；4冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。 第一节 冲裁变形机理第三节 凸、凹模间隙的决定第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第四节 冲裁力、推件力、卸料力的计算及降低冲裁力的方法第五节 凸、凹模刃口尺寸的计算第六节 冲裁工作的排样第七节 齿圈压板精密冲裁第八节 冲裁的工艺设计第九节 冲裁模的典型结构第十节 冲裁模零部件设计本章目录第二节 影响冲裁件质量的因素第十一节 冲裁模设计程序第二章 冲裁工艺与冲裁模设计分类分类:冲裁模冲裁模：冲裁冲裁： 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。

4、基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。 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。普通冲裁、精密冲裁第一节 冲裁变形机理第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁时板料所受的力和变形区四对力 冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板料 3-凹模 了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。 凸、凹模间隙存在，产生弯矩弯矩。 间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段： 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁变形过程(1)弹性变形阶段弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力 。(2)塑性变形阶段塑性变形阶段

5、 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 1.冲裁过程第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁变形过程第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁时，剪切区应力状态如图25所示，其中： A点凸模下压引起轴向拉应力 3，在径向，板料内层弯曲与凸模侧压力引起径向压应力1；在切向，板料内层弯曲引起的压应力与侧压力在该方向引起的拉应力的合成应力，即切向压应力2。B点凸模下压及板料内层径向、切向弯曲

6、引起三向压缩应力。 2冲裁时的应力状态25 冲裁应力状态图第二章 冲裁工艺与冲裁模设计C点径向板料被拉深，1为拉应力，板料沿剪切面相对错移，引起压应力 3D点凹模端面挤压板料，产生轴向压应力3 ，板料外层径向、切向弯曲，引起径向拉应力1和切向拉应力2。E点凸模下压，引起轴向拉应力3。外层板料弯曲，径向、切向均引起拉应力，凹模侧压力在径向、切向均引起压应力，拉、压应力合成就产生应力1 与2 ，该合成应力可能是拉应力，也可能是压应力，这与间隙大小有关。 从以上各点的应力状态可以断定，凸模与凹模端面（B、D点处）的静水压应力比侧面（A、E处）的高，且凸模刀口附近的静水压应力又比凹模刃口附近的高，这就

7、是裂纹首先从凹模刃口侧面（E处）产生的原因。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计3.冲裁时的F一h曲线 冲裁变形过程中冲裁力与凸模行程关系曲线见图。图中OA段相当于弹性变形阶段。AB段为塑性变形阶段。切刃一旦挤入板料，力的上升就缓慢下来。这是由于承受力的板料面积虽然减少了，但是材料冷作硬化的影响超过了受剪面积减小的影响，冲载力仍然继续上升。当硬化与受剪面积两者影响达到相等时，冲裁力便达到最大值。BC为裂纹扩展直至极料断裂阶段。CD则是凸模的推料过程。 冲裁力曲线 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计断面特征：圆角带圆角带a a： 刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域

8、。断裂带断裂带c： 裂纹形成及扩展。毛刺区毛刺区d： 间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。三、冲裁断面分析 冲裁断面由圆角带、光亮带、断裂带和毛刺4部分组成。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a）冲孔件 b）落料件 三、冲裁断面分析（续） 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 无论是孔还是落下的料，其尺寸都有大小两部分。小部分的尺寸等于凸模尺寸，而大的部分尺寸等于凹模尺寸。 四、冲裁件的尺寸大小 对于孔来说，小的部分尺寸是有用的，因为这部分尺寸能用量具测量得到。且这部分最光滑，孔与其他零件配合也是靠这部分尺寸，其大小与

9、凸模尺寸一样。因而得出：冲孔尺寸=凸模尺寸。对于落料件来说，大的部分尺寸是有用的，同样也可以得到：落料尺寸=凹模尺寸的结论。 五、剪切面周围材料性能的变化冲裁后，剪切面周围变形区域的材料产生加工硬化，随着加工硬化的加剧，材料的强度、硬度上升，而塑性和韧性下降。 第二节 影响冲裁件质量的因素冲裁件质量：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计垂直、光洁、毛刺小 图纸规定的公差范围内 外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小指断面状况断面状况、尺寸精度尺寸精度和形状误差形状误差。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计)材料性能的影响一、影响断质量的因素)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

10、，产生二个斜度)模具刃口状态的影响当凸模刃口磨钝时，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，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。a、b、d大，c小4）模具和设备的情况 二、影响冲裁件尺寸精度的因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁件的尺寸精度： 指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。影响因素：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。 （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（4）零件形状尺寸第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误

11、差：翘曲曲：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲扭曲：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。变形形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计落料冲孔复合模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

12、 15-打杆 16、21-螺钉 17-冲孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 22-挡料销 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计间隙对剪切裂纹与断面质量的影响）间隙过小 ）间隙合理 ）间隙过大 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计凸、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 复习上次课内容1.冲裁的概念？第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2.冲裁变形过程分为哪三个阶段？裂纹在哪个阶段产生？首先在什么位置产生？ 3.冲裁件质量包括哪些方面？冲裁件的断面分成哪四个特征区？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？4.影响冲裁件尺寸精度、形状误差的因素有哪些？第三节

13、 凸、凹模间隙的决定 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁间隙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。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、间隙的重要性1.间隙对冲裁件质量的影响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。间隙是影响冲裁件质量的主要因素。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计3.间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命刃磨寿命和模具模具总寿命寿命。模具失效的原因一般有：磨磨损、变形形、崩刃崩刃、折断折断和涨裂裂。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，

14、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大的间隙隙值是十分必要的。 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应采用最小合理间隙 ZminZmin第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁模间隙值的确定1.理论法确定法2.经验确定法较小间隙值（表2.2）较大间隙值（表2.3）三、间隙的方向第四节冲裁力、推件力、卸料力的计算 冲裁力冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、冲

15、裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：注： F冲裁力； L冲裁周边长度； t材料厚度； 材料抗剪强度；K系数。一般取K1.3 卸料力卸料力：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力推件力：顶件力顶件力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。 卸料力卸料力第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力推件力顶件力顶件力 卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.4； n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。式中 h凹模洞口的直刃壁高度； t板料厚度。 式中压力机的

16、公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：1阶梯凸模冲裁第二章 冲裁工艺与冲裁模设计四、降低冲裁力的方法2斜刃冲裁 3加热冲裁（红冲）模具的压力中心模具的压力中心：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定 为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合重合。 冲压力合力的作用点。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（

17、续）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： 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）2确定多凸模模具的压力中心 确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续） 复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。3复杂形状零件模具压力中心的确定 除上述的解解析析法法外，还可以用作图法作图法。冲裁模总体结构尺寸总体结构尺寸必须与所选用的压力

18、机相适应: 模具的总体平面尺寸应与压力机工作台或垫板和滑块下平面尺寸相适应； 模具的封闭（闭合）高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计六、模具闭合高度的确定模具的其它外形结构尺寸其它外形结构尺寸也必须与压力机相适应: 模具外形平面尺寸与压力机的滑块底面及工作台面尺寸； 模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸； 模具下弹顶装置的平面尺寸与压力机工作台面孔的尺寸。 模具闭合高度模具闭合高度指的是模具在最低工作位置时，上模板上平面与下模板下平面之间的距离。 模具的闭合高度应介于压力机最大和最小装模高度之间。见图822。一般可按如下关系式确定：hmax5mm h模hmin10m

19、m式中：hmax压力机最大装模高度（mm）；hmin压力机最小装模高度（mm）；h模模具的闭合高度（mm）。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计复习上次课内容1.间隙的重要性？第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2.如何确定合理间隙值？ 3.冲裁力F的计算公式4.冲压工艺总力的计算方法5.降低冲裁力的方法6.确定压力中心的目的第五节 凸模与凹模刃口尺寸的确定生产实践发现的规律：1冲裁件断面都带有锥度。 光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计重要性：2凸模轮廓越

20、磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。 一、凸、凹模刃口尺寸计算原则凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸； 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。 第二章 冲裁工艺与冲裁模

21、设计计算原则： 一、凸、凹模刃口尺寸计算原则（续）第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 计算原则（续）： 一、凸、凹模刃口尺寸计算原则（续）加工方法：1.分开加工第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法 具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。 2.配合加工 Zmin易保证，无

22、互换性、制造周期长。 1按凸模与凹模图样分别加工法（1）落料第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）（2）冲孔（3）孔心距=L 1凸、凹模制造公差2零件公差 为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续） 凸、凹模的制造公差，可按级来选取，也可查表2.4.1选取，但需校核。或取 +ZminZmax，选取必须满足以下条件：2凸模与凹模配作法 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）特点：

23、的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核2凸模与凹模配作法（续）（1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）（3）刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。（2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公

24、式。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计零件及其凸凹模刃口磨损后的变化情况a.冲孔件冲孔件c.落料件落料件 冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例1解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。 外形和180.09由冲孔同时获得。查表2.2得，由落料获得，则由公差表查得：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例1（续）为IT12级，取x = 0.75；设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则冲孔： 校核：0.008 + 0.012 0.06 - 0.040.02 = 0.02（满足间隙公差条件）为IT14级，取x =

25、 0.5；孔距尺寸：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例1（续）=L=180.12520.09 = (180.023)mm校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.02（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.02=0.008mm =0.60.02=0.012mm落料：故：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例1（续）如图2.4.3所示的落料件，其中第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例2d = 220.14mm板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。 由表2.2查得：解：该冲裁件属落料件，选

26、凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例2（续）落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：磨损后增大的尺寸 由公差表查得： 尺寸80mm，选x = 0.5；尺寸15 mm，选x = 1；其余尺寸均选x = 0.75。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、例2（续）第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸 第二类尺寸：磨损后减小的尺寸 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79mm，39.75mm，34.75mm，22.07mm，14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，

27、保证最小双面合理间隙值落料凹模、凸模的尺寸如下图落料凸、凹模尺寸 a) 落料凹模尺寸 b) 落料凸模尺寸 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计复习上次课内容1.凸、凹模刃口尺寸计算原则第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2.凸、凹模刃口尺寸的计算方法3.凸、凹模分别加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？4.凸、凹模配合加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？第六节 冲裁工作的排样排样排样:第二章 冲裁工艺与冲裁模设计合理的排样合理的排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。排样方案是模具结构设计的依据之一。提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、材料的合理利用一个步

28、距内的材料利用率一个步距内的材料利用率材料利用率：1材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、材料的合理利用（续）一张板料一张板料( (或带料、条料或带料、条料) )上总的材料利用率上总的材料利用率1材料利用率（续）第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、材料的合理利用（续）1材料利用率（续）板料的裁剪方法：冲裁所产生的废料：一类是结构废料结构废料；另一类是工艺废料工艺废料。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2提高材料利用率的方法一、材料的合理利用（续）减少工艺废料减少工艺废料的有力措施是：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2提高材料利用

29、率的方法(续）一、材料的合理利用（续）设计合理的排样方案；选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）；利用废料作小零件等。利用结构废料利用结构废料的措施有： 当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。 在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，如图2.20所示。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、排样方法1.有有废料排样（a）2.少少废料排样（b）3.无无废料排样（c、d）零件的形状：例如圆形零件不可能实现无废料排样。在使用条件许可时，也可改变零件形状，以设计最佳排样形式

30、。零件的断面质量、精度要求：当零件的断面质量和尺寸精度要求较高且形状复杂时，应采用有废料排样形式。冲模结构：有废料排样的冲模结构比较复杂。少、无废料排样冲裁多用连续模、导板模，当零件孔与外形相对位置公差很紧时，可用复合模。（1）影响排样形式的因素 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计模具寿命：有废料排样模具全部刃口参与冲裁，受力均匀，模具寿命高。少、无废料排样凸模单面切割，有时毛刺会被凸模带人间隙，致使模具寿命较短。操作的方便与安全：有废料排样模具的零部件较为齐全，操作方便、安全。少、无废料排样的模具结构简单，操作时往往欠方便与安全。生产率：有的少、无废料排样模具一次冲裁可获得两个以上的零件，有利于提

31、高生产率。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计（2）少、无废料排样的优、缺点 搭边搭边： 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：搭边的作用： 一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件； 二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率； 搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、搭边1影响搭边值的因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、搭边（1）材材料料的的力力学学性性能能 硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。（2）材料厚度材料厚度 材料越厚，搭边值也越大。 （3）冲冲裁裁件件的的形形状状与与尺尺

32、寸寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。（4）送送料料及及挡挡料料方方式式 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。（5）卸料方式卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 2搭边值的确定第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、搭边表2.10为最小搭边值的经验数表之一，供设计时参考。1有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模设计四、条料宽度与导料板间距离的计算条料宽度：导料板间距离：2无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模设计四、条料宽度与导料板间距离的计算条料宽度：导料板间距离：3用侧刃定距时条料的宽度与导料

33、板间距离第二章 冲裁工艺与冲裁模设计四、条料宽度与导料板间距离的计算条料宽度：导料板间距离： 一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸第二章 冲裁工艺与冲裁模设计五、排样图 、条料长度L、板料厚度t 、端距l、步距S、工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计零件形状不同材料利用情况的对比零件形状不同材料利用情况的对比第二章 冲裁工艺与冲裁模设计复习上次课内容1.提高材料利用率的方法第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2.条料排样方法的分类3.什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？4.一张完整的排样图应表达哪些信息？第七节 齿圈压板精密冲裁普通冲裁由于间隙大

34、，又无压板和推件板的反压力，使得板料在模具刃口处产生裂纹而切断分离，这一过程伴随着弯曲一拉伸一撕裂现象的产生，因此，冲裁件存在着一些缺陷，见图228。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计精冲精冲是指材料在冲我过程中处于三向压应力状态，增强变形区的静水压，抑制材料的断裂，使其在不出现裂纹的条件下以塑性变形的方式实现材料的分离。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计图229 精冲示意图 精冲与普通冲裁相比，其主要的工艺特点是：精冲间隙只有普通冲裁的10，甚至更小。精冲剪切之前，首先利用齿圈压板对原材料变形区施加单位压力等于或稍大于材料屈服极限s的强大压力，且在剪切过程中基本保持不变，并在反向利用推件板，对零件施

35、加压力而后凸模将条料切入刃口具有小圆角的直壁凹模洞口，由于推件板的作用，在精冲凸模回程后，把精冲件顶出凹（凸）模。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 在精冲时冲裁间隙、齿圈压力、顶出器反顶力及凹模刃口圆角四者相辅相成，而间隙是主要的，其值大小与材料性质、厚度、工件形状等因素有关。 精冲零件的工艺性精冲零件的工艺性是指该零件在精冲过程中实现的难易程度。影响精冲件工艺性的因素有：零件的几何形状，零件的尺寸公差和形位公差，剪切面的质量，材质及厚度等，其中零件几何形状是主要因素。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计精冲模具的结构特点精冲模具的结构特点：模架必须刚性好，公差等级高；模具上下模座必须有精确而稳固的导

36、向装置，一般采用滚动导向；3个配合面（凸模与推板、推板与凹模、凸凹模与齿圈压板）采用无松动滑配，一般间隙值为0.0050.01mm；上模运动时，要保证凸模与凹模间隙的均匀性；模具工作部分必须选用高耐磨、高淬透性的材料；适当考虑模具工作部分的排气问题；严格控制凸模进入凹模的深度，以免损坏模具工作部分。 第八节 冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定冲裁工艺方案确定。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性对冲裁工艺的适应性。 冲裁工艺性好冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低

37、的条件下得到质量合格的冲裁件。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1冲裁件的结构工艺性 （1） 冲裁件的形状（2） 冲裁件内形及外形的转角第二章 冲裁工艺与冲裁模设计（3） 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽（4） 冲裁件的孔边距与孔间距（5） 在弯曲件或拉深件上冲孔时1冲裁件的结构工艺性（续）第二章 冲裁工艺与冲裁模设计（6） 冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。 用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小尺寸，查有关手册。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级经济级两类。（1） 冲裁件的经济公差等

38、级不高于IT11级，一般要求落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。 （2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计3冲裁件尺寸标注 冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基基准准重重合合，并选择在冲裁过程中基本上下不不变变动动的面或线上的面或线上。 1冲裁工序的组合第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（1）根据生产批量生产批量来确定 （2）根据冲裁件尺寸和精度等级尺寸和精度等级来确定（3）根据对冲裁件尺寸形状形状

39、的适应性来确定（4）根据模具制造安装调整安装调整的难易和成本成本的高低来确定（5）根据操作操作是否方便与安全来确定2、冲裁顺序的安排第二章 冲裁工艺与冲裁模设计（1）级进级进冲裁顺序的安排1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。 2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。 （2）多工序冲裁件用单工序单工序冲裁时的顺序安排 1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。 2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 图示连接板冲裁零件，材料为10钢，厚度为2mm，该零件年产量20万件，冲压设

40、备初选为250kN开式压力机，要求制定冲压工艺方案。 例例1复习上次课内容第二章 冲裁工艺与冲裁模设计1.冲裁件的工艺性是指什么？审查冲裁件工艺性的目的是什么？2.冲裁工序的组合需要考虑哪些因素？冲裁顺序的安排有哪些要求？第九节 冲裁模的典型结构单工序冲裁模： 在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。 2.冲孔模（1）导柱式冲孔模 （2）导板式侧面冲孔模（3）斜楔式水平冲孔模 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、单工序冲裁模（4）小孔冲模全长导向结构的小孔冲模超短凸模的小孔冲模1.落料模（1）无导向单工序落料模无导向单工序落料模（2）导板式单工序落料模（3）导柱式单工序落料模 1用导正销定位

41、的级进模 2侧刃定距的级进模 双侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的弹压导板级进模 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、级进模级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。优点优点：缺点缺点：级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。适用适用：大批量生产小型冲压件。 级进模是一种工位多工位多、效率高效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。 3排样（1）零件精度对排样的要求第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、级进模（续）（2）模具结构对排样的要求零件精度要求高的精确的定位、尽量减少工位数；孔距公差较小在同一工步中冲出。 零件较大或零件虽小但工位较

42、多采用连续一复合排样法（a）。3排样（续）第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、级进模（续）（3）模具强度对排样的要求孔间距小其孔要分步冲（b）；工位间凹模壁厚小增设空步（c）； 外形复杂分步冲出（d） ；侧刃的位置避免导致凸、凹模局部工作而损坏刃口（b）3排样（续）第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、级进模（续）（4）零件成形规律对排样的要求 位于成形件变形部位上的孔安排在成形工步之后冲出，落料或切断工步安排在最后工位上。 全部为冲裁工步的级进模先冲孔后落料或切断。 套料级进冲裁按由里向外的顺序进行冲裁（e） 。 复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。优点优点：第

43、二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、复合模设计难点设计难点：结构上的主要特征主要特征：缺点缺点：适用适用：如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。结构复杂，制造精度要求高，成本高生产批量大、精度要求高的冲裁件1正装式复合模（又称顺装式复合模）第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、复合模（续）2倒装式复合模结构特点结构特点：优点优点：三套除料、除件装置缺点缺点：适用适用：可以冲制孔边距离较小的冲裁件。结构特点结构特点：优点优点：两套除料、除件装置缺点缺点：冲出的冲件平直度

44、较高结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，结构简单不宜冲制孔边距离较小的冲裁件无导向单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模设计1-上模座 2-凸模 3-卸料板 4-导料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板 导板式单工序落料模第二章 冲裁工艺与冲裁模设计1-模柄 2-止动销 3-上模座 4、8-内六角螺钉 5-凸模 6-垫板 7-凸模固定板 9-导板 10-导料板 11-承料板 12-螺钉 13-凹模 14-圆柱销 15-下模座16-固定挡料销 17-止动销 18-限位销 19-弹簧 20-始用挡料销 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计导柱式单工序落料模

45、第二章 冲裁工艺与冲裁模设计1-螺帽2-导料螺钉 3-挡料销 4-弹簧 5-凸模固定板 6-销钉 7-模柄 8-垫板 9-止动销 10-卸料螺钉 11-上模座 12-凸模 13-导套 14-导柱 15-卸料板 16-凹模 17-内六角螺钉 18-下模座 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计导柱式冲孔模1-上模座 2、18-圆柱销 3-导柱 4-凹模 5-定位圈 6、7、8、15-凸模 9-导套10-弹簧11-下模座 12-卸料螺钉 13-凸模固定板 14-垫板 16-模柄 17-止动销19、20-内六角螺钉 21-卸料板 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计导板式侧面冲孔模 1-摇臂2-定位销3-上模座4-螺

46、钉5-凸模6-凹模7-凹模体8-支架9-底座10-螺钉11-导板12-销钉13-压缩弹簧 斜楔式水平冲孔模第二章 冲裁工艺与冲裁模设计1-斜楔 2-座板 3-弹簧板 4-滑块 5-凸模 6-凹模 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计全长导向结构的小孔冲模第二章 冲裁工艺与冲裁模设计1-下模座 2、5-导套 3-凹模 4导柱 6-弹压卸料板 7-凸模 8托板 9-凸模护套 10-扇形块 11-扇形块固定板 12-凸模固定板 13-垫板 14-弹簧 15-阶梯螺钉 16-上模座 17-模柄 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计局部放大图第二章 冲裁工艺与冲裁模设计超超短短凸凸模模的的小小孔孔冲冲模模第二章 冲裁工

47、艺与冲裁模设计1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-冲击块 7-小压板 8-大压板 10-侧压块 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计局部放大图第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计用导正销定距的冲孔落料级进模 1-模柄 2-螺钉 3-冲孔凸模 4-落料凸模 5-导正销 6-固定导料销 7-始用导料销 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计双侧刃定距的冲孔落料级进模1-内六角螺钉 2-销钉 3-模柄 4-卸料螺钉 5-垫板 6-上模座 7-凸模固定板 8、9、10-凸模 11-导料板 12-承料板 13-卸料板 14-凹模 15-下模座 16-侧刃 17-侧刃挡块

48、 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计侧刃定距的弹压导板级进模1、10-导柱 2-弹压导板 3、11-导套 4-导板镶块 5-卸料螺钉 6-凸模固定板7-凸模 8-上模座 9-限位柱 12-导料板 13-凹模 14-下模座 15-侧刃挡块 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计级进模的排样图第二章 冲裁工艺与冲裁模设计正装式复合模1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计倒装式复合模1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计