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1、第2章 冲裁工艺与模具设计机械工程系邢昌机械工程系邢昌第第2章章 冲裁工艺与模具设计冲裁工艺与模具设计本章主要内容：本章主要内容：2.1 冲裁变形过程冲裁变形过程2.2 冲裁模间隙冲裁模间隙2.3 冲裁件质量及影响因素冲裁件质量及影响因素2.4 凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸的计算2.5 排样设计排样设计2.6 冲裁力和压力中心的确定冲裁力和压力中心的确定2.7 冲裁工艺设计冲裁工艺设计2.8 冲裁模的基本类型与构造冲裁模的基本类型与构造2.9 冲模主要零件设计及标准选用冲模主要零件设计及标准选用2.10 精密冲裁简介精密冲裁简介2.1 冲裁变形过程冲裁变形过程本节主要内容：本节主要内
2、容：2.1.1 冲裁概述冲裁概述2.1.2 冲裁变形的冲裁变形的3个阶段个阶段2.1.3 冲裁变形时板料的受力情况冲裁变形时板料的受力情况2.1.1 冲裁概述冲裁概述冲裁：冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状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。产生分离的一种冲压工序。2.1.1 冲裁概述冲裁概述应用：应用：冲裁是冲压工艺中冲裁是冲压工艺中最基本的工序之一最基本的工序之一，在冲压加工中应用非常广泛。在冲压加工中应用非常广泛。F直接冲出成品零件直接冲出成品零件F为弯曲、拉深和成形等制备毛坯为弯曲、拉深和成形等制备毛坯F对已成形的工件进行再加工对已成形的工件进行再加工2.1.1
3、 冲裁概述冲裁概述分类：分类：1、按基本工序：、按基本工序：落料落料、冲孔冲孔和其它。和其它。a)落料：落料：从板料上沿一定的轮廓冲下所需形状的冲件或工序件。从板料上沿一定的轮廓冲下所需形状的冲件或工序件。b)冲孔：冲孔：从工序件上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）。从工序件上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）。冲孔动画冲孔动画落料动画落料动画2.1.1 冲裁概述冲裁概述分类：分类：2、按变形机理：、按变形机理：普通冲载普通冲载和和精密冲裁精密冲裁。F普通冲裁普通冲裁是以凸、凹模之间产生剪切裂纹的形式是以凸、凹模之间产生剪切裂纹的形式实现板料的分离。实现板料的分离。F精精密冲裁密冲裁是以塑性变
4、形的形式实现板料的分离，是以塑性变形的形式实现板料的分离，冲出的零件断面垂直、光洁，精度高，但一般需要冲出的零件断面垂直、光洁，精度高，但一般需要专门的精冲设备及模具。专门的精冲设备及模具。2.1.1 冲裁概述冲裁概述2.1.2 冲裁变形的冲裁变形的3个阶段个阶段2.1.3 冲裁变形时板料的受力情况冲裁变形时板料的受力情况F3，F4模具对模具对材料的横向侧压材料的横向侧压力，使材料产生力，使材料产生横向挤压变形横向挤压变形F1，F2 材料受材料受凸、凹模端面的凸、凹模端面的压力，使作用点压力，使作用点间的材料产生剪间的材料产生剪切变形切变形F3，F4由由F3，F4引起的摩擦引起的摩擦力，方向与
5、间隙力，方向与间隙大小有关，一般大小有关，一般看作指向刃尖看作指向刃尖F1 ，F2由由F1，F2产生的摩擦产生的摩擦力力M弯距，由于弯距，由于F1和和F2不在同一不在同一垂直线上而产生，垂直线上而产生，使材料产生穹弯使材料产生穹弯2.1.3 冲裁变形时板料的受力情况冲裁变形时板料的受力情况2.2 冲裁模间隙冲裁模间隙本节主要内容：本节主要内容：2.2.1 冲裁间隙的概念冲裁间隙的概念2.2.2 间隙对冲裁工作的影响间隙对冲裁工作的影响2.2.3 冲裁间隙值的确定冲裁间隙值的确定2.2.1 冲裁间隙的概念冲裁间隙的概念冲裁间隙：冲裁间隙：指冲裁模中凸、凹模刃口之间的空隙。指冲裁模中凸、凹模刃口之
6、间的空隙。F每侧的间隙称为每侧的间隙称为单面间隙单面间隙，用，用Z/2表示；表示；F两侧间隙之和称为两侧间隙之和称为双面间隙双面间隙，用，用Z表示。表示。F如无特殊说明，冲裁间隙都是指如无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙双面间隙。 2.2.1 冲裁间隙的概念冲裁间隙的概念冲裁间隙在数值上等于凸、凹冲裁间隙在数值上等于凸、凹模刃口尺寸的差值，即：模刃口尺寸的差值，即： 2.2.2 间隙对冲裁工作的影响间隙对冲裁工作的影响冲裁间隙的大小影响到冲裁时冲裁间隙的大小影响到冲裁时弯曲弯曲、拉伸拉伸、挤压挤压等附加变形的大小，因而对冲裁工艺影等附加变形的大小，因而对冲裁工艺影响很大。响很大。F间隙对冲裁件
7、质量的影响间隙对冲裁件质量的影响( (1.3节详细介绍节详细介绍) )F间隙对冲裁力的影响间隙对冲裁力的影响（主要影响缷料力、推或顶件力）（主要影响缷料力、推或顶件力）F间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响2.2.2 间隙对冲裁工作的影响间隙对冲裁工作的影响模具寿命模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲件的通常是用模具失效前所冲得的合格冲件的数量来表示。冲裁模的失效形式有磨损、变形、崩数量来表示。冲裁模的失效形式有磨损、变形、崩刃、折断和胀裂。间隙大小主要对模具的刃、折断和胀裂。间隙大小主要对模具的磨损磨损及凹及凹模的模的胀裂胀裂产生较大影响。产生较大影响。2.2.3 冲裁间隙值的确定冲
8、裁间隙值的确定一、理论计算法一、理论计算法二、经验确定法（查表法二、经验确定法（查表法教材表教材表2-1）2.2.3 冲裁间隙值的确定冲裁间隙值的确定经验确定法选用合理间隙值的原则：经验确定法选用合理间隙值的原则：F对断面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保对断面垂直度、尺寸精度要求不高的零件，在保证零件质量的前提下，应以降低冲裁力、提高模具证零件质量的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，采用较大的间隙值；寿命为主，采用较大的间隙值；F对断面垂直度、尺寸精度要求较高的零件，应选对断面垂直度、尺寸精度要求较高的零件，应选用较小的间隙值。用较小的间隙值。 2.3 冲裁件质量及影响因素冲裁件质
9、量及影响因素本节主要内容：本节主要内容：2.3.2 断面质量的影响因素断面质量的影响因素2.3.3 尺寸精度的影响因素尺寸精度的影响因素2.3.4 形状误差的影响因素形状误差的影响因素2.3.1 冲裁断面特征及尺寸大小冲裁断面特征及尺寸大小2.3.1 冲裁断面特征及尺寸大小冲裁断面特征及尺寸大小一、冲裁断面一、冲裁断面a、圆角带、圆角带b、光亮带、光亮带c、断裂带、断裂带d、毛刺、毛刺二、冲裁件尺寸大小二、冲裁件尺寸大小冲裁件尺寸大小以光亮带冲裁件尺寸大小以光亮带尺寸为准。尺寸为准。若忽略弹性变形的影响，若忽略弹性变形的影响，则孔的光亮带柱体尺寸约则孔的光亮带柱体尺寸约等于凸模尺寸，而落料件等
10、于凸模尺寸，而落料件光亮带柱体的尺寸约等于光亮带柱体的尺寸约等于凹模尺寸。凹模尺寸。这是计算凸、凹模尺寸的重要依据。这是计算凸、凹模尺寸的重要依据。2.3.1 冲裁断面特征及尺寸大小冲裁断面特征及尺寸大小2.3.2 断面质量的影响因素断面质量的影响因素断面的断面的光亮带越宽光亮带越宽、断裂带越窄断裂带越窄、圆角及毛圆角及毛刺越小刺越小，冲裁件的质量就越好。，冲裁件的质量就越好。影响因素：影响因素：F材料性能材料性能（塑性指标）（塑性指标）F模具间隙模具间隙（裂纹取向）（裂纹取向）F模具刃口锐钝情况模具刃口锐钝情况（毛刺高度）（毛刺高度）F导向情况导向情况（间隙均匀性）（间隙均匀性）挤出毛刺：高
11、而薄，易去挤出毛刺：高而薄，易去除，如有后续去毛刺工序除，如有后续去毛刺工序仍可继续生产。仍可继续生产。拉断毛刺：高而拉断毛刺：高而厚，难去除，应厚，难去除，应及时停止生产。及时停止生产。2.3.2 断面质量的影响因素断面质量的影响因素2.3.2 断面质量的影响因素断面质量的影响因素2.3.3 尺寸精度的影响因素尺寸精度的影响因素冲裁件的尺寸精度冲裁件实际尺寸基本尺寸冲裁件的尺寸精度冲裁件实际尺寸基本尺寸引起冲裁件尺寸偏差的因素：引起冲裁件尺寸偏差的因素：F模具本身的制造、磨损引起的偏差模具本身的制造、磨损引起的偏差F冲裁件相对于凸、凹模尺寸的偏差冲裁件相对于凸、凹模尺寸的偏差2.3.3 尺寸
12、精度的影响因素尺寸精度的影响因素影响因素：影响因素：F模具制造精度模具制造精度F模具间隙模具间隙（变形区应力状态）（变形区应力状态）F材料性质及模具结构材料性质及模具结构F材料的相对厚度材料的相对厚度t/DF冲裁件形状冲裁件形状2.3.3 尺寸精度的影响因素尺寸精度的影响因素2.3.4 形状误差的影响因素形状误差的影响因素材料在冲裁过程中受到弯曲力偶作用而出现材料在冲裁过程中受到弯曲力偶作用而出现的的弯拱现象弯拱现象。F加工硬化指数大的材料，弯拱较大；加工硬化指数大的材料，弯拱较大；F凹模间隙愈大，弯拱也愈大。凹模间隙愈大，弯拱也愈大。2.3.4 形状误差的影响因素形状误差的影响因素预防和减少
13、弯拱的措施：预防和减少弯拱的措施：2.4 凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模刃口尺寸的计算本节主要内容：本节主要内容：2.4.1 计算依据计算依据2.4.2 计算原则计算原则2.4.3 计算方法计算方法2.4.4 应用举例应用举例2.4.1 计算依据计算依据冲裁模刃口尺寸的计算依据主要有：冲裁模刃口尺寸的计算依据主要有：F冲裁变形规律冲裁变形规律F零件的尺寸精度零件的尺寸精度F合理的间隙值合理的间隙值F磨损规律磨损规律F冲模的加工制造方法冲模的加工制造方法2.4.2 计算原则计算原则冲裁模刃口尺寸的计算原则主要有：冲裁模刃口尺寸的计算原则主要有：一、设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设一
14、、设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。二、基准件尺寸在磨损后变大的，其基本尺寸应取工件公二、基准件尺寸在磨损后变大的，其基本尺寸应取工件公差范围内较小的数值；基准件尺寸在磨损后变小的，其基差范围内较小的数值；基准件尺寸在磨损后变小的，其基本尺寸应取工件公差范围内较大的数值；新模具的间隙应本尺寸应取工件公差范围内较大的数值；新模具的间隙应取最小合理间隙值。取最小合理间隙值。三、冲模刃口尺寸的制造公差原则上都应按三、冲模刃口尺寸的制造公差原则上都应按“入体原则入体原则”标注为单向公差，一般凹模公差标注成标
15、注为单向公差，一般凹模公差标注成”+”，凸模公差标，凸模公差标注成注成”-”；但对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。；但对磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 2.4.3 计算方法计算方法分别规定了凸、凹模的尺寸及公差，分别进行加工分别规定了凸、凹模的尺寸及公差，分别进行加工制造，凸、凹模尺寸及公差都对间隙有影响。制造，凸、凹模尺寸及公差都对间隙有影响。 一、分别加工法一、分别加工法二、配合加工法二、配合加工法先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然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后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件
16、。一件。 2.4.3 计算方法计算方法一、分别加工法一、分别加工法2.4.3 计算方法计算方法1、落料、落料2、冲孔、冲孔3、孔心距、孔心距注意点：注意点：校验该式校验该式应用及特点：应用及特点：F适合于形状简单、规则的冲裁件；适合于形状简单、规则的冲裁件；F制造精度高，互换性好；制造精度高，互换性好；F制造周期短；制造周期短；F制造困难、成本较高。制造困难、成本较高。2.4.3 计算方法计算方法2.4.3 计算方法计算方法冲孔件和凸模的关系冲孔件和凸模的关系二、配合加工法二、配合加工法2.4.3 计算方法计算方法1、凸模或凹模磨损后会减小的尺寸（、凸模或凹模磨损后会减小的尺寸（A类）类）2、
17、凸模或凹模磨损后会增大的尺寸（、凸模或凹模磨损后会增大的尺寸（B类）类）3、凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸（、凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸（C类）类）2.4.3 计算方法计算方法应用及特点：应用及特点：F适合于形状复杂或薄料冲裁件；适合于形状复杂或薄料冲裁件；F凸、凹模须对号入座，不能互换；凸、凹模须对号入座，不能互换；F易于保证合理间隙，模具制造更容易；易于保证合理间隙，模具制造更容易；2.4.4 应用举例应用举例例例1冲制图示零件，材料为冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚钢，料厚t=0.5mm计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 2.4.4 应用举例应用举例
18、例例2冲制图示开口垫片，材料为冲制图示开口垫片，材料为10钢，采用复合模钢，采用复合模冲裁，料厚为冲裁，料厚为 1mm。试计算用配合法加工时冲孔。试计算用配合法加工时冲孔凸模和落料凹模的刃口尺寸及公差。凸模和落料凹模的刃口尺寸及公差。 2.5 排样设计排样设计本节主要内容：本节主要内容：2.5.1 排样的概念和意义排样的概念和意义2.5.2 排样方法排样方法2.5.3 材料的合理利用材料的合理利用2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定2.5.5 排样图排样图2.5.1 排样的概念和意义排样的概念和意义排样：排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法
19、。方法。合理的排样合理的排样是提高材料利用率、降低成本，是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样方案排样方案是模具结构设计的依据之一。是模具结构设计的依据之一。2.5.2 排样方法排样方法 有废料排样有废料排样 少废料排样少废料排样 无废料排样无废料排样注意三者的比较注意三者的比较（冲裁件质量、模具寿命、材料利用率）（冲裁件质量、模具寿命、材料利用率）一、按材料的合理利用情况一、按材料的合理利用情况有废料排样有废料排样2.5.2 排样方法排样方法无废料排样（两工序）无废料排样（两工序）2.5.2 排样方法排样方法2.5.2 排样方法排
20、样方法按布置方式的主要排样形式按布置方式的主要排样形式二、按冲裁件在条料上的布置方式二、按冲裁件在条料上的布置方式2.5.2 排样方法排样方法按布置方式的主要排样形式（续）按布置方式的主要排样形式（续）2.5.3 材料的合理利用材料的合理利用一、材料利用率一、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。衡量合理利用材料的经济性指标。冲裁废料冲裁废料2.5.3 材料的合理利用材料的合理利用一个进距内的材料利用率一个进距内的材料利用率一张板料一张板料( (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
21、率板料的裁板方法：板料的裁板方法：纵裁纵裁、横裁横裁和和混合裁混合裁。2.5.3 材料的合理利用材料的合理利用二、二、提高材料利用率的方法提高材料利用率的方法F采用合理的排样方法；采用合理的排样方法；F选用合适的板料规格和合理的裁板方法；选用合适的板料规格和合理的裁板方法；F利用结构废料冲小零件；利用结构废料冲小零件； F在取得设计方同意后，适当改变零件结构形状。在取得设计方同意后，适当改变零件结构形状。2.5.3 材料的合理利用材料的合理利用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2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之排
22、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称为间留下的工艺废料称为搭边搭边。搭边的作用：搭边的作用：F定位补偿定位误差，确保冲出合格零件定位补偿定位误差，确保冲出合格零件F增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率F避免冲裁时毛刺被拉人模具间隙，提高模具寿命避免冲裁时毛刺被拉人模具间隙，提高模具寿命一、搭边一、搭边2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定影响搭边值的因素：影响搭边值的因素：F材料的力学性能材料的力学性能F材料厚度材料厚度F冲裁件的形状与尺寸冲裁件的形状与尺寸F送料及挡料方式送料及挡料方式F卸料方式卸料方式二、条料宽
23、度的确定二、条料宽度的确定1、有侧压冲裁、有侧压冲裁2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定2、无侧压冲裁、无侧压冲裁3、侧刃冲裁、侧刃冲裁2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定有侧压冲裁动画有侧压冲裁动画2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定条料宽度：条料宽度：导料板间距：导料板间距：有有侧侧压压冲冲裁裁2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定无侧压冲裁动画无侧压冲裁动画2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定条料宽度：条料宽度：导料板间距：导料板间距：无无侧侧压压冲冲裁裁2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定侧刃
24、冲裁动画侧刃冲裁动画2.5.4 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定条料宽度：条料宽度：导料板间距：导料板间距：侧侧刃刃冲冲裁裁排样图排样图是排样设计的最终表达形式，通常应是排样设计的最终表达形式，通常应绘制在冲压工艺规程的相应卡片上和冲裁模绘制在冲压工艺规程的相应卡片上和冲裁模总装图的右上角。总装图的右上角。从排样图应能反映出从排样图应能反映出排样方法排样方法、冲件的冲裁冲件的冲裁方式方式、用侧刃定距时侧刃的形状与位置用侧刃定距时侧刃的形状与位置、材材料的利用率料的利用率等。等。2.5.5 排样图排样图2.5.5 排样图排样图单工序冲裁排样图单工序冲裁排样图2.5.5 排样图排样图复合冲
25、裁排样图复合冲裁排样图2.5.5 排样图排样图级进冲裁排样图级进冲裁排样图2.6 冲裁力和压力中心的确定冲裁力和压力中心的确定本节主要内容：本节主要内容：2.6.1 冲裁力的计算冲裁力的计算2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法2.6.3 卸料力及推（顶）件力的计算卸料力及推（顶）件力的计算2.6.4 压力中心的计算压力中心的计算F通常所说的冲裁力是指通常所说的冲裁力是指冲裁力的冲裁力的最大值最大值。F冲裁力是选用冲裁力是选用冲压设备冲压设备、模具设计模具设计及及强度校核强度校核的的重要依据。重要依据。2.6.1 冲裁力的计算冲裁力的计算一、冲裁力和凸模行程的关系一、冲裁力和凸模行程的关
26、系理论上冲裁为剪切断裂，所以最大冲裁力可以按板理论上冲裁为剪切断裂，所以最大冲裁力可以按板料的抗剪强度来计算：料的抗剪强度来计算：2.6.1 冲裁力的计算冲裁力的计算二、冲裁力的计算二、冲裁力的计算 F冲裁力（冲裁力（N） L零件的剪切周长（零件的剪切周长（mm） t材料厚度（材料厚度（mm）材料抗剪材料抗剪强强度（度（MPa） K系数，一般取系数，一般取K1.3原理：原理：凸模做成不同长度，使其工作端面呈阶梯布凸模做成不同长度，使其工作端面呈阶梯布置，使各凸模的冲裁力最大值不同时出现，从而达置，使各凸模的冲裁力最大值不同时出现，从而达到降低冲裁力的目的。到降低冲裁力的目的。适用场合：适用场合
27、：多凸模冲裁多凸模冲裁2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法一、阶梯凸模冲裁一、阶梯凸模冲裁2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法阶梯冲裁动画阶梯冲裁动画设计要点：设计要点：1、将小直径凸模做短、将小直径凸模做短2、阶梯高度应大于冲裁断面的光亮带高度、阶梯高度应大于冲裁断面的光亮带高度3、冲裁力按产生最大冲裁力的那一层凸模来计算、冲裁力按产生最大冲裁力的那一层凸模来计算4、对称布置、对称布置2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法原理：原理：将凸模或凹模做成斜刃后，就不是全部刃口将凸模或凹模做成斜刃后，就不是全部刃口同时冲裁，而是逐渐切入板料，从而降低冲裁力。同时冲裁，而是逐渐
28、切入板料，从而降低冲裁力。适用场合：适用场合：大型件或厚板冲裁大型件或厚板冲裁2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法二、斜刃冲裁二、斜刃冲裁2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法设计要点：设计要点：1、落料时凸模为平刃，凹模为斜刃；冲孔时相反、落料时凸模为平刃，凹模为斜刃；冲孔时相反2、斜刃角、斜刃角和斜刃高度和斜刃高度H3、对称布置、对称布置落料冲孔落料冲孔2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法各种斜刃的形式各种斜刃的形式原理：原理：加热后板料的抗剪强度降低，从而降低了冲加热后板料的抗剪强度降低，从而降低了冲裁力。裁力。适用场合：适用场合：厚板或表面质量及精度要求不高的零件
29、厚板或表面质量及精度要求不高的零件冲裁冲裁2.6.2 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法三、加热冲裁三、加热冲裁2.6.3 卸料力及推（顶）件力的计算卸料力及推（顶）件力的计算卸料力：卸料力：从凸模上从凸模上卸下箍着的板料所卸下箍着的板料所需要的力。需要的力。推件力：推件力：将卡在凹将卡在凹模内的板料顺着冲模内的板料顺着冲裁方向推出所需要裁方向推出所需要的力。的力。顶件力：顶件力：逆着冲裁逆着冲裁方向将板料从凹模方向将板料从凹模内顶出所需的力。内顶出所需的力。 模具的压力中心：模具的压力中心：冲压力合力的作用点。冲压力合力的作用点。 要求：要求：为了保证压力机和模具的正常工作，应使模为了保证压力
30、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。具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。压力中心计算方法：压力中心计算方法：解析法解析法、图解法图解法、实验法实验法等。等。2.6.4 压力中心的计算压力中心的计算一、压力中心的概念一、压力中心的概念1、简单几何图形的压力中心位置、简单几何图形的压力中心位置1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心。）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心。2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。）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：）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置
31、，按下式计算： 2.6.4 压力中心的计算压力中心的计算二、压力中心的计算方法二、压力中心的计算方法2、多凸模模具压力中心位置、多凸模模具压力中心位置2.6.4 压力中心的计算压力中心的计算二、压力中心的计算方法二、压力中心的计算方法方法：方法：确定多凸模模确定多凸模模具的压力中心，是将具的压力中心，是将各凸模的压力中心确各凸模的压力中心确定后，再计算模具的定后，再计算模具的压力中心。压力中心。3、复杂形状零件模具压力中心位置、复杂形状零件模具压力中心位置2.6.4 压力中心的计算压力中心的计算二、压力中心的计算方法二、压力中心的计算方法方法：方法：复杂形状零件复杂形状零件模具压力中心的计算模
32、具压力中心的计算原理与多凸模冲裁时原理与多凸模冲裁时的计算原理相同。的计算原理相同。2.7 冲裁工艺设计冲裁工艺设计本节主要内容：本节主要内容：2.7.1 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析2.7.2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定2.7.1 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析一、冲裁件的结构工艺性一、冲裁件的结构工艺性二、冲裁件质量二、冲裁件质量2.7.1 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析一、冲裁件的结构工艺性一、冲裁件的结构工艺性1、应尽量避免应力集中的结构；、应尽量避免应力集中的结构；2、冲裁件形状应力求简单、规则；、冲裁件形状应力求简单、规则；3、冲孔孔径不宜过小；、冲孔孔径不宜过小
33、；4、避免有过长的悬臂和窄槽；、避免有过长的悬臂和窄槽；5、孔与孔、孔与边缘间的距离不能过小；、孔与孔、孔与边缘间的距离不能过小；6、成形件上冲孔时，孔壁与制件直壁间应保持一、成形件上冲孔时，孔壁与制件直壁间应保持一定距离。定距离。2.7.1 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性2.7.1 冲裁件工艺性分析冲裁件工艺性分析二、冲裁件质量二、冲裁件质量1、尺寸精度应在经济精度、尺寸精度应在经济精度（IT11级）级）范围内；范围内；2、断面质量应在规定范围内、断面质量应在规定范围内（表面粗糙度、毛刺高度）（表面粗糙度、毛刺高度）；3、材料轧制方向应满足后续加工的需要
34、；、材料轧制方向应满足后续加工的需要；4、形位公差应在规定范围内。、形位公差应在规定范围内。2.7.2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定工艺路线：工艺路线：工序的数目、性质工序的数目、性质 工序组合形式工序组合形式 工序顺序安排工序顺序安排 多种可能的工艺方案多种可能的工艺方案 较为合理的方案较为合理的方案生产批量、形状复杂生产批量、形状复杂 程度、尺寸大小、材程度、尺寸大小、材 料厚度、模具制造及料厚度、模具制造及 维修条件、生产条件维修条件、生产条件 单工序冲裁单工序冲裁复合冲裁复合冲裁级进冲裁级进冲裁冲裁件质量冲裁件质量低低最高最高较高较高生产效率生产效率低低较高较高最高最高制件尺寸
35、形状制件尺寸形状的适应性的适应性尺寸较大、形尺寸较大、形状简单的制件状简单的制件尺寸不大、形尺寸不大、形状复杂的制件状复杂的制件尺寸不大、形尺寸不大、形状复杂的制件状复杂的制件模具制造模具制造制造简单制造简单周期短周期短制造困难制造困难周期长周期长制造困难制造困难周期长周期长操作安全性操作安全性不安全不安全一般一般较安全较安全三种工序组合形式的比较三种工序组合形式的比较2.7.2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定2.7.2 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定工序顺序安排的基本原则：工序顺序安排的基本原则：1、复合冲裁无工序顺序安排、复合冲裁无工序顺序安排2、级进冲裁时：、级进冲裁时：F先
36、冲孔，后落料先冲孔，后落料F侧刃定距时，侧刃切边安排在前侧刃定距时，侧刃切边安排在前F套料由里向外冲裁套料由里向外冲裁3、多工序工件采用单工序冲裁时：、多工序工件采用单工序冲裁时：F先落料，后冲孔先落料，后冲孔F大小不同、相距较近的孔，先大孔，后小孔大小不同、相距较近的孔，先大孔，后小孔2.8 冲裁模的基本类型与构造冲裁模的基本类型与构造本节主要内容：本节主要内容：2.8.1 冲裁模的分类冲裁模的分类2.8.2 冲裁模的结构组成冲裁模的结构组成2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模2.8.1 冲裁模的分类冲裁模的分类F按工序性质：按工序性质：落料模落料模、冲孔模冲孔模、切边模切边模等；等；F按工序的
37、组合：按工序的组合：单工序模单工序模、复合模复合模和和级进模级进模；F按模具导向方式：按模具导向方式：开式模开式模、导板模导板模、导柱模导柱模等等；F按模具工作零件所用材料：可分为按模具工作零件所用材料：可分为钢质冲模钢质冲模、硬硬质合金冲模质合金冲模、锌基合金冲模锌基合金冲模、橡胶冲模橡胶冲模等等；2.8.2 冲裁模的结构组成冲裁模的结构组成一、冲裁模的总体结构一、冲裁模的总体结构冲裁模冲裁模通常由通常由上模上模和和下模下模两个部分组成。两个部分组成。上模：上模：通过模柄或上模座固定在压力机滑块上，可通过模柄或上模座固定在压力机滑块上，可随滑块上、下往复运动，是冲模的活动部分。随滑块上、下往
38、复运动，是冲模的活动部分。下模：下模：通过下模座固定在压力机的工作台或工作台通过下模座固定在压力机的工作台或工作台垫板上，是冲模的固定部分。垫板上，是冲模的固定部分。2.8.2 冲裁模的结构组成冲裁模的结构组成上模下模上模下模2.8.2 冲裁模的结构组成冲裁模的结构组成二、冲裁模的组成零件二、冲裁模的组成零件冲裁模零部件冲裁模零部件 工艺零件工艺零件 结构零件结构零件 工作零件工作零件 定位零件定位零件 卸料与出件卸料与出件 导向零件导向零件 支承与固定支承与固定 紧固零件紧固零件 卸卸料料装装置置 推推件件装装置置 顶顶件件装装置置 凸凸 模模 凹凹 模模 凸凸 凹凹 模模挡挡 料料 销销
39、导导 正正 销销 定定位位板板( (销销) ) 导导料料板板( (销销) ) 侧侧 刃刃 上上下下模模座座 模模 柄柄 固固 定定 板板 垫垫 板板 导导 柱柱 导导 套套导导 板板 螺螺 钉钉 销销 钉钉2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模一、单工序冲裁模一、单工序冲裁模二、复合冲裁模二、复合冲裁模三、级进冲裁模三、级进冲裁模2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模刚性卸料装置（导板）落料模刚性卸料装置（导板）落料模2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模弹性卸料装置落料模弹性卸料装置落料模2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模单工序冲孔动画单工序冲孔动画2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模单工序落料动画单工序落料动画2
40、.8.3 典型冲裁模典型冲裁模二、复合冲裁模二、复合冲裁模设计难点：设计难点：如何在同一工作位置上合理地布置好几如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模。对凸、凹模。结构上的主要特征：结构上的主要特征：有一个既是落料凸模又是冲孔有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。凹模的凸凹模。优点：优点：生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。精度高，冲模的轮廓尺寸较小。缺点：缺点：结构复杂，制造精度要求高，成本高。结构复杂，制造精度要求高，成本高。适用：适用：生产批量大、精度要求高的冲裁件。生产批量大、精度要求高的冲裁件。2.8.3 典
41、型冲裁模典型冲裁模复合模结构原理复合模结构原理1-推件块推件块 2-冲孔凸模冲孔凸模 3-落料凹模落料凹模 4-卸料板卸料板 5-凸凹模凸凹模2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模倒装式复合模倒装式复合模2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模正装式复合模正装式复合模2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模倒装式复合模动画倒装式复合模动画2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模正装复合模正装复合模倒装复合模倒装复合模结构特点结构特点三套卸料、出件装置三套卸料、出件装置二套卸料、出件装置二套卸料、出件装置优点优点冲出的冲件平直度较高冲出的冲件平直度较高凹模胀力小，不易胀裂凹模胀力小，不易胀裂结构简单结构简单废料直接漏下，较方
42、便废料直接漏下，较方便缺点缺点结构复杂，冲孔废料落结构复杂，冲孔废料落在冲模工作面上，不易在冲模工作面上，不易排除排除冲件易发生弯拱冲件易发生弯拱凹模胀力较大凹模胀力较大应用应用冲制较薄、平直度要求冲制较薄、平直度要求较高的冲件，可以冲制较高的冲件，可以冲制孔边距离较小的冲件孔边距离较小的冲件冲制平直度要求不高且冲制平直度要求不高且孔边距离较大的冲件孔边距离较大的冲件正装、倒装复合模的比较正装、倒装复合模的比较2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模三、级进冲裁模三、级进冲裁模优点：优点：级进模比单工序模生产率高，减少了模具和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
43、现生产设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。自动化。缺点：缺点：轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。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。大批量生产小型冲压件。 2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模1-冲孔凸模冲孔凸模2-落料凹模落料凹模3-导正销导正销4-卸料板卸料板5-导料板导料板6-固定挡料销固定挡料销7-凹模凹模8-始用挡料销始用挡料销级进模结构原理级进模结构原理2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模双双侧侧刃刃定定距距的的冲冲孔孔落落料料级级进进模模1-内六角螺钉内六角螺钉2-销钉销钉3-模柄模柄4-卸料螺钉卸料螺钉5-垫板垫板6-上模座上模座7-
44、凸模固定板凸模固定板8、9、10-凸模凸模11-导料板导料板12-承料板承料板13-卸料板卸料板14-凹模凹模15-下模座下模座16-侧刃侧刃17-侧刃挡块侧刃挡块2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模矩形侧刃矩形侧刃 成形侧刃成形侧刃2.8.3 典型冲裁模典型冲裁模用用导导正正销销定定距距的的冲冲孔孔落落料料级级进进模模 1-模柄模柄2-螺钉螺钉3-冲孔凸模冲孔凸模4-落料凸模落料凸模5-导正销导正销6-固定导料销固定导料销7-始用导料销始用导料销 2.9 冲模主要零件设计及标准选用冲模主要零件设计及标准选用本节主要内容：本节主要内容：2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化2.9.2 工作零件的设计
45、与标准选用工作零件的设计与标准选用2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计与标准选用2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置2.9.5 固定与紧固零件固定与紧固零件2.9.6 导向零件导向零件2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化国家标准总局对冷冲模先后制定了中华人民共和国国家标准总局对冷冲模先后制定了中华人民共和国国家标准和机械行业标准。国家标准和机械行业标准。包括：包括：F冷冲模模架及其技术条件冷冲模模架及其技术条件F冷冲模零件及其技术条件冷冲模零件及其技术条件F14种典型组合形式种典型组合形式2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化标准模架：标准模架：标准模架由标准模架由上模座上模座
46、、下模座下模座、导柱导柱、导套导套等组成。等组成。根据导柱导套的类型、数量和布置方式，可有如下根据导柱导套的类型、数量和布置方式，可有如下分类：分类：F按类型：滑动导向和滚动导向按类型：滑动导向和滚动导向F按数量：两导柱和四导柱按数量：两导柱和四导柱F按布置方式：后侧、对角和中间按布置方式：后侧、对角和中间2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化两导柱模架与四导柱模架两导柱模架与四导柱模架2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化后侧导柱模架后侧导柱模架优缺点及应用：优缺点及应用：F送料及操作方便；送料及操作方便；F冲压时易产生偏心，影响模具寿命与工件质量；冲压时易产生偏心，影响模具寿命与工件质量；F适
47、用于精度要求不高的中、小型制件；适用于精度要求不高的中、小型制件；2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化中间和对角导柱模架中间和对角导柱模架优缺点及应用：优缺点及应用：F条料宽度受两导柱间距的限制；条料宽度受两导柱间距的限制；F冲压时不会引起偏心，利于提高模具寿命和工件质量；冲压时不会引起偏心，利于提高模具寿命和工件质量；F适用于形状较复杂、精度要求较高的制件；适用于形状较复杂、精度要求较高的制件；2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化典型组合形式：典型组合形式：根据模架、导向方式、卸料方式、导料方式、以及根据模架、导向方式、卸料方式、导料方式、以及工序组合等情况，国家标准规定了工序组合等情况，国
48、家标准规定了14种冷冲模典型种冷冲模典型组合。组合。典型组合是由模架、凸模固定板、凹模板、卸料装典型组合是由模架、凸模固定板、凹模板、卸料装置、导料装置、螺钉、圆柱销等组成。置、导料装置、螺钉、圆柱销等组成。2.9.1 冲模的标准化冲模的标准化冲模标准化的意义：冲模标准化的意义：F简化模具设计，降低模具成本；简化模具设计，降低模具成本；F缩短设计周期，提高产品竞争力；缩短设计周期，提高产品竞争力；F为模具计算机辅助设计奠定基础。为模具计算机辅助设计奠定基础。2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用一、凸模一、凸模1、凸模的结构形式、凸模的结构形式2、凸模的固定方法、凸模的固
49、定方法3、凸模长度的计算、凸模长度的计算4、凸模强度和刚度的校核、凸模强度和刚度的校核1、凸模的结构形式、凸模的结构形式2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用按整体结构按整体结构 按截面形状按截面形状 按刃口形式按刃口形式 护套式护套式 镶拼式镶拼式 整体式整体式 阶梯式阶梯式 直通式直通式 圆形圆形 非圆形非圆形 平刃平刃 斜刃斜刃 2、凸模的固定方法、凸模的固定方法F台肩固定台肩固定F铆接固定铆接固定F粘结剂浇注固定粘结剂浇注固定F螺钉与销钉固定螺钉与销钉固定2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计
50、与标准选用圆圆形形凸凸模模 2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用非圆形凸模非圆形凸模2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用镶拼式凸模镶拼式凸模2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用护护套套式式凸凸模模 3、凸模长度的计算、凸模长度的计算2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用采用固定卸料板和导料板时：采用固定卸料板和导料板时： 当当采用弹性卸料板采用弹性卸料板时：时： 4、凸模强度和刚度的校核、凸模强度和刚度的校核凸模一般不需作强度和刚度校核，只有当凸模特别凸模一般不需作强度和刚度校核，只有当凸模特别细长时
51、或凸模断面尺寸小而板料厚度大时，才进行细长时或凸模断面尺寸小而板料厚度大时，才进行凸模的抗弯能力和承压能力的校核。凸模的抗弯能力和承压能力的校核。2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用二、凹模二、凹模1、凹模外形结构及其固定方法、凹模外形结构及其固定方法2、凹模刃口形式、凹模刃口形式3、凹模外形尺寸的计算、凹模外形尺寸的计算1、凹模外形结构及其固定方法、凹模外形结构及其固定方法2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用F结构结构整体式整体式镶拼式镶拼式嵌块式嵌块式F固定方法固定方法螺钉直接固定螺
52、钉直接固定凹模固定板固定凹模固定板固定2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用镶接凹模镶接凹模 拼接凹模拼接凹模2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用镶拼凹模的固定方式镶拼凹模的固定方式a) 嵌入式嵌入式b) 压入式压入式c) 斜楔式斜楔式2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用镶拼结构实例镶拼结构实例2、凹模刃口形式、凹模刃口形式2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用 直直筒筒形形刃刃口口 锥锥形形刃刃口口3、凹模外形尺寸的计算、凹模外形尺寸的计算2.9.2 工作零件的设计与标准选用工作零件的设计与标准选用凹
53、模高度：凹模高度：H=kb（15mm）凹模壁厚凹模壁厚：C=（1.52）H （3040mm）2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计与标准选用定位零件的作用：定位零件的作用：用来保证条料的正确送进用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。及在模具中的正确位置。零件的定位零件的定位 单个毛坯的定位单个毛坯的定位条料的定位条料的定位 送进导向送进导向（导料）（导料） 送料定距送料定距（挡料）（挡料） 2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计与标准选用定定位位板板和和定定位位销销的的结结构构形形式式外形定位外形定位 内形定位内形定位定位板厚度或定位销定位高度应定位板厚度或定位销
54、定位高度应比坯料或工序件厚度大比坯料或工序件厚度大12mm 2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计与标准选用导料板导料板a) 国标结构国标结构b) 整体结构整体结构2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计与标准选用固固定定挡挡料料销销a) )国标固定挡料销国标固定挡料销缺点：销孔距凹模孔口缺点：销孔距凹模孔口较近，削弱了凹模的强较近，削弱了凹模的强度。度。 b) )钩形挡料销钩形挡料销缺点：为防止在使用过缺点：为防止在使用过程中发生转动，需增设程中发生转动，需增设防转销，从而增加了制防转销，从而增加了制造工作量。造工作量。2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计
55、与标准选用活动挡料销活动挡料销2.9.3 定位零件的设计与标准选用定位零件的设计与标准选用始用挡料销始用挡料销在条料开始送进时在条料开始送进时起定位作用，以后起定位作用，以后送进时不再起定位送进时不再起定位作用；常用于级进作用；常用于级进模中前几个工位的模中前几个工位的挡料。挡料。2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置一、卸料装置一、卸料装置1、固定、固定/刚性卸料装置刚性卸料装置2、弹性卸料装置、弹性卸料装置2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置1、固定、固定/刚性卸料装置刚性卸料装置F特点：特点：卸料力大，卸料可靠卸料力大，卸料可靠F适用：适用：板料较厚（板料较厚（0.5mm）、平直度
56、要求不高的冲裁件）、平直度要求不高的冲裁件F与凸模的双边间隙：与凸模的双边间隙：仅起卸料作用时，取仅起卸料作用时，取0.20.5mm；兼起导板作用时，按兼起导板作用时，按H7/h6配合，且应小于冲裁间隙。配合，且应小于冲裁间隙。2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置2、弹性卸料装置、弹性卸料装置F特点：特点：兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度高。兼卸料及压料作用，冲件质量较好，平直度高。F适用：适用：质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁。F装配要求：装配要求：在模具开启状态，卸料板应略高出模具工作零在模具开启状态，卸料板应略高出模具工作零件刃口，以便顺利卸料。件
57、刃口，以便顺利卸料。2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置二、推件装置二、推件装置1、刚性推件装置、刚性推件装置2、弹性推件装置、弹性推件装置2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置1、刚性推件装置、刚性推件装置1-打杆打杆2-推板推板3-推杆推杆4-推件块推件块2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置2、弹性推件装置、弹性推件装置2.9.4 卸料与出件装置卸料与出件装置三、顶件装置三、顶件装置1- -顶件块顶件块 2- -顶杆顶杆3- -托板托板 4- -橡胶橡胶 2.9.5 固定与紧固零件固定与紧固零件F上、下模板上、下模板/座座F固定板固定板（与凸、凹模间一般为过渡配合（与凸、凹模间一
58、般为过渡配合H7/m6）F垫板垫板（厚度一般选择（厚度一般选择48mm或更大）或更大）F模柄模柄F螺钉和销钉螺钉和销钉（螺钉一般选用（螺钉一般选用46个，销钉为个，销钉为2个）个）2.9.5 固定与紧固零件固定与紧固零件模柄的形式模柄的形式a) 旋入式旋入式b) 压入式压入式c) 螺钉紧固式螺钉紧固式d) 浮动式浮动式2.9.6 导向零件导向零件F导柱长度应保证模具闭合时：导柱长度应保证模具闭合时：导柱上端面与上模座上表面距离导柱上端面与上模座上表面距离不小于不小于1015mm；导柱下端面与下模座下表面距离导柱下端面与下模座下表面距离不小于不小于5mm；F导套长度须保证在冲压开始时导套长度须保证在冲压开始时导柱要进入导套导柱要进入导套10mm以上。以上。2.10 精密冲裁简介精密冲裁简介F尺寸精度可达尺寸精度可达IT6IT9F断面粗糙度可达断面粗糙度可达Ra1.60.4umF断面垂直度达断面垂直度达89.5以上以上2.10 精密冲裁简介精密冲裁简介精密冲裁实现条件：强力齿圈压板，很小的冲裁间精密冲裁实现条件：强力齿圈压板，很小的冲裁间隙，刃口带有小圆角，强力反顶装置。隙，刃口带有小圆角，强力反顶装置。
