Transcript 冲裁是最基本的冲压工序
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
内容简介：
冲裁是最基本的冲压工序。
本章是本课程的重点章。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用、冲裁
模设计方法与步骤等。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
学习目的与要求：
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。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
重点：
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．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。
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。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
本章目录
第一节 冲裁基本概念
第二节 冲裁模设计与有关工艺计算
第三节 模具主要零部件的结构设计
第四节 模具结构设计
第五节 冲模的设计步骤及实例
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念
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。
基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲
压工序件。
冲裁模：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。
分类: 普通冲裁、精密冲裁
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
垫圈的落料与冲孔
a)落料 b)冲孔
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
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。
一、冲裁变形过程
四对力
凸、凹模间隙存在，产生弯矩。
冲裁时作用于板料上的力
1-凸模 2-板材 3-凹模
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
冲裁变形过程
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
一、冲裁变形过程(续)
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：
1．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
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
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
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
二、冲裁断面特征
断面特征
圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。
光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。
断裂带c：裂纹形成及扩展。
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。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
二、冲裁断面特征（续）
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
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系
冲裁间隙指冲裁模中凹模
刃口横向尺寸DA与凸模刃
口横向尺寸dT的差值。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系(续)
冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。
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
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系（续）
间隙是影响冲裁件质量的主要因素。
间隙正常
间隙正常时，光亮带区域较大，塌角和毛刺较小，
断面质量较好，零件表面平整。
间隙太小
间隙较小时，光亮带增加，塌角、毛刺、断裂带
均减小。间隙太小时，会出现两条光亮带，上端毛刺
会增大。
间隙太大
间隙过大时，光亮带变小，毛刺、锥度较大，塌
角有所增加，断面质量很差。
间隙不均匀
会有不同的断面质量特征，得不到理想得断面质量。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系（续）
冲裁件尺寸精度主要决定于冲裁模的制造精度精度，其
次是冲裁件实际尺寸与冲模刃口的尺寸之间的偏差。
金属的塑性变形是应力超过弹性极限时产生的，金属
在产生塑性变形时，一定同时存在弹性变形。
冲裁间隙的大小对对冲裁件的弹性变形尺寸有着直接
的影响。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
四、合理间隙值的确定
间隙选用原则：
1.当制件的尺寸精度不高，或对断面质量无特殊要求
时，一般采取较大的间隙值；
2.当制件的尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高
要求时，应该选择较小的间隙值；
3.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 。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
四、合理间隙值的确定（续）
经验确定法：
软钢、纯铁
当t<3mm
Z=(6~9)%t
当t>3mm
Z=(15~19)%t
铜、铝合金
Z=(6~10)%t
Z=(16~21)%t
硬钢
Z=(8~12)%t
Z=(17~25)%t
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
四、合理间隙值的确定（续）
1. 在相同条件下，非圆形比圆形间隙大，冲孔比落料间隙大；
2. 直壁凹模比锥口模间隙大；
3.高速冲压时，模具易发热，间隙值应增大，当行程次数超过
200次/min时，间隙值应增大10％左右；
4. 冷冲时比热冲时间隙值要大；
5. 冲裁热轧硅钢板冷轧硅钢板的间隙值要大；
6.用电火花加工凹模时，其间隙比磨削加工的凹模小(0.5～2)％。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
内容简介：
冲裁是最基本的冲压工序。
本章是本课程的重点章。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用、冲裁
模设计方法与步骤等。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
学习目的与要求：
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。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
重点：
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．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。
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。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
本章目录
第一节 冲裁基本概念
第二节 冲裁模设计与有关工艺计算
第三节 模具主要零部件的结构设计
第四节 模具结构设计
第五节 冲模的设计步骤及实例
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念
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。
基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲
压工序件。
冲裁模：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。
分类: 普通冲裁、精密冲裁
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
垫圈的落料与冲孔
a)落料 b)冲孔
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
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。
一、冲裁变形过程
四对力
凸、凹模间隙存在，产生弯矩。
冲裁时作用于板料上的力
1-凸模 2-板材 3-凹模
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
冲裁变形过程
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
一、冲裁变形过程(续)
间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：
1．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
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
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
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
二、冲裁断面特征
断面特征
圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。
光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。
断裂带c：裂纹形成及扩展。
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。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
二、冲裁断面特征（续）
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
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系
冲裁间隙指冲裁模中凹模
刃口横向尺寸DA与凸模刃
口横向尺寸dT的差值。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系(续)
冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。
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
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系（续）
间隙是影响冲裁件质量的主要因素。
间隙正常
间隙正常时，光亮带区域较大，塌角和毛刺较小，
断面质量较好，零件表面平整。
间隙太小
间隙较小时，光亮带增加，塌角、毛刺、断裂带
均减小。间隙太小时，会出现两条光亮带，上端毛刺
会增大。
间隙太大
间隙过大时，光亮带变小，毛刺、锥度较大，塌
角有所增加，断面质量很差。
间隙不均匀
会有不同的断面质量特征，得不到理想得断面质量。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
三、冲裁间隙与冲裁断面质量的关系（续）
冲裁件尺寸精度主要决定于冲裁模的制造精度精度，其
次是冲裁件实际尺寸与冲模刃口的尺寸之间的偏差。
金属的塑性变形是应力超过弹性极限时产生的，金属
在产生塑性变形时，一定同时存在弹性变形。
冲裁间隙的大小对对冲裁件的弹性变形尺寸有着直接
的影响。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
四、合理间隙值的确定
间隙选用原则：
1.当制件的尺寸精度不高，或对断面质量无特殊要求
时，一般采取较大的间隙值；
2.当制件的尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高
要求时，应该选择较小的间隙值；
3.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 。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
四、合理间隙值的确定（续）
经验确定法：
软钢、纯铁
当t<3mm
Z=(6~9)%t
当t>3mm
Z=(15~19)%t
铜、铝合金
Z=(6~10)%t
Z=(16~21)%t
硬钢
Z=(8~12)%t
Z=(17~25)%t
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计
第一节 冲裁基本概念（续）
四、合理间隙值的确定（续）
1. 在相同条件下，非圆形比圆形间隙大，冲孔比落料间隙大；
2. 直壁凹模比锥口模间隙大；
3.高速冲压时，模具易发热，间隙值应增大，当行程次数超过
200次/min时，间隙值应增大10％左右；
4. 冷冲时比热冲时间隙值要大；
5. 冲裁热轧硅钢板冷轧硅钢板的间隙值要大；
6.用电火花加工凹模时，其间隙比磨削加工的凹模小(0.5～2)％。
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第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计