板料冲裁原理与合理间隙_五_

第一章冲压冲压的定义：室温下，在压力机上通过模具对板料金属（非金属）加压，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法，又叫冷冲压或板料冲压。

冲压工艺可用于加工,金属板料,非金属板料.冲压工艺特点：生产效率高；在大量生产中可获得稳定的质量；材料利用率高，生产成本低；可制造复杂形状的工件。

冲压生产的局限性：--制模成本高；--技术要求高；--不适用于单件、小批量生产。

加工硬化：在常温下，随着变形程度的增加，金属材料的强度指标增高，塑性指标降低的现象。

冲压分类：分离工序，成型工序分离工序：冲压过程中，使冲压件与板料在切应力或拉应力的作用下，沿一定的轮廓线相互分离。

分离工序主要指冲裁，包括落料、冲孔、切断、切边、剖切等工序。

普通冲裁：通过破坏分离方式所完成的冲压工序。

精密冲裁：以变形分离方式所完成的冲压工序。

成形工序：在冲压过程中，使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所需形状与尺寸的工件，同时冲压件应该满足尺寸精度方面的要求。

成形工序主要包括弯曲、拉伸、胀形、翻边等。

落料：用模具沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是零件。

用于制造各种平板零件或者成形工序制坯冲孔：用模具沿封闭轮廓线冲切，冲下部分是废料。

用于冲制各类零件的孔形弯曲;把板料沿直线弯曲成各种形状，板料外层受拉伸力，内层受压缩力。

可加工形状复杂的零件毛坯区域的划分：变形区,传力区在成形过程中，毛坯的变形区和传力区是运动变化的，而且还会相互转化。

制定工艺时，必须保证：“弱区先变形，变形区应为弱区”对毛坯变形趋向性的控制，主要有以下几种方法：（1）合理确定毛坯和半成品尺寸（2）改变模具工作部分的几何形状和尺寸（3）改变毛坯与模具接触面之间的摩擦阻力（4）改变毛坯局部力学性能1、什么是冲压？它与其它加工方法相比有什么特点？2、冲压工序可分为哪两大类？他们的主要区别和特点是什么？3、如何控制冲压过程中的变形趋向？板料的冲压性能：指板料对冲压的适应能力、可成形能力间接试验：板料的受力情况和变形特点与实际冲压有一定差别，其试验结果只能间接反映板料的冲压性能。

2．3 冲裁工艺计算冲裁工艺计算主要包括冲裁件排样设计、冲裁间隙选择、刃口尺寸计算原则和方法、冲裁力与压力中心计算等。

2．3．1 冲裁件的排样冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。

合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施，排样时应考虑如下原则。

（1）提高材料利用率（在不影响冲件使用性能的前提下，可适当改变冲件形状）。

（2）操作方便，劳动强度低且安全。

（3）模具结构简单、寿命长。

（4）保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。

3．3．1 排样方法1．有废料排样沿冲件的全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料侧边之间都存在有搭边废料，如图3-7a所示。

有废料排样材料利用率低，冲件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂、尺寸精度要求较高的冲裁件排样。

2．少废料排样沿冲件的部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边，如图3-7b所示。

该方法材料利用率较高，用于某些尺寸精度要求不高的冲裁件排样。

3．无废料排样冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边废料，冲件与冲件之间沿直线或曲线切断分开，如图3-7c所示。

该方法材料利用率最高，但对冲裁件的结构形状有要求，设计时应考虑冲裁件的结构工艺性。

a）b）c）图3-7 排样方法a）有废料排样b）少废料排样c）无废料排样采用少、无废料排样可以简化冲模结构，减少冲裁力。

但因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。

同时，由于模具单面受力，不但会加剧模具磨损，也直接影响冲件的端面质量。

排样除常见的直排方式外，为提高材料利用率，针对不同冲件的外形特点，可对冲件进行斜排、直对排、斜对排等。

对于形状较复杂的冲件，可用厚纸片剪出个样件，摆出各种可能的排样方案，再从中选择一个比较合理的方案作为排样图。

3．3．2 搭边搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零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，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

板料冲压基础知识一、概述板料冲压是一种常用的金属加工方法，通过将金属板料置于冲压机上，利用冲压机的压力将板料冲压成所需形状。

板料冲压广泛应用于汽车制造、家电制造、电子产品制造等领域。

本文将介绍板料冲压的基础知识。

二、板料材料在板料冲压过程中，常使用的板料材料包括钢板、铝板、铜板等。

不同的材料具有不同的性能和特点，选择合适的材料对于冲压过程的成功至关重要。

1. 钢板：钢板具有良好的强度和韧性，常用于制造需要承受较大力度的零部件，如汽车车身和机械设备的外壳。

2. 铝板：铝板具有较低的密度和良好的抗腐蚀性能，常用于制造轻型零部件和外壳，如手机壳和电子产品外壳。

3. 铜板：铜板具有良好的导电性和导热性，常用于制造需要高导电性和散热性能的零部件，如电子元件和散热片。

三、冲压工艺板料冲压过程中，需要进行多道工序，包括模具设计、冲孔、弯曲、拉伸等。

下面将介绍其中的几个常见工艺。

1. 冲孔：冲孔是板料冲压中最常见的工艺，通过模具上的冲头对板料施加力量，使得板料上形成所需的孔洞。

冲孔通常使用冲裁模具，根据所需孔洞的形状和尺寸选择合适的冲头。

2. 弯曲：弯曲是将平板材料弯折成所需形状的工艺。

在弯曲过程中，板料会受到弯曲力矩的作用，使得板料发生弯曲变形。

弯曲过程需要使用弯曲模具，并根据所需弯曲角度和半径来选择合适的模具。

3. 拉伸：拉伸是将板料拉伸成所需形状的工艺。

拉伸过程中，板料会受到拉伸力的作用，使得板料发生拉伸变形。

拉伸过程需要使用拉伸模具，并根据所需形状和尺寸来选择合适的模具。

四、模具设计模具是板料冲压过程中的关键因素之一，模具的设计直接影响冲压产品的质量和效率。

模具设计需要考虑以下几个因素：1. 材料选择：模具材料需要具有足够的硬度和耐磨性，以保证模具的使用寿命。

常用的模具材料包括工具钢、硬质合金等。

2. 结构设计：模具的结构需要合理，以方便冲压过程中的操作和维护。

模具的结构应尽量简单，便于制造和维修。

3. 精度要求：模具的精度要求直接影响冲压产品的尺寸精度和表面质量。

凹模定位板01020304夹板紧固螺栓顶杆弹簧分析图纸选择模具类型设计模具结构030201选择材料和热处理工艺进行试模粗加工热处理备料精加工抛光总装试模冲裁适用于加工各种形状的薄板零件，具有加工精度高、生产效率高、成本低等优点。

但冲裁过程中会产生废料，模具磨损也较快。

冲裁原理及工艺特点工艺特点冲裁原理间隙选择间隙计算冲裁间隙的选择与计算排样设计搭边值选择冲裁件的排样与搭边确定模具类型模具结构形式模具类型与结构形式根据产品形状和尺寸，设计凸模的结构和尺寸，考虑凸模强度、刚度和使用寿命。

凹模设计根据产品形状和尺寸，设计凹模的结构和尺寸，考虑凹模的加工精度和使用寿命。

根据产品要求，设计定位销的结构和尺寸，确保定位销能够准确固定产品位置。

挡料装置设计根据产品要求，设计挡料装置的结构和尺寸，确保挡料装置能够准确控制产品送料位置。

定位销设计VS模具的夹持与固定装置夹持器设计固定座设计模具材料选择模具结构设计模具强度计算模具强度校核模具刚度定义根据冲裁件的材料、厚度和精度要求，确定模具的刚度要求。

模具刚度校核标准模具刚度优化模具刚度校核03模具稳定性优化01模具稳定性定义02模具稳定性校核标准模具的稳定性分析为保证模具的使用寿命，需要选择具有足够硬度的材料，以便抵抗磨损和保持其形状。

模具材料的硬度模具材料的韧性模具材料的抗疲劳性模具材料的耐腐蚀性为了使模具能够承受冲击和弯曲，需要选择具有足够韧性的材料。

由于模具在长期使用中会受到循环应力的作用，因此需要选择具有较好抗疲劳性能的材料。

对于需要接触腐蚀性材料的模具，应选择具有较好耐腐蚀性的材料。

模具材料的选择原则碳素工具钢低合金工具钢高碳高铬工具钢不锈钢常用模具材料及其特性退火淬火正火回火01030204模具材料的热处理工艺复杂零件的冲裁模具设计通常适用于生产批量较大、对精度要求较高的场合。

在设计时，需考虑以下因素1. 材料：选择适合冲裁的材料，如不锈钢、高强度钢等。

中华人民共和国国家标准GB/T16743—1997冲裁间隙Blanking clearance1 范围本标准规定了金属材料与非金属材料的冲裁间隙值，以及采用此间隙值时冲裁件可以达到的尺寸精度与切面质量水平。

本标准使用于板料厚度为10mm以下的金属与非金属材料平板冲压件的普通冲裁。

2 定义、符号2.1定义冲裁间隙 blanking clearance冲裁模具中凹模与凸模刃口侧壁之间间隙的距离。

图1 冲裁模示意图2.2 符号c-冲裁间隙（单边间隙），mm；t—材料厚度，mm ；τ—材料抗剪强度，mm；R—塌角高度（以料厚的百分比表示）；B—光亮带高度；（以料厚的百分比表示）；F—断裂带高度（以料厚的百分比表示）；α—断裂角，°；h—毛刺高度，mm；f—平面度，mm；上述符号见图1及表1附图。

3 冲裁间隙3.1 金属材料冲裁间隙国家技术监督局1997—03—04批准1977—09—01实施GB/T 16743—19973.1.1金属材料冲裁间隙分类根据冲裁件尺寸精度、剪切面质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料间隙分成三种类型，即Ⅰ类（小间隙），Ⅱ类（中等间隙），Ⅲ类（大间隙），列于表1。

3.1.2金属材料冲裁间隙档次按金属材料的的种类、供应状态、抗剪强度，给出相应于表1的三类冲裁间隙值，列于表2。

3.2 非金属材料的冲裁间隙常用非金属材料的冲裁间隙值，列于表3 。

4冲裁间隙选用原则与方法4.1选用原则4.1.1 选用合理冲裁间隙值的主要依据是在保证冲裁件尺寸精度和满足剪切质量要求的前提下，考虑模具寿命、模具结构、冲裁件形状等因素所占的权重综合分析后确定。

4.1.2对下列情况，应酌情增减冲裁间隙值：a)在同样条件下，冲孔间隙比落料时可大些；b)冲小孔（一般为孔径小于料厚）时，凸模易折断，间隙应取大些。

但这时要采取有效措施，防止废料回升；c)硬质合金冲裁模应比钢模的间隙大30﹪左右；d)复合模的凸凹模壁单壁时，为防止胀裂，应放大冲孔凹模间隙；e)硅刚片随含硅量增加，间隙相应取大些；f)采用弹性压料装置时，间隙可大些；g)高速冲压时，模具容易发热，间隙应增大，如行程次数超过每分钟200次时，间隙应增大10﹪左右；h)电火花穿孔加工凹模型孔时，其间隙应比磨削加工取小些；i)加热冲裁时，间隙应小些；j）凹模为侧壁刃口时，应比直壁间隙小；k)对需攻丝的孔，间隙应取小些。