第二章-冲裁

凸凹模尺寸特点
☆☆在凸凹模刃口尺寸计算过程中对于冲裁件（冲孔件、 落料件）、模具（凸、凹模）的尺寸公差标注方法☆☆
0 落料件为轴类尺寸，公差标注为 D 冲孔件为孔类尺寸，公差标注为 d 0
0 (dT )－ T
d 0 0 D A (DA )0

尺寸计算方法
0 (dT )－ T
t
式中： h ——凹模洞口的直刃壁高度； t ——板料厚度。
表3-7
卸料力、推件力、顶件力系数
注：卸料力系数Kx在冲孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。
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采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
FZ=F+FT+FX

0.012 0.012 (6.09 0.04)0 mm 6.130 mm
T A
≤
Z max Z min

0.008 + 0.012 ≤ 0.06 - 0.04 = 0.02（满足间隙公差条件）
0.02
例1（续）
孔距尺寸： 落料：
Ld
=L±1/8△=18±0.125×2×0.09
毛刺：毛刺是因为微裂纹产生的位置不是正对刃口，而是在刃口附近的侧面上，加 之凸、凹模之间的间隙及刃口不锋利等因素，使金属拉断成毛刺而残留在冲裁件上。 普通冲裁件的断面毛刺难以避免。凸模刃口磨钝后，在冲孔件边缘会产生较大毛刺； 间隙不均匀，会使冲裁件产生局部毛刺。
间隙过小时:有二次剪切，中间有撕裂带，断面有挤长的毛 刺，冲裁力大，但断面垂直； 间隙过大时:光亮带小，圆角带大，撕裂带大，断面倾斜，粗 大毛刺； 间隙合理时:断面比较平直，光洁，冲裁力小。
d 0 0 D A (DA )0
落料时，凹模刃口尺寸接近制件尺寸的最小极限尺寸；
A DA (Dmax x） 0
此时，对应凸模的刃口尺寸为：
☆ 凸、凹刃口制造偏差 (即 A或T )的取值
注意：
为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必 须满足下列条件：
T A Zmax Zmin
0 ＋0.58 0 ＝ 200 . 58 ＝ 200 B1 （200 0.5 1.15 ） 0.29 ＋0.29 mm 1.15 / 4
0 ＋0.44 0 ＝ 120 . 44 ＝ 120 B2 （ 120 0.5 0.87 ） 0.22 ＋0.22 mm 0.87 / 4
3、间隙对模具寿命的影响
主要失效 形式
模具失效的形式：磨损、变形、崩刃、涨裂
间隙
垂直力 侧压力 摩擦力 并且摩擦发热严重，模具磨损加重。
为提高模具寿命，一般需要选用较大间隙，
若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度、 减小模具粗糙度、良好润滑，以减小磨损。
4、凸凹模间隙值的确定
理论作用？ 理论确定法
冲裁厚板或表面质量及精度要求不高的零件时，为了降低冲裁力，可采用加热冲裁或
者斜刃冲裁的方法进行。
2、 卸料力、推件力和顶件力的计算
冲裁时，材料分离前存在着弹性变形，在冲裁 结束时，由于材料的弹性回复及摩擦的存在，将落 料件或冲孔废料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料 则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将 箍在凸模上的料卸下，将梗塞在凹模内的料推出。 从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力FX；从 凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出的力称为推 件力FT，从凹模内将工件或废料逆着冲裁方向顶出 所需要的力称为顶件力FD。
实际生产中使用不 方便，故不常用
经验确定法
对于公差等级要求不高的冲裁件，其双边间
隙可参考表3-4.
5、凸凹模刃口尺寸的确定 （凸凹模尺寸特点）

凸凹模尺寸计算原则
（1）基准问题 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸，以凹模为基准； 冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸，以凸模为基准。
（2）刃口磨损规律 刃口磨损后：凹模刃口尺寸扩大， 凸模刃口尺寸减小。 为使模具有一定使用寿命，磨损到一定程度仍能冲出 合格制件： 冲孔时凸模刃口尺寸接近制件尺寸的最大极限尺寸； 落料时凹模刃口尺寸接近制件尺寸的最小极限尺寸。
③ 凸模刃口磨损后，尺寸C不变，按中心距类尺寸处理。
C 60 0.37 / 4 60 0.09 mm
⑷选取最小冲裁间隙
查表3-4，取Zmin＝0.50mm
⑸注明配制关系
凹模刃口尺寸按凸模刃口实际尺寸配制，保证 最小冲裁间隙为0.50mm。
3.3 冲裁工艺中的力学计算
1、 冲裁力的计算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是选用压 力机和设计模具的重要依据之一。在整个冲裁过程中，冲裁 力的大小是不断变化的，如图1所示。图中OA段为弹性变形 阶段，板料上的冲裁力随凸模的下压直线增加。AB段为塑 性变形阶段。B点为冲裁力的最大值。凸模再下压，材料内 部产生裂纹并迅速扩张，冲裁力下降，所以BC是断裂阶段。 到达C点，上下裂纹重合，板料已经分离。CD所用的压力， 仅是克服摩擦阻力，推出已分离的料。冲裁力是指板料作用 在凸模上的最大抗力。用板料作用在凸模上产生最大抗力而 出现裂纹时(即图中的B点)的板料内剪切变形区的切应力作 为材料的抗剪强度（MPa）。
2、塑性变形阶段 3、断裂分离阶段
3.2 冲裁模间隙
C—单面间隙
Z—双面间隙
1、间隙对冲裁件表面质量的影响
冲裁过程的变形时很复杂的， 除了剪切变形外还存在拉伸、弯曲 与横向挤压等变形。故冲裁件不平 整，断面不光滑、不垂直。
冲裁区
塌角 光亮带 断裂带 毛刺
塌角区：塌角区是板料在弹性变形时，刃口附近的板料被牵连，产生弯曲和拉伸变 形而形成的。它在弹性变形时产生，塑性变形时定位。软材料比硬材料的圆角带大。 光亮带：光亮带是板料在塑性剪切时，凸、凹模刃口侧压力将毛料压平而形成的光 亮垂直的断面，通常光亮带在整个断面上所占的比例小于三分之一，是断面质量最 好的区域。间隙过大时，裂纹在离开刃口稍远的侧面上产生，致使之间光亮带减小。 断裂带：断裂带是入口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，在断 裂阶段产生的撕裂带，是断面质量较差的区域，表面粗糙，且有斜度。塑性越差， 冲裁间隙越大，撕裂带越宽且斜度越大。
2、间隙对冲裁力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，
容易断裂分离，因此，冲力减小。但如果 继续增大间隙，因裂纹不重合，冲裁力下降 缓慢。
间隙对卸料力的影响
冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫 卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的 方向推出的力叫推件力，逆冲裁方向顶出的 力叫顶件力。
要准确地计算这些力是困难的,生产中常用下列经验公 式计算: FX=KXF （3-13） FT=nKTF （3-14） FD=KDF （3-15） 式中： F ——冲裁力； KX、 KT、 KD ——卸料力、推件力、顶件力系数，见表 3-7； n ——同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。 h （3-16） n
尺寸分类：
A类：磨损后尺寸增加 B类：磨损后尺寸减小 C类：磨损后尺寸不变
0.5
尺寸分类的方法：实体方向画虚线法
例：
冲裁如图a所示制件，材料为A3，料厚4mm， 试用凸凹模配做法计算凸凹模的刃口尺寸及制造公差。
解：⑴确定基准件：此冲裁模为冲孔模，以凸模为基准件。 ⑵画出基准件的磨损图：凸模刃口磨损情况如图b所示.
紧箍在凸模上的工件或废料，用卸料板 卡在凹模孔口内的工件或废料，用推件装置
或顶件装置

由于间隙的增大，使剪切带变窄，同时由于材料的 弹性变形，使落料件尺寸小于凹模刃口尺寸，冲孔 尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件 力随之减小。间隙继续增大时，因为毛刺增大，又 会引起卸料力、推件力或顶件力迅速增大。
（1）凸凹模分别加工
凸凹模分别标注尺寸 及制造公差。
d 0
冲孔时，凸模刃口尺寸接近制件尺寸的最大极限尺寸；
0 dT (dmin x） －T
此时，对应凹模的刃口尺寸为：
A A d A (dT Zmin） ( d x Z ） 0 min min 0
0 (dT )－ T
⑶对基准件的尺寸进行分类（A、B、C三类）计算:
根据凸模刃口磨损情况，其尺寸变化可分为三类： ①凸模刃口磨损后，尺寸A增大，按落料凹模类尺寸 计算。 查表3-6，得：x＝0.5； 取：δ＝△/4，则：
A （60 0.5 0.74 ）
0.74 / 4 0
②凸模刃口磨损后，尺寸B1、B2减小，按冲孔凸模类尺寸 计算。 查表3-6，得：x1＝x2＝0.5 取：δ＝△/4，则：
相同：
1、模具结构；
2、坯料变形过程。
落料
冲孔
不同： 1、冲孔获得带孔的制件，冲裁的都是废料；落料冲落的部 分是成品，余下的部分是余料或废料。 2、对冲孔模具，D凸=D孔，对于落料模具D凹=D落料。
3.1冲裁变形过程分析
冲裁过程：
冲裁件的平面是 否平整，断面是否垂 直光滑。
冲裁时板料变形过程：
1、弹性变形阶段
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：
A ≤ 0.6Z Z =0.6×0.02=0.012mm max min
T ≤ 0.4Z max Z min =0.4×0.02=0.008mm
T 2
或者取：
T 0.4 （Zmax Zmin）
A 0.6 （Zmax Zmin）
A 2
例1
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。

解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔
、落料。
外形 由落料获得， 360 0.62 mm
0.12 2 60 mm