模具第二章冲裁模(1)

注基本尺寸,并注明其公差按基准件凹模或凸
模的实际尺寸配做,并保证应留的间隙值。
另外,如果由于加工的需要,希望对落料件以凸模 为基准件,对冲孔件以凹模为基准件,则模具 基准件的刃口尺寸可按右式计算:
A类： B类:
ABjj＝＝((ABmmaixn-+XX△△-Z+ mZinm)-in△)/+4△/4
C类: Cj＝(Cmin+0.5△)±△/8
A类：Aj＝(Amax-X△)+△/4
B类: Bj＝(Bmin+X△)-△/4 C类: Cj＝(Cmin+0.5△)±△/8
式中Aj.Bj.Cj－基准件尺寸(mm);
Amax.Bmin.Cmin－工件极限尺寸(mm);
△－工件公差(mm)。
对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃
口尺寸和公差一般不在图样上标注,而是仅标
模具第二章冲裁模(1)
2020/11/20
模具第二章冲裁模(1)
第一节 冲裁模的设计基础
l 冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序,主要包括落 料和冲孔。经过冲裁得到的制件,可以用它作为零件或为 弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。从板料冲压所需形状 的零件（或毛坯）称落料,在工件上冲出所需形状的孔称 为冲孔。
δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin。 式中： δ凸——凸模的制造公差；
δ凹——凹模的制造公差；
δ凸、 δ凹已有标准见表２－１２。
l 下面对冲孔和落料两种情况分别进行讨论。
l （1）冲孔 设工件孔的尺寸为 。根据刃口尺寸计算原则，冲孔时 应首先确定凸模刃口尺寸。由于基准件凸模刃口尺寸在磨损后会减小， 因此，应使凸模的基本尺寸接近工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模 尺寸以保证最小合理间隙Zmin。凸模的制造取负偏差，凹模取正偏差。 其计算式为:
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2、 尺寸计算方法
l 由于模具加工和测量方法的不同，凸模和凹模刃口部分尺寸的计算公 式和制造公差的标注也不同，基本上可分为两类（分开加工、配合加 工）：
l 1)凸模和凹模分开加工 采用这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口 尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值， 必须满足关系式：
0.40
0.08
0.10
0.15
注:1.表中所列孔距公差,适用于两孔同时冲出的情况;
2.一般精度指模具工作部分达IT8,凹模后角15’~30’的 情况,较高精度指模具工作部分达IT7以上,凹模后角不超 过15’;
3.表中数值均为正负值。
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表2-5 孔中心与边缘距离尺寸公差 (mm)
这种加工方法的特点是： （１）模具间隙是在配制中保证的，因
此不需要校核 δ凸+δ凹≤Zmax-Zmin， 所以加工基准件时可以适当放宽公差， 使其加工容易。 （２）尺寸标注简单，只需在基准件上 标注尺寸和公差，配制件仅标注基本尺 寸并注明配做所留间隙值。(因此目前 工厂大多采用这种方法，但此方法制造 的凸、凹模不能互换) 由于复杂形状工件，其各部分尺寸性质 不同，凸模和凹模磨损情况也不同，所 以基准件的刃口尺寸需要按不同方法计 算。如右图为一落料件，应以凹模为基 准件，凹模的磨损情况可分为三类：
一般精度(模具)
(mm)
较高精度(模具)
材料厚度t
孔 距基本尺寸
≤50
50~150 150~300
≤50
50~150 150~300
≤1
0.1
0.15
0.2
0.03
0.05
0.08
1~2
0.12
0.2
0.3
0.04
0.06
0.1
2~4
0.15
0.25
0.35
0.06
0.08
0.12
4~6
0.2
0.3
50’
40’
30’
25’
20’
15’
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表2-7 一般冲裁件剪断面表面粗糙度
材料厚度t/mm
≤1
1~2
2~3
3~4
4~5
剪切断面表面粗糙度Ra/μm
3.2
6.3
12.5
25
50
注:如果冲压件剪断面表面粗糙度要求高于本表所列,则需要另加整修 工序。 各种材料通过整修后的表面粗糙度Ra: 黄铜0.4μm, 软钢 0.4~0.8μm, 硬钢0.8~1.6μm。
1~3 3~6 6~10 10~ 18~30 30~50 50~ 80~ 120~ 180~ 260~ 360~ >500
18
80 120 180 260 360 500
2°30’ 2° 1°30’ 1°15’
1°
50’
40’
30’
25’
20’
15’
12’
10’
4°
3° 2°30’
2°
1°30’ 1°15’ 1°
l
Z=mt
式中t——材料厚度
m——系数，与材料性能及厚度有关。
l 当t<3时： 软钢、纯铁
m=6%～9%
铜、铝合金
m=6%～10%
硬钢
m=8%～12%
当t>3时： 软钢、纯铁
m=15%～19%
铜、铝合金
m=16%～21%
硬钢
m模=具1第7二%章～冲裁2模5(%1)
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l 确定模具形式的基本方法：应以冲裁工作的要求，生产批量、模 具加工条件等为主要依据。
三、冲裁间隙（一）
l 冲裁间隙：冲裁模凸、凹模刃口 部分尺寸之差。且有双面冲裁间隙 与单面间隙之别。 l 其双面冲裁间隙用Z表示，单 面间隙为Z/2，如右图所示。 l 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面 质量、冲裁力、模具寿命等影响很 大，所以冲裁间隙是冲裁模设计中 一个很重要的工艺参数。
l 2）考虑到冲裁时，凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺 寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸 应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨 损后减小的，则反之。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情 况下，仍能冲出合格的零件。
l 3）在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求， 又能保证有合理的间隙数值。一般模具制造精度应比工件精度 高3～4级。若零件没有标注公差，则可通过查表确定。
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五﹑冲压力的计算
计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具
1﹑冲压力的计算 采用平刃口凸模和凹模冲裁时,其冲裁力的计算为 F0=Ltг
式中:F0 ----冲裁力(N); L----冲裁件的周长(mm); t----材料厚度(mm); г----材料抗剪强度(MPa),见教材附录A。
其计算公式如下：
D凹=(D-X△)+δ凹
D凸=(D-Zmin)-δ凸 =(D-X△-Zmin)-δ凸
式中D凹、 D凸——落料凹、凸 模基本尺寸(mm)。
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２)凸模和凹模配合加工 对于形状复杂 或料薄的冲裁件，为了保证凸、凹模之 间一定的间隙值，必须采用配合加工。 此方法是先加工好其中的一件，（凸模 或凹模）作为基准件，然后以此基准件 为标准来加工另一件，使它们之间保持 一定的间隙。
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2）采用阶梯形布置的凸模：
为了提高模具寿命，避免 小冲头折断，一般都把小 冲头做短一些。阶梯形布 置的凸模间高度差H取决于 材料厚度，一般为： t≤3时，H=t； t>3时，H=0.5t。
l
l
式中:d凸、d凹——冲孔凸、凹模基本尺寸(mm); △——工件制造公差(mm); X——因数，见表2-13
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冲孔时各部分尺寸公差的分配 位置如右图a)
（2）落料 设工件尺寸为D-△。
根据刃口尺寸计算原则，落料 时应首先确定凹模刃口尺寸。 由于基准件凹模的刃口尺寸在 磨损后会增大，因此应使凹模 的基本尺寸接近工件轮廓的最 小极限尺寸，再减小凸模尺寸 以保证最小合理间隙值Zmin。仍 然是凸模取负偏差,凹模取正偏 差。落料时各部分尺寸公差的 分配位置如右图b)
l
表2-3 冲裁件内外形所能达到的经济精度
基本尺寸/mm
材料厚度t/mm
≤3 1~2 2~3 3~5
≤3
3~6
6~10 10~18 18~500
IT1T14
--
IT14
IT11 IT11
IT12~IT13 IT12~IT13
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表2-4 两孔中心距离公差
第一类：凹模磨损后增大的尺寸 （图中A类尺寸） 第二类：凹模磨损后增小的尺寸 （图中B类尺寸） 第三类：凹模磨损后没有增减的
尺寸（图中C类尺寸）
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同理，对于图ｂ的冲孔件，应以凸模为 基准件，可根据凸模的磨损情况，按图 示方法将尺寸分成A﹑B﹑C三类。当凸模 磨损后，其尺寸的增减情况也是增大、 减小、不变这一同样的规律。因此，对 于复杂形状的落料件或冲孔件，其模具 基准件的刃口尺寸均可按下式计算:
四、凸、凹模刃口尺寸的计算
冲裁件的尺寸精度取决与凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合 理间隙也靠凸、凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确 地确定刃口部分尺寸是相当重要的。
1、尺寸计算原则（在决定模具刃口尺寸及制造公差时）： l 1）落料件的尺寸取决于凹件尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模
尺寸。因此，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。
l 一、冲裁件的工艺分析 l 冲裁件的工艺性：工件在冲裁中的难易程度。 l 良好的冲裁工艺性应保证：材料消耗少、工序数目少、模