2.1冲裁工艺设计基础

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7．冲压设备选择 冲压设备选择关系到其合理使用、安全、产
品质量、模具寿命、生产效率及成本等。 设备类型的选择主要取决于冲压的工艺要求
和生产批量。设备选择主要包括设备类型和规格 两个方面。
设备规格主要取决于冲压力，变形功、模具 闭合高度和模板平面轮廓尺寸等。
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8．凸、凹模结构设计 根据冲件的形状和尺寸，冲模的加工以及装
（2）级进工艺
（3）复合工艺 即采用一副复合模一次冲裁完成。
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分析比较： （1）单工序工艺：模具结构简单，制造成本较 低，但制件内外形的位置精度难以得到保证，且 所占用设备及工人较多，生产效率低。
（2）级进工序工艺：制件内外形位置精度较易 得到保证，易于实现自动化生产，生产效率高， 但模具结构较复杂，制造成本较高。
冲压件上未注公差尺寸，要根据工件的公 差等级，进行公差标注。
标准步骤： 1.根据冲压件的公差等级与基本尺寸，查找冲压
基准件公差数值表，找到对应的公差，一般采 取单性偏差；
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2.判断该尺寸的偏差方向； 采用“入体原则”、可先画出该冲压件的假
想磨损图。所示工件的假想磨损图用双点划线画 出，再根据以下方法进行判断。如该尺寸磨损后 变小为负偏差；变大为正偏差；不变则为正负偏 差。
案例分析：电机定子 工序性质： 冲孔、落料
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案例分析：机芯自停杆 工序性质： 冲孔、落料
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案例分析：电位器接线片 工序性质： 落料
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（2）基本工序的数目 案例分析：
案例1为3个； 案例2和案例3为2个； 案例4为1个。
（3）基本工序的顺序 案例分析：

冲裁工艺及模具设计
第二章
冲裁工艺及模具设计
1.1 冲裁变形的过程 1.2 冲裁间隙 1.3 凸、凹模刃口尺寸及公差 1.4 冲裁力的计算 1.5 工件的排样与搭边 1.6 冲裁工艺的设计 1.7 冲裁模的结构与设计 1.8 冲裁模设计中应注意的安全问题
冲裁工艺及模具设计
2.1 冲裁变形的过程
冲裁是利用冲裁模使板料产生分离的冲压工序。从广义 上说，冲裁是分离工序的总称，包括落料、冲孔、切口、修 边、剖切等多种工序。冲裁可以直接冲出成品零件，也可以 为其它工序制备毛坯。从板料上冲下所需形状的零件（或毛 坯）叫落料，在工件或板料上冲出所需形状的孔（冲去的为 废料）叫冲孔。
冲裁工艺及模具设计
常用金属板材的冲裁变形过程如图2-2所示，模具间隙 正常情况下，大致分为三个阶段。
a)弹 冲裁变形过程
冲裁工艺及模具设计
（1）弹性变形阶段
凸模接触板料后，开始压缩材料，变形区内产生弹性压 缩、拉伸与弯曲等变形。此时凸模微量挤入材料，材料的另 一侧也略为挤入凹模刃口，如图2-2(a)。随着凸模的继续压 入，变形区的材料达到弹性极限。这时凸模下的材料略有弯 曲，而凹模上的材料略有向上翘曲。间隙越大这种现象越明 显。
表2-1 冲模制造精度与冲裁件尺寸精度之间的关系
冲裁工艺及模具设计
(2) 工件材料的力学性能 冲裁过程中，材料发生一定 的弹性变形，冲裁结束会发生“回弹”现象，使工件尺寸与 凹模尺寸不相符，若是冲孔的尺寸与凸模不符，影响了工件 尺寸精度。故材料的力学性能决定了该材料在冲裁过程中的 弹性变形量。材料越软，弹性变形量越小，回弹也越小，冲 裁件的尺寸精度越高。反之，冲裁件尺寸精度越低。
冲裁工艺及模具设计
（2）设计冲孔模时，因工件孔的尺寸等于凸模刃口公称 尺寸，故应先确定凸模尺寸，间隙取在凹模上，考虑冲裁过 程中模具的磨损，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口 的基本尺寸应取工件尺寸公差范围的较大尺寸，以保证凸模 磨损到一定程度时，仍可使用；凸、凹模之间的间隙取最小 合理间隙值。

（2）凹模按凸模配作法
一般都是把落料凹模尺寸计算后换算到凸模上。凹模刃口磨损后尺寸有变大、 变小、不变三种情况，如图2-9所示
图2-9 落料时凹模刃口磨损 a 落料件 b 凹模刃口轮廓
1）判断是落料件还是冲孔件，确定工件上未注公差尺寸的偏差值。 2）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断模具刃口尺寸磨损后变大，变小 还 是不变。（落料件：图形外加虚线判断；冲孔件：图形内加虚线判断） 3）根据尺寸类型，采用不同计算公式。
第2章 冲裁工艺及模具设计
目录
2.1 冲裁变形过程分析 2.2 冲裁件质量分析 2.3 冲裁间裁 2.4 凸模和凹模工作部分尺寸计算 2.5 冲裁件的工艺性 2.6 冲裁力和压力中心的计算 2.7 排样 2.8 冲裁模 2.9冲裁模主要零部件的计算与选用 2.10冲裁模设计
冲裁概述
利用冲模使板料相互分离的冲压工序叫冲裁。冲裁工艺的 种类很多，常用的有落料、冲孔、切边、修边、整修等。
冲裁件的质量是指冲裁件的断面状况、尺寸公差及形状误差等。理想的情况， 冲裁件的断面应平直、光洁、尺寸公差应满足冲件要求，表面应平坦，即穹 弯小。
2.2.1 冲裁件的断面质量 它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。
塌角带：弹性变形阶段产生，大小与材料 塑性和模具间隙有关。
光亮带：塑性剪切变形时产生，质量最好 的区域。
2.3.3 确定间隙的理论根据
在实际生产中，主要根据冲件的断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个 因素给间隙规定一个范围的值，以满足冲裁件设计的要求。这个范围的最 小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。在设计和制造模具时， 应采用最小合理间隙。
确定间隙值的方法有理论计算法和经验查表法两种。
2.3.3 确定间隙的理论根据

沿工件全部外形冲裁，工件间、工件与板料边
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
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冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
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方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
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凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出