思考题冲裁变形过程分为哪三个阶段？裂纹在哪个阶段产生？首先在什么位置产生？板料冲裁时的断面特征怎样？影响冲裁件断面质量的因素有哪
些？3.如图所示零件，材料为Q235A，料厚为2mm，试确定凸凹模分别加工时的刃口尺寸，并计算冲压力，确定压力机公称压力。思
考题6.什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？7.一张完整的排样图应表达哪些信息？5.降低冲裁力的方法有
哪些？4.间隙的重要性？如何确定合理间隙值？垫圈的落料与冲孔a)落料b)冲孔落料部分由查表2
.11得凸模和凹模的制造偏差校核冲孔部分都能满足分别加工时要求由公差表2.12查得：落料部分冲孔部分2．凸模与凹模
配合加工法配合加工法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。
特点：的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核常用于复杂形状及薄料
的冲裁件。1.根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。2.根据尺寸类型，采用不同计算公
式。第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸。计算过程第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸。第三类：凸模或凹模在磨损后基本
不变的尺寸。相当于分别加工的落料凹模尺寸的计算相当于分别加工的冲孔凸模尺寸的计算例2.如图所示的落料件，其中板料厚度t
=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。由表2-10查得：解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基
准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸
：磨损后增大的尺寸由公差表2.12查得：尺寸80mm，选x=0.5；尺寸d,选x=1；其余尺寸均选x=0.75。
第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸第二类尺寸：磨损后减小的尺寸落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.80mm，3
9.75mm，34.75mm，22.07mm，14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，
保证以0.10～0.13mm间隙与落料凹模配制。落料凹模、凸模的尺寸如图3-15。2.4.3冲裁力冲裁力：冲裁过程中
凸模对板料施加的压力。是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。冲裁力的变化过程AB——弹性变形阶段BC——塑性变形
阶段CD——断裂阶段DE——推料阶段一、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：注：F——冲
裁力；L——冲裁断面周边长度；t——材料厚度；——材料抗剪强度；K——修正系数
。一般取K＝1.3卸料力F卸：二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力F推：顶件力F顶：从凸模上卸
下箍着的板料所需要的力。将梗塞在凹模内的工件或废料顺冲裁方向推出所需要的力。逆冲裁方向将
料从凹模内顶出工件或废料所需要的力。卸料力推件力顶件力——卸料力、推件力、顶件力系数
，见P37表2.13；n——同时卡在凹模内的
冲裁件(或废料)数。式中K卸、K推、K顶F卸、F推、F顶和冲压件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状等
因素有关。压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：三、冲压模具压力中心的确定
为保证压力机和模具正常工作必须使模具的冲裁压力中心与压力机滑块中心线重合。压力中心：冲压力合力的作用点。方法
：求空间平行力系的合力作用点。原则：（1）对称形状的单个冲裁件冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2
）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可
用解析计算法求出冲模的压力中心。p38四、降低冲裁力的方法2．斜刃冲裁1．加热冲裁（红冲）冲裁力降低显著
。断面质量较差，精度低，冲裁件上会产生氧化皮，劳动条件差。只用于精度要求不高的厚料冲裁。整个刃口不是与冲裁件周边同时接触，而
是逐步切入。落料时，凹模为斜刃压力机能在柔和条件下工作。冲裁件很大时降低冲裁力很显著。增加模具制造难度和刃口修磨难度，影响冲
裁件的平整。适用于形状简单、精度要求不高、料不太厚的大件冲裁。斜刃配置的原则是：必须保证工件平整，只允许废料发生弯曲变形。
冲孔时，凸模为斜刃3．阶梯凸模冲裁使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低了冲裁力。各凸模尽量对称布置，使模具受力平衡。
降低冲裁力，减少振动，避免小凸模倾斜或折断。刃口修磨麻烦。适用于多个凸模而其位置又较对称的模具。排样:合理的排样：冲裁件
在条料、带料或板料上的布置方法。排样方案是模具结构设计的依据之一。提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。
第六节冲裁工件的排样一、排样原则常用排样方案直排2752件斜对排2852件直对排3168件1420m
mX710mm直对排3185件直排3655件一个步距内的材料利用率材料利用率：1．提高材料利用率?冲裁件的
实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。一张板料(或带料、条料)上总的材料利用率冲裁所产生的废料：一
类是结构废料；另一类是工艺废料。结构废料：由工件的形状决定的。工艺废料：由冲压方式与排样方式决定的。条料上的料头、料尾及边缘
部分。减少工艺废料的有力措施是：设计合理的排样方案；选择合适的板料规格和合理的裁板法；（减少料头、料尾
和边余料）利用废料作小零件（如混合排样）等。利用结构废料的措施有：当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的
冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，如图所示。2．使工人
操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。冲裁过程中翻动尽可能少；尽量选择宽条料、小进距的排样方法。3．使模具结构简单、模具寿
命较高。4．排样应保证冲裁件的质量。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：二、排样方法1.有废料排样（a）2.
少废料排样（b）3.无废料排样（c、d）冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间都有工艺余料存在。只有冲裁件与冲裁件之间或
冲裁件与条料侧边之间留有工艺余料。冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间都无工艺余料存在。搭边：排样时冲裁件之间以及
冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料。三、搭边搭边的作用：补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；使模具刃口双边受力，且避
免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命；增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。影响合理搭边值的因素（1
）材料的力学性能硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。（2）材料厚度材料越厚，搭边值也越大。（3）
冲裁件的形状与尺寸零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。（4）送料及挡料方式用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一
些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。（5）卸料方式弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。2．搭边值的确定p28表2.7
为最小搭边值的经验数表之一，供设计时参考。保证冲裁件质量、保证模具较长寿命、保证自动送料时不被拉弯拉断1．送料步距A四、送料
步距与条料宽度的计算条料在模具上每次送进的距离。D－平行于送料方向的冲裁件宽度a－冲裁件之间的搭边值1)有侧压装置时条
料宽度2．条料宽度B条料是由板料剪裁下料而得，其公差带分布规定上偏差为0，下偏差为负。D——冲裁件与送料方向垂直
的最大尺寸：a1——冲裁件与条料侧边之间的搭边；?——板料剪裁时的下偏差p29表2.82)无侧压装置时条料宽度b
0－条料与导料板之间的间隙p29表2.9五、排样图一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸、板料厚度t、步距S、
工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置。第一节冲裁工艺及冲裁件的工艺性第二节冲裁变形过程分析第三节冲
裁工件的排样第四节冲裁工艺计算第五节冲裁模的典型结构第六节冲裁模零部件的结构设计第七节精密冲裁简介第八节硬质合
金模第九节冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模冲裁是最基本的冲压工序。本章是本课程的重点章。第二章冲裁工艺与冲裁模
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。学习目的与要求：第二章冲裁工艺与冲裁模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。重点：分类: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。既可加工成品零件，也可加工冲压工序毛坯件。普通冲裁、精密冲裁第一节冲裁工
艺及冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符
合冲裁加工的工艺要求。1.冲裁件的形状和尺寸⑴冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少(如图2.6.1）；⑵采用圆角过
渡，避免清角；转接圆角半径的最小值见表2.1;⑶避免冲裁件上产生过长悬臂与狭槽（如图2.6.2）；⑷孔间距、孔与零件边缘之间的
壁距离不能过小（如图2.6.2）；⑸孔径不宜太小。P23表2.2;(6)弯曲件或拉深件上冲孔时，孔壁与工件直壁之间应保持一定的
距离（如图2.6.3）；2.1.2冲裁件的工艺性２．冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求对于普通冲裁，冲孔件公差最
好低于IT9级；落料件公差最好低于IT10级。３．冲裁件的尺寸基准冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模
时的定位基准重合，孔位置尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或线上。冲裁件的尺寸标注（如图2.6.4）
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。第二节冲裁变形过程分析1．弹性变形阶段变
形区内部材料应力小于屈服极限。2．塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服极限。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．剪裂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一、冲裁变形过程间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变
形过程可分为三个阶段：二、冲裁件断面特征圆角带：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带：塑性剪切变形。质量最好的区域
。断裂带：裂纹扩展而形成。表面粗糙并带有斜度。毛刺区：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。冲裁件质量：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，即拱弯小指尺寸精度、
断面质量和形状误差。冲裁件的质量分析1.冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本
尺寸之差。影响因素：该差值包括两方面的偏差：一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差；二是模具本身的制造偏差。
（1）冲模的制造精度（零件加工和装配）（2）材料的性质（3）冲裁间隙（4）冲裁件的形状2.冲裁件断面质量及其影响因素
(1)冲裁间隙的影响间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度(2)模具刃口状态的影响当凸模
刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、
下端都会产生毛刺。3．冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差：翘曲：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象。
它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲：冲裁件呈扭歪现象
。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。
冲裁间隙Z：指冲裁模中凹模刃口工作部分尺寸D凹与凸模刃口工作部分尺寸D凸的差值。2.4.1冲裁间隙第四节冲裁
工艺计算1.间隙对冲裁件质量的影响2.间隙对冲裁力的影响随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。间隙对卸料力、
推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。间隙是影响冲裁件质量的主要因素。一般，间隙小，断面质量高；间隙过大，板
料弯曲、拉伸严重，断面易产生撕裂，光亮带减少，圆角带鱼断裂斜度增加，毛刺较大，重裁剪尺寸及形状不易保证，零件精度较低。一、间隙的
对冲裁过程的影响冲裁变形时材料变形区受力情况分析四对力F1、F2──凸、凹模对板料的垂直作用力；N1、N2──凸、凹模
对板料的侧压力；μF1、μF2──凸、凹模端面与板料间的摩擦力μN1、μN2──凸、凹模侧面与板料间的摩擦力凸、凹模间隙
存在，产生弯矩。M≈F1Z/2小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模
折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。
3.间隙对模具寿命的影响模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。在冲压实际生产中，主要根据冲裁件
断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。Zmin～Zmax二、冲裁模间隙值的确定1.理论法确定
法2.查表法P32，表2.10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Z
min3.经验确定法经验公式生产实践发现的规律：1．冲裁件断面都带有锥度光亮带是测量
和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺
寸等于凸模尺寸。2．凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。一、刃口尺寸计算的原则凸模和凹模的刃口尺寸和
公差。2.4.2凸模与凹模刃口尺寸的计算直接影响冲裁件的尺寸精度。保证了模具的合理间隙值。１．设计落料模先确定凹模刃口
尺寸。以凹模为基准，凸模刃口尺寸则按凹模刃口尺寸减去最小合理间隙值来确定。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，凹
模刃口尺寸则按凸模刃口尺寸加上最小合理间隙值来确定。２．根据冲模在使用过程中的磨损规律：设计落料模时，凹模基本尺寸应
取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。模具磨损预留量与
工件制造精度有关。计算原则：３．由于间隙在模具磨损后会增大，冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。４．选择
模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高2－3
级。５．工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差
。入体原则：标注工件尺寸公差时就向材料实体方向单向标注，即：落料件正公差为0，只标注负公差；冲孔件负公差为0，只标注正公差。
加工方法：1.分别加工法（互换加工法）二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法用凸模和凹模的尺寸及制造公差来保证间隙要
求。具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。适用于简单规则形状的工件，设计时需要
在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。2.配合加工法用凸模和凹模相互配合的方法来保证合理间隙。Zmin易
保证，无互换性、制造周期长。适用于复杂形状及薄材料的工件，设计时基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件只标注公
称尺寸，不注公差，但技术要求注明“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值…”。1．分别加工法（1）落料计算方法x——磨损系数，查表2.12?凹——凹模制造偏差，表2.11?凸——凸模制造偏差设工件的尺寸为D-Δ，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减小最小合理间隙值即得到凸模尺寸。（2）冲孔设冲孔尺寸为d+Δ，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凸模尺寸。（3）孔心距凹模孔心距的标称尺寸工件孔心距的标称尺寸工件孔心距的公差为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取，也可查p33表2.11选取，但需校核。或取，选取必须满足以下条件：例1.冲制如图所示垫圈，材料为Q235钢，料厚t=2.5mm。分别计算落料和冲孔的凸模和凹模工作部分的尺寸。解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。外形由冲孔获得。由落料获得，则查表2.10得： |
|
