冲裁工艺及模具设计3780.pptx

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1、第第2章章 冲裁工艺及模具设计冲裁工艺及模具设计目目 录录2.1 冲裁变形过程分析冲裁变形过程分析2.2 冲裁件质量分析冲裁件质量分析2.3 冲裁间裁冲裁间裁2.4 凸模和凹模工作部分尺寸计算凸模和凹模工作部分尺寸计算2.5 冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性2.6 冲裁力和压力中心的计算冲裁力和压力中心的计算2.7 排样排样2.8 冲裁模冲裁模2.9冲裁模主要零部件的计算与选用冲裁模主要零部件的计算与选用2.10冲裁模设计冲裁模设计 利用冲模使板料相互分离的冲压工序叫利用冲模使板料相互分离的冲压工序叫冲裁冲裁。冲裁工艺的。冲裁工艺的种类很多，常用的有种类很多，常用的有落料、冲孔、切边、修边、整修落

2、料、冲孔、切边、修边、整修等。等。根据冲裁根据冲裁变变形机理的不同形机理的不同，冲裁工，冲裁工艺艺可可分分为为普通冲裁和精普通冲裁和精密冲裁密冲裁两大两大类类。普通冲裁是由凸凹模刃口之。普通冲裁是由凸凹模刃口之间产间产生剪裂生剪裂纹纹的的形式形式实现实现材料分离的，冲出的冲件断面比材料分离的，冲出的冲件断面比较较粗糙，精度粗糙，精度较较低。低。而精密冲裁而精密冲裁则则是以塑性是以塑性变变形的形式形的形式实现实现材料分离的，冲出的材料分离的，冲出的冲件断面比冲件断面比较较光光洁洁，精度较高。精度较高。冲裁概述冲裁概述冲裁过程如图冲裁过程如图2-12.1 冲裁变形过程分析冲裁变形过程分析图2-1冲

3、裁过程图2-2冲裁变形过程1凸模2工件3条料4凹模2.1 2.1 冲裁变形过程分析冲裁变形过程分析冲裁过程如图冲裁过程如图2-1：上模是凸模上模是凸模1，装在压力机的滑块上，为活动部分，下模是凹模，装在压力机的滑块上，为活动部分，下模是凹模4，固定在压力机工作台上，是固定部分。凸模和凹模之间有间隙，被冲材固定在压力机工作台上，是固定部分。凸模和凹模之间有间隙，被冲材料放在凹模刃口上面，当压力机滑块下行时，凸模穿过材料进入凹模洞料放在凹模刃口上面，当压力机滑块下行时，凸模穿过材料进入凹模洞口，使冲件与材料分离而完成冲裁工作。口，使冲件与材料分离而完成冲裁工作。冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段，

4、见图冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段，见图2-2：1弹性变形阶段弹性变形阶段变形区内部材料应力小于屈服应力变形区内部材料应力小于屈服应力。2塑性变形阶段塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服应力。变形区内部材料应力大于屈服应力。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、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。拉伸，凸、凹模有压缩等变形。3断裂分离阶段断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。变形区内部材料应力大于强度极限。影响断面质量的因素有哪些呢？影响断面质量的因素有哪些呢？2.2 冲裁件质量的分析冲裁件质量的分析冲

5、裁件的质量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，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。弯小。2.2.1 冲裁件的断面质量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。它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。塌角带塌角带：弹性变形阶段产生，大小与材料：弹性变形阶段产生，大小与材料塑性和模具间隙有关。塑性和模具间隙有关。光亮带光亮带：塑性剪切变形时产生，质量最好：塑性剪切变形时产生，质量最好的区域

6、。的区域。断裂带断裂带：撕裂造成。：撕裂造成。毛刺区毛刺区：模具拉挤结果，毛刺不可避免。：模具拉挤结果，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺毛刺。图2.3断面质量2.2.2 冲裁件的尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度及其影响因素影影响响冲冲件件尺尺寸寸精精度度有有两两大大方方面面的的因因素素：一一是是冲冲模模本本身身的的制制造造偏偏差差，二二是是冲冲裁裁结结束束后后冲冲件件相相对对于于凸凸模模或或凹凹模模的的尺尺寸寸偏偏差差。冲冲件件的的精精度度一一般般比比模模具具制制造造精精度度低低24级。级。影响这个偏差值的因素有：间隙、材料性质

7、、工件形状与尺寸等。其中间隙起主导作用。（1）间隙对尺寸精度的影响）间隙对尺寸精度的影响落料冲孔图2-4间隙对冲件精度的影响间隙较大时：间隙较大时：材料拉伸后回复材料拉伸后回复-D落落小于小于D 凹凹，d孔孔大大于于d凸凸 间隙较小时：间隙较小时：材料压缩后伸长材料压缩后伸长-D落落大于大于D 凹凹，d孔孔小小于于d凸凸 所谓间隙是指凹模工作部分尺寸与凸模工作部分尺寸之差：所谓间隙是指凹模工作部分尺寸与凸模工作部分尺寸之差：如图如图2-5所示，即所示，即 Z=DA-DT （2-1）冲裁模凸模和凹模之间的间隙，不仅如上节中阐明的对冲裁模凸模和凹模之间的间隙，不仅如上节中阐明的对冲件的质量有影响，

8、而且冲件的质量有影响，而且还影响模具的寿命、冲裁力、卸料还影响模具的寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。力和推件力等。因此，间隙是一个非常重要的工艺参数。因此，间隙是一个非常重要的工艺参数。2.3.1 间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响 冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、崩刃和凹模冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、崩刃和凹模洞口胀裂三种。洞口胀裂三种。（1）间隙对磨损的影响）间隙对磨损的影响 在保证冲件质量的前提下在保证冲件质量的前提下，为了减小凸、凹模的磨损，为了减小凸、凹模的磨损，延长模具的使用寿命，延长模具的使用寿命，应采用大间隙冲裁。应采用大间隙冲裁。2.3 冲裁模间隙冲裁模

9、间隙图2-5冲裁模间隙2.3.1 间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响（2）间隙对凹模洞孔胀裂的影响。）间隙对凹模洞孔胀裂的影响。当采用大间隙冲裁时，落料件尺寸小于凹模刃口尺寸，因当采用大间隙冲裁时，落料件尺寸小于凹模刃口尺寸，因此，很容易从凹模洞口落下，推件力接近于零，不会把凹模洞此，很容易从凹模洞口落下，推件力接近于零，不会把凹模洞口胀裂。口胀裂。（3）间隙对崩刃影响。）间隙对崩刃影响。当采用小间隙冲裁时，凸、凹模刃口的垂直力和侧压力当采用小间隙冲裁时，凸、凹模刃口的垂直力和侧压力增大，另外，模具受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可增大，另外，模具受到制造误差和装配精度的限制，凸模不

10、可能绝对垂直于凹模上平面，间隙也不会绝对均匀分布，过小的能绝对垂直于凹模上平面，间隙也不会绝对均匀分布，过小的间隙会造成凸模与凹模啃口甚至崩刃。间隙会造成凸模与凹模啃口甚至崩刃。2.3.2 间隙对冲裁力的影响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，材料容易拉断分离，冲裁力随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易拉断分离，冲裁力减小。但继续增大间隙，会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力下减小。但继续增大间隙，会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力下降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低510%。所以，。所以，在正常情况下，间隙在正常情况

11、下，间隙对冲裁力影响不很大。对冲裁力影响不很大。间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著，随着间隙的增大，卸料间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著，随着间隙的增大，卸料力、推件力和顶件力都随之减小。力、推件力和顶件力都随之减小。当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力和当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力和顶件力接近于零。顶件力接近于零。2.3.3 确定确定间间隙的理隙的理论论根据根据 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。这个范围的最小因素给间隙规定一个范围的

12、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。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，应在设计和制造模具时，应采用最小合理间隙。采用最小合理间隙。确定间隙值的方法有确定间隙值的方法有理论计算法理论计算法和和经验查表法经验查表法两种。两种。2.3.3 确定确定间间隙的理隙的理论论根据根据由于理论计算方法在生产中使用不方便，为此，可根据下述原则选用经验间隙：由于理论计算方法在生产中使用不方便，为此，可根据下述原则选用经验间隙：（1）冲件尺寸精度在）冲件尺寸精度在IT11级以上级以上，断面粗糙度断面粗糙度Ra小于小于1.6，采用普通模具

13、用小间隙，采用普通模具用小间隙冲裁，大多数情况下是难以达到要求的。冲裁，大多数情况下是难以达到要求的。一般宜采用光洁冲裁或冲裁后整修，目前一般宜采用光洁冲裁或冲裁后整修，目前应推广使用精密冲裁。应推广使用精密冲裁。（2）冲件尺寸精度在冲件尺寸精度在IT12级以上级以上，断面不允许有较大斜度时，一般采用小间隙冲断面不允许有较大斜度时，一般采用小间隙冲裁。裁。但对材料厚度小于但对材料厚度小于2毫米的薄料和硬材料，由于断面情况不明显，为提高模具毫米的薄料和硬材料，由于断面情况不明显，为提高模具寿命，可在间隙的基础上适当放大冲裁间隙，采用较大间隙冲裁。寿命，可在间隙的基础上适当放大冲裁间隙，采用较大间

14、隙冲裁。（3）冲件尺寸精度在）冲件尺寸精度在IT13IT15级的非配合尺寸级的非配合尺寸，以及断面无要求的冲裁件，为，以及断面无要求的冲裁件，为了提高模具使用寿命，了提高模具使用寿命，应采用大间隙冲裁应采用大间隙冲裁。此外，在高速冲裁和硬质合金模具中。为了提高模具寿命，也应采用大间隙冲裁。此外，在高速冲裁和硬质合金模具中。为了提高模具寿命，也应采用大间隙冲裁。2.4 凸模与凹模工作部分尺寸的凸模与凹模工作部分尺寸的计计算算2.4.1 凸模和凹模工作部分尺寸计算的原则凸模和凹模工作部分尺寸计算的原则 测量尺寸应以光亮带部分为基准，如不考虑弹性回复，光亮带尺寸应和凸模测量尺寸应以光亮带部分为基准，

15、如不考虑弹性回复，光亮带尺寸应和凸模（或凹模）尺寸一致。（或凹模）尺寸一致。（1）落料时落料时应以应以凹模为基准凹模为基准进行计算。进行计算。冲孔时冲孔时应以应以凸模为基准凸模为基准进行计算。进行计算。（2）凸、凹模在使用过程中都会磨损，为了提高模具使用寿命，在模具设计时，）凸、凹模在使用过程中都会磨损，为了提高模具使用寿命，在模具设计时，应把凹模尺寸取在接近最小极限尺寸处，把凸模尺寸取在接近最大极限尺寸处。应把凹模尺寸取在接近最小极限尺寸处，把凸模尺寸取在接近最大极限尺寸处。（3）在实际生产中，为了便于加工，）在实际生产中，为了便于加工，一般把落料凹模尺寸计算好后换算到凸模上一般把落料凹模尺

16、寸计算好后换算到凸模上去，凹模上不注形状尺寸，只注凹模洞口位置尺寸。去，凹模上不注形状尺寸，只注凹模洞口位置尺寸。（4）凸模制造公差）凸模制造公差 可选用可选用IT6IT8级精度。也可按如下经验选取。级精度。也可按如下经验选取。50毫米以下的尺寸取毫米以下的尺寸取0.01-0.03mm；50-100毫米取毫米取0.03-0.05mm；100-200毫毫米取米取0.04-0.06mm。很少有大于。很少有大于0.1mm的公差。的公差。2.4.2 凸模、凹模工作部分尺寸凸模、凹模工作部分尺寸计计算方法算方法（1）按凸模和凹模图纸分别加工）按凸模和凹模图纸分别加工 这主要用于高效率、高精度、高寿命模具

17、中。凸、凹模尺寸计算公式如下：这主要用于高效率、高精度、高寿命模具中。凸、凹模尺寸计算公式如下：（2）凹模按凸模配作法）凹模按凸模配作法v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，如图小、不变三种情况，如图2-9所示所示图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。）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）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断

18、模具刃口尺寸磨损后变大，变小 还还是不变。（落料件：图形外加虚线判断；冲孔件：图形内加虚线判断）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。）根据尺寸类型，采用不同计算公式。（1）凹凹模模磨磨损损后后变变大大的的尺尺寸寸（图图中中A、A、A）按按一一般般落落料料凹凹模模尺尺寸寸公公式式计计算算，即：即：（2）凹凹模模磨磨损损后后变变小小的的尺尺寸寸（图图中中B、B），虽虽是是落落料料件件，但但此此处处相相当当于于冲冲孔孔，应应按按冲冲孔凸模计算，凹模上的凸出部分相当于冲孔凸模，即：孔凸模计算，凹模上的凸出部分相当于冲孔凸模，即：（3）凹模磨

19、损后无变化的尺寸（图中）凹模磨损后无变化的尺寸（图中C、C），即：），即：凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小配合间隙值凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小配合间隙值zmin 理解各参数的含义及取值！理解各参数的含义及取值！落料件落料件v2)冲孔件冲孔件-以凸模为基准件以凸模为基准件v凸模磨损后变大的尺寸：凸模磨损后变大的尺寸：v凸模磨损后变小的尺寸：凸模磨损后变小的尺寸：v v凸模磨损后不变的尺寸：凸模磨损后不变的尺寸：凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小间隙为凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证最小间隙为Zmin冲孔件冲孔件2.5冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性v冲裁件的工艺性，是

20、指冲裁件对冲压加工工艺的适应性，即冲裁件的形状结冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压加工工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位偏差与尺寸基准等是否符合冲裁加工的工艺要求。构、尺寸大小、尺寸偏差、形位偏差与尺寸基准等是否符合冲裁加工的工艺要求。v2.5.1 冲裁件的结构工艺性冲裁件的结构工艺性1、冲裁件的形状应力求简单、对称、有利于材料合理利用、冲裁件的形状应力求简单、对称、有利于材料合理利用.2、冲裁件的外形和内孔，除无废料冲裁或镶拼结构模具外，应避免尖锐的清角，各、冲裁件的外形和内孔，除无废料冲裁或镶拼结构模具外，应避免尖锐的清角，各直线或曲线的连接处，应具有适当的圆角相连直

21、线或曲线的连接处，应具有适当的圆角相连.3、冲件的凸出或凹入部分的宽度和深度，一般情况下应不小于、冲件的凸出或凹入部分的宽度和深度，一般情况下应不小于1.5t，同时应避免有，同时应避免有窄长的切口和过窄的切槽窄长的切口和过窄的切槽.4、冲件的冲孔边缘离外形的最小距离随冲件与孔的形状不同有一定的限制、冲件的冲孔边缘离外形的最小距离随冲件与孔的形状不同有一定的限制.5、在弯曲或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免冲孔时凸模受、在弯曲或拉深件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免冲孔时凸模受水平推力而折断水平推力而折断.6、尽可能避免冲裁宽度小于三倍材料厚度的窄长冲件，必要时，可

22、用金属丝压扁来、尽可能避免冲裁宽度小于三倍材料厚度的窄长冲件，必要时，可用金属丝压扁来代替代替.7、冲孔时，孔的最小尺寸与孔的形状，材料机械性能和材料的厚度有关、冲孔时，孔的最小尺寸与孔的形状，材料机械性能和材料的厚度有关.2.5.2冲裁件的精度与断面粗糙度冲裁件的精度与断面粗糙度v1、冲裁件的经济公差等级不高于、冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求级，一般要求落料件的公差等级最好低于落料件的公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低级，冲孔件最好低于于IT9级。级。冲裁所能达到的冲件公差列于表冲裁所能达到的冲件公差列于表2-8和表和表2-9。v2、冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚

23、度、冲、冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、刃口锐钝等有关，当冲裁裁间隙、刃口锐钝等有关，当冲裁2mm以下金属材以下金属材料，其断面粗糙度料，其断面粗糙度Ra一般可达一般可达12.53.5m.冲裁材料（1）冲裁材料金属材料（钢、铝、各种贵重金属及各种合金）非金属材料（纸板、塑料板、胶合板等)复合材料（涂层板、复合板等）（2）冲裁件材料选取原则1）对冲裁材料机械性能的要求有一定强度和韧性，避免过硬、过软、过脆。2）对材料规格的要求材料厚度公差应符合国家标准，厚薄均匀，避免采用边角料。3）冲裁件材料的选取原则廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色2.6 冲裁力和压力中心的计算冲裁力和压力

24、中心的计算v2.6.1冲裁力的计算冲裁力的计算 冲裁力，即冲裁时所需的压力，是选择压力机的主要依据，也是模具设计时所冲裁力，即冲裁时所需的压力，是选择压力机的主要依据，也是模具设计时所必须计算的数据。必须计算的数据。v用普通平刃凸模冲裁时，冲裁力用普通平刃凸模冲裁时，冲裁力F一般按下式计算一般按下式计算：F=KL t 式中：式中：vF冲裁力（冲裁力（N）；）；vL冲件周长冲件周长(mm)；vt材料厚度材料厚度(mm)；v 抗剪强度抗剪强度(MPa)；vK系数。系数。因抗剪强度不少资料中查不到，为计算方便，也可按下式计算：F=Lt2.6.2卸料力、推件力及顶件力计算卸料力、推件力及顶件力计算 卸

25、料力、推件力及顶件力卸料力、推件力及顶件力卸料力：卸料力：从凸模上卸下紧紧箍在凸模从凸模上卸下紧紧箍在凸模上的条料所需的力；上的条料所需的力；推件力：推件力：将梗塞在凹模洞口内的落料将梗塞在凹模洞口内的落料件或废料向下推出所需的力；件或废料向下推出所需的力；顶件力：顶件力：逆冲裁方向将落料件或废料逆冲裁方向将落料件或废料从凹模洞口顶出所需的力。见图从凹模洞口顶出所需的力。见图2-16.卸料力：卸料力：推件力：推件力：顶件力：顶件力：2.6.3压力机公称压力的确定压力机公称压力的确定v压力机的公称压力必须大于或等于冲压力压力机的公称压力必须大于或等于冲压力。冲裁时的。冲裁时的冲压力冲压力Fz由冲

26、裁力、由冲裁力、卸料力、推件力及顶件力组成卸料力、推件力及顶件力组成。具体按下述公式计算。具体按下述公式计算。v 采用弹压卸料装置和下出件方式冲裁模时采用弹压卸料装置和下出件方式冲裁模时v FzFFXFT （2-27）v 采用弹压卸料装置和上出件方式冲裁模时采用弹压卸料装置和上出件方式冲裁模时v FzFFXFD （2-28）v 采用固定卸料装置的下出件方式冲裁模时采用固定卸料装置的下出件方式冲裁模时vFzFFT （2-29）v当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力、顶件力都有很小，可不予考虑。当采用大间隙冲裁时，卸料力、推件力、顶件力都有很小，可不予考虑。2.6.4降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法

27、v当冲件材料较厚且冲件尺寸较大，所需的冲压力很大，而压力机的压力当冲件材料较厚且冲件尺寸较大，所需的冲压力很大，而压力机的压力不够时，可采用以下三种方法来降低冲压力。不够时，可采用以下三种方法来降低冲压力。1、阶梯凸模冲裁、阶梯凸模冲裁（图（图2-17）在多凸模的冲裁中，将凸模设计成不同长度，使凸模工作端面呈阶梯式布置在多凸模的冲裁中，将凸模设计成不同长度，使凸模工作端面呈阶梯式布置（图（图2-17）。这样各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以此降低总的总裁力。）。这样各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以此降低总的总裁力。2斜刃冲裁斜刃冲裁（图（图2-18）、加热冲裁、加热冲裁:材料在加热状态下，抗

28、剪强度明显下降，所以，加热冲裁材料在加热状态下，抗剪强度明显下降，所以，加热冲裁能降低冲裁力能降低冲裁力图图2-18图图2-172.6.5冲模压力中心的确定冲模压力中心的确定v模具的压力中心：冲压力合力的作用点。模具的压力中心：冲压力合力的作用点。模具的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线相重合。模具的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块的中心线相重合。否则，滑块就会受到偏心载荷，导致滑块导轨和模具的不正常磨损，否则，滑块就会受到偏心载荷，导致滑块导轨和模具的不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而降低冲件质量和模具寿命，甚至可还会使合理间隙得不到保证，从而降低冲件质量和模具寿命

29、，甚至可能损坏模具。能损坏模具。v1简单几何图形压力中心的位置简单几何图形压力中心的位置v1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。v2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。v3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。模具的压力中心。根据理论力学知，合力对某轴之力矩等于各分力对同根据理论力学知

30、，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和。由此可求出压力中心座标（轴力矩之和。由此可求出压力中心座标（X0，0）。）。2多凸模压力中心的位置多凸模压力中心的位置2多凸模压力中心的位置多凸模压力中心的位置 多多工工序序级级进进模模有有时时计计算算非非常常复复杂杂，所所以以，一一般般凭凭经经验验估估计计压力中心，一般估计压力中心不能超出模柄直径之外。压力中心，一般估计压力中心不能超出模柄直径之外。冲孔落料级进模，即两个工位的冲模，其压力中心按下列冲孔落料级进模，即两个工位的冲模，其压力中心按下列公式计算：公式计算：见图2-19。图2-19两个凸模的压力中心F1X=F2（S-X）3复杂几何图形压力

31、中心的位置复杂几何图形压力中心的位置 复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。模冲裁压力中心的计算原理相同。2.7 排排 样样 冲件在条料、带料上的布置方法叫冲件在条料、带料上的布置方法叫排样排样。排样的正确与否将影响到材料的。排样的正确与否将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作安全等。合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作安全等。v2.7.1 排样原则排样原则v 1、提高材料利用率、提高材料利用率 v 废料分为废料分为:工艺废料工艺废料和和结构废料结构废料两种。两种。工艺废料：工艺

32、废料：工件与工件间和工件与条料侧边之间留下的废料，以及料工件与工件间和工件与条料侧边之间留下的废料，以及料头，料尾和边余料也是工艺废料。头，料尾和边余料也是工艺废料。结构废料：结构废料：由工件结构形状而产生的废料。由工件结构形状而产生的废料。要提高材料的利用率，主要应从减少工艺废料着手要提高材料的利用率，主要应从减少工艺废料着手,见图见图221。图2-21废料的种类v材料的利用率材料的利用率冲件的实际面积与所用材料面积的百分比叫材料的利用率，冲件的实际面积与所用材料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量材料合理利用的一项重要经济指标。它是衡量材料合理利用的一项重要经济指标。一个步距内的材料利用率

33、一个步距内的材料利用率一张板料一张板料(或带料、条料或带料、条料)上总上总的材料利用率的材料利用率值值越大，材料利用率越高，在冲件的成本中，越大，材料利用率越高，在冲件的成本中，材料材料费费用一般占用一般占60%以上，可以上，可见见材料利用率材料利用率是一是一项项很重要的很重要的经济经济指指标标。v2、使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。条料在、使工人操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相近似时，应尽可能选冲裁过程中翻动要少，在材料利用率相近似时，应尽可能选用条料宽度大的，步距小的排样方法。它不但操作方便，而用条料宽度大的，步距小的排样方法。它不但操

34、作方便，而且减少板料的剪裁次数，节省剪裁备料的时间。且减少板料的剪裁次数，节省剪裁备料的时间。v3、使模具结构简单，模具寿命提高。、使模具结构简单，模具寿命提高。v4、排样应保证冲裁件的质量。、排样应保证冲裁件的质量。2.7.2 搭边搭边v排样时，冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间留下的工艺废料叫排样时，冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边和侧搭边搭边和侧搭边。v搭边作用搭边作用：它补偿了条料的剪裁误差，送料步距误差、定位误差，确保冲出合格的：它补偿了条料的剪裁误差，送料步距误差、定位误差，确保冲出合格的冲件。搭边还可以增加条料，卷料的刚性与强度，以保证条料、卷料的顺利送进。

35、冲件。搭边还可以增加条料，卷料的刚性与强度，以保证条料、卷料的顺利送进。搭边使冲裁时受力平衡，合理间隙不易破坏，因而提高模具寿命和冲件质量。搭边使冲裁时受力平衡，合理间隙不易破坏，因而提高模具寿命和冲件质量。v搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁过程中容易被拉断，造成送料困搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁过程中容易被拉断，造成送料困难，且使冲件产生毛刺，或拉入凹、凸模的间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。难，且使冲件产生毛刺，或拉入凹、凸模的间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。v搭边值的大小取决于材料厚度、材料种类、冲件形状及尺寸大小，以及卸料方式。搭边值的大小取决于材料厚度、

36、材料种类、冲件形状及尺寸大小，以及卸料方式。一般来说，材料愈厚，材料愈软、冲件尺寸愈大、形状愈复杂，则搭边和侧搭边值一般来说，材料愈厚，材料愈软、冲件尺寸愈大、形状愈复杂，则搭边和侧搭边值愈大。愈大。v搭边大小通常由经验确定搭边大小通常由经验确定2.7.3 排样方法排样方法一、根据材料经济利用程度一、根据材料经济利用程度,排样分为三种类型排样分为三种类型:v1、有废料排样（、有废料排样（a)：v冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间都留有工艺废料，冲裁沿冲件全冲件与冲件之间及冲件与条料侧边之间都留有工艺废料，冲裁沿冲件全部外形冲裁，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此，冲件精度高，模具寿部外形冲裁，冲件

37、尺寸完全由冲模来保证，因此，冲件精度高，模具寿命长，但材料利用率低。命长，但材料利用率低。v2、少废料排样、少废料排样(b)：v沿冲件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沿冲件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。因受剪切条料质量和定位误差的影响，有的冲件质量差，但材料搭边。因受剪切条料质量和定位误差的影响，有的冲件质量差，但材料利用率高，可达利用率高，可达70%90%。且模具结构简单。且模具结构简单。v3、无废料排样、无废料排样(c,d)：v冲件与冲件之间，冲件与条料侧边之间均无搭边。冲件与冲件之间，冲件与条料侧边之间均无搭边。v二、根据零件在材料

38、上的布置形式分：二、根据零件在材料上的布置形式分：v分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等vv排样举例见书排样举例见书排样举例见书排样举例见书2.7.4条料宽度与导料板之间距离的计算条料宽度与导料板之间距离的计算v采用导料板的模具，大多是人工送料的落料模和级进模，送料时，条料采用导料板的模具，大多是人工送料的落料模和级进模，送料时，条料必须紧紧靠着导料板的一边向前送进，为了送料方便，条料和另一边的必须紧紧靠着导料板的一边向前送进，为了送料方便，条料和另一边的导料板必须有适当的间隙，见表导料板必须有适当的间隙，见表2-15。1、用、用挡挡料料销销

39、定距，定距，见图见图2-31 条料条料宽宽度度导导料板距离：料板距离：A=B+Z 从从图图知，两知，两块导块导料板尺寸是不一料板尺寸是不一样样的，一件比另一件小了的，一件比另一件小了Z值值。图2-31挡料销定距条料宽度v2、用侧刃定距：条料宽度条料宽度：导料板间距离导料板间距离：A=B+Z2.8 冲裁模冲裁模v使板料分离，得到所需形状和尺寸的平片毛坯或制件的冲模叫冲裁模使板料分离，得到所需形状和尺寸的平片毛坯或制件的冲模叫冲裁模。v2.8.1 冲裁模分类冲裁模分类v 冲裁模的形式很多，为了便于研究和工作方便，将冲裁模按不同的特冲裁模的形式很多，为了便于研究和工作方便，将冲裁模按不同的特征进行分

40、类。征进行分类。v 1、按工序性质分类、按工序性质分类v可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模等。可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模等。v 2、按工序组合分类、按工序组合分类v可分为单工序模、多工序级进模、复合模及级进复合模等。可分为单工序模、多工序级进模、复合模及级进复合模等。v 3、按模具有无导向分类、按模具有无导向分类v可分为无导向开式模、导板模、导柱模、导筒模等。可分为无导向开式模、导板模、导柱模、导筒模等。v 4、按卸料装置分类、按卸料装置分类v可分为固定卸料模和弹压卸料模。可分为固定卸料模和弹压卸料模。v 5、按控制送料进距的方法分类

41、、按控制送料进距的方法分类v可分为固定挡料销模、活动挡料销模、自动挡料销模、导正销模、侧刃可分为固定挡料销模、活动挡料销模、自动挡料销模、导正销模、侧刃模等。模等。v 6、按送料、出件及排除废料的方法分类、按送料、出件及排除废料的方法分类v可分为手工送料模、半自动模、自动模等。可分为手工送料模、半自动模、自动模等。2.8.2单工序冲裁模单工序冲裁模v1、无、无导导向开式落料模向开式落料模沿沿封封闭闭的的轮轮廓廓将将制制件件或或毛毛坯坯与与板板料料分分离离的的冲冲模模叫叫落落料料模。模。图图2-33 无导向落料模无导向落料模1凹模凹模 2材料材料 3零件零件 4凸模凸模2.8.2单工序冲裁模单工

42、序冲裁模1、无、无导导向开式落料模向开式落料模图图2-34无导向落料模无导向落料模v1下模座下模座 2凹模凹模 3条料条料 4卸料板卸料板 v 5凸模凸模 6导料销导料销 7挡料销挡料销 8螺钉螺钉2.8.2单工序冲裁模单工序冲裁模2、导柱式落料模、导柱式落料模 当冲件精度较高或生产批量当冲件精度较高或生产批量较大时，常采用导柱式落料模。较大时，常采用导柱式落料模。2.8.2 单工序冲裁模单工序冲裁模v无导向模结构简单、重量轻、尺寸小、制造简单，成本低。无导向模结构简单、重量轻、尺寸小、制造简单，成本低。但使用时安装调整凸、凹间隙麻烦，冲件质量差，模具寿命但使用时安装调整凸、凹间隙麻烦，冲件质

43、量差，模具寿命低，使用不安全。因此，只适用形状简单，批量小的冲件。低，使用不安全。因此，只适用形状简单，批量小的冲件。v导柱模精度高，寿命长，使用安装方便，但模具较重，制造导柱模精度高，寿命长，使用安装方便，但模具较重，制造工艺复杂，成本较高。它广泛应用于生产批量大，精度要求工艺复杂，成本较高。它广泛应用于生产批量大，精度要求高的冲件。高的冲件。2.8.3 级进模级进模v级进模：级进模：指在条料的送指在条料的送料方向上，具有两个以料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序或两道

44、以上的冲压工序的冲模。的冲模。v1、挡料销定距级进模、挡料销定距级进模 见图见图2-38v v级进模大多使用模架导级进模大多使用模架导向，也可使用导板导向向，也可使用导板导向保证上、下模的相对位保证上、下模的相对位置。置。图图2-382.8.3 级进模级进模v侧刃定距级进模侧刃定距级进模2.8.3 级进模级进模v在级进模设计中，当工位数较多，一般采用侧刃定距级进模。在级进模设计中，当工位数较多，一般采用侧刃定距级进模。v侧刃定距有采用单侧刃的，也有采用双侧刃的，两个侧刃前侧刃定距有采用单侧刃的，也有采用双侧刃的，两个侧刃前后对角排列。采用双侧刃的目的主要是为了减少料尾损耗。后对角排列。采用双侧

45、刃的目的主要是为了减少料尾损耗。但侧刃切下的料本身就是废料，是材料损耗，是否采用双侧但侧刃切下的料本身就是废料，是材料损耗，是否采用双侧刃要看第二个侧刃切去材料的面积是否小于所能利用的料尾刃要看第二个侧刃切去材料的面积是否小于所能利用的料尾材料的面积，如差不多，只采用单侧刃，这样模具制造简单。材料的面积，如差不多，只采用单侧刃，这样模具制造简单。这时，为了充分利用料尾材料，再用挡料销作料尾冲压时定这时，为了充分利用料尾材料，再用挡料销作料尾冲压时定距用。距用。2.8.4 复合模复合模v复合模复合模只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道和两道

46、以上的冲压工序的冲模。完成两道和两道以上的冲压工序的冲模。v复合模根据落料凹模装的位置不同，分为倒装复合模和顺复合模根据落料凹模装的位置不同，分为倒装复合模和顺装复合模。倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落装复合模。倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。复合模在结构上的主要特征是有一个既料凹模装在下模。复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。2.8.4 复合模复合模v1、倒装复合模、倒装复合模 复合模一般都用导柱、导套复合模一般都用导柱、导套来导向，以保证上下模的相对来导向，以保证上下模的相对位置。位置。倒装复合模

47、冲孔废料直接从倒装复合模冲孔废料直接从压力机工作台当中的孔落下，压力机工作台当中的孔落下，冲件从凹模洞口推出后落在下冲件从凹模洞口推出后落在下模上，一般用工具取出，也可模上，一般用工具取出，也可以用压缩空气吹走。因此，操以用压缩空气吹走。因此，操作比较方便安全。模具结构比作比较方便安全。模具结构比顺装复合模简单，生产效率比顺装复合模简单，生产效率比顺装复合模高，所以，一般情顺装复合模高，所以，一般情况下，尽可能采用倒装复合模。况下，尽可能采用倒装复合模。2.8.4 复合模复合模v2、顺装复合模、顺装复合模当冲件的孔边距较小，当冲件的孔边距较小，且精度较高需采用小间且精度较高需采用小间隙冲裁时，

48、冲裁后的冲隙冲裁时，冲裁后的冲孔废料由于弹性回复将孔废料由于弹性回复将紧紧的梗塞在凹模洞口紧紧的梗塞在凹模洞口内，当孔边距较小时，内，当孔边距较小时，容易把凹模洞口涨裂，容易把凹模洞口涨裂，必须改用必须改用顺装复合模顺装复合模。2.8.4 复合模复合模v顺装复合模顺装复合模由于冲孔废料能及时从凹模洞口推出，洞口内不由于冲孔废料能及时从凹模洞口推出，洞口内不积存废料，胀力小，不易胀裂凹模洞口，因此，适宜于孔边积存废料，胀力小，不易胀裂凹模洞口，因此，适宜于孔边距较小的冲件，还有顺装复合模是在材料压平状态下冲裁的，距较小的冲件，还有顺装复合模是在材料压平状态下冲裁的，所以，冲件平整，精度较高。所以

49、，冲件平整，精度较高。v顺装复合模顺装复合模由落料凹模中顶出的冲件落在凹模表面，冲孔推由落料凹模中顶出的冲件落在凹模表面，冲孔推出的废料也落在凹模表面，尤其是孔较多，孔径又小时，清出的废料也落在凹模表面，尤其是孔较多，孔径又小时，清除冲件和废料麻烦，稍不小心，清除不完，容易发生冲压事除冲件和废料麻烦，稍不小心，清除不完，容易发生冲压事故。且生产率没有倒装复合模高。故。且生产率没有倒装复合模高。2.9 冲裁模主要零、部件的设计与选用冲裁模主要零、部件的设计与选用v2.9.1 冲模零件的分类冲模零件的分类v1、工艺零件、工艺零件 这类零件直接参与完成冲压工艺过程并和被冲材料直这类零件直接参与完成冲

50、压工艺过程并和被冲材料直接发生作用的零件叫工艺零件。它包括工件零件、定位接发生作用的零件叫工艺零件。它包括工件零件、定位零件、卸料、推料、顶件零件。零件、卸料、推料、顶件零件。v2、结构零件、结构零件 这类零件不直接参与完成冲压工艺工作，也不和被冲这类零件不直接参与完成冲压工艺工作，也不和被冲材料发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用，或材料发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具的功能起完善作用的零件叫结构零件。它包括导对模具的功能起完善作用的零件叫结构零件。它包括导向零件、固定零件、紧固及其它零件。向零件、固定零件、紧固及其它零件。2.9 冲裁模主要零、部件的设计与选用冲裁模主