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第二章冲裁工艺及模具

设计

2024年10月21日星期一

•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

•2.1冲裁变形的过程

•2.1.1冲裁

•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。

•1－凸模固定板；2—凸模；3—卸料板；4—板料；5—凹模

•图2-1冲裁工作示意图

•冲裁时的工作过程如图2-1。凸模2通过压力机的滑块

带动上下往复运动,凹模5固定不动,板料4放置在凹模5面

上。当凸模2上下运动时,由于凸凹模刃口的作用,使板料

受剪分离,冲下零件或废料从凹模孔漏下；当凸模向上运动

时,由于卸料板3的作用,将紧箍在凸模上的材料卸下。凸

模和凹模之间存在有一定间隙（间隙的选取,将在第二节详

细介绍）。

•2.1.2冲裁的变形过程

•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)弹性变形阶段；b)塑性变形阶段；c)断裂分离阶段

•图2-2冲裁变形过程

•（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。

•（2）塑性变形阶段

•当凸模继续压入,压力增加,变形区内的材料进入塑

性变形阶段,如图2-2(b)。这时,凸模将部分材料挤入凹模

刃口内,材料产生塑剪变形,形成光亮的剪切断面。由于塑

性变形的发生,参与变形的材料加工硬化加剧,致使冲裁力

增大,当刃口附近的材料由于拉应力的作用而出现裂纹时,

冲裁力达到最大值。这时也标志着塑性变形阶段结束。

•（3）断裂分离阶段

•凸模再继续下行,塑性变形阶段已经形成的裂纹逐步

扩大并向材料内延伸,当材料上下面的裂纹相遇重合时,材

料便被剪断分离,如图2-2(c)。

•2.1.3冲裁件的质量

•2.1.3.1影响冲裁件尺寸精度的因素

•(1)冲裁模的制造精度冲裁模的制造精度对冲裁件

尺寸精度有直接的影响,冲裁模精度越高,冲裁件的精度

越高。表2-1为冲模有合理间隙、刃口锋利时,冲模制造精

度与制件尺寸的精度关系。

•表2-1冲模制造精度与冲裁件尺寸精度之间的关系

•(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。

•(3)工件的相对厚度工件相对厚度对冲裁件尺寸精

度也有影响。相对厚度（t-材料厚度,D-冲裁件直径）越大,

弹性变形量越小,冲裁件的尺寸精度越高。

•(4)冲裁间隙凸、凹模间隙对冲裁件的精度影响亦

较大。落料时,如间隙过大,材料除受剪切外,还伴随有拉

伸弹性变形,冲裁后,工件的变形也就越大,同时也影响模

具寿命；如果间隙过小,材料除受剪切外,还产生压缩弹性

变形,由于“回弹”,工件变形亦越大,冲裁间隙过小还会

增大冲裁力。

•当冲裁间隙选取过大或过小时,将导致板料上、下两

方裂纹不能重合于一线,如图2-3。间隙过小,凸模刃口附

近的裂纹比正常间隙时向外错开一段距离。这样上、下两裂

纹间的材料随着冲裁过程的进行将被第二次剪切,并在断面

上形成第二光亮带,如图2-4（a）,这时毛刺也增大。间隙

过大时,凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向里错开一段

距离,材料受到较大拉伸,光亮带小,毛刺、塌角、斜度也

都增大,如图2-4(c)。此外,间隙过大或过小时均使冲裁件

尺寸与冲模