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冷冲模具教程第二章 冲裁工艺一、概况冲裁的含义：是利用安装在压力机上的模具使材料按一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。（最基本、最重要的冲压加工工序。）冲裁的分类：普通冲裁和精密冲裁。一般所说的冲裁是指普通冲裁，包括冲孔、落料、切口、切边、剖切等多种分离工序。型孔：除了圆形以外的所有形状的通孔。沉孔：各种不通的，且底面为平面的圆孔或型孔称为沉孔。 精密冲裁：主要是应用于精密级进模具。 二、冲裁模的分类 按工序性质分类： 落料模具：沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的是零件。 冲孔模具：沿封闭轮廓将废料与板料分离，冲下来的是废料。 （其余见大学教材。） 第一节 冲裁变形过程及质量分析 一、冲裁变形过程分析 二、冲裁断面质量分析冲裁件的三个质量指标是断面质量、尺寸精度和形状误差。 对三者的要求：断面状况尽可能垂直、光滑、毛刺小（肯定需要断面光滑，不仅外观好，而且能够保证断面方向的精确尺寸。）；尺寸精度应该保证在图样规定的公差范围之内（其实我心里面再想你们会不会想我说这个要求是再讲废话，因为如果超差就是废品。）；零件外形应该满足图纸要求：表面尽可能平直，即拱弯小。（首先，圆形的东西不能做成方形。其次，有些零件有形状方面的特殊要求。比如我在公司做的这个零件，这张UT的零件图上明确的指出了对这个零件平面度的要求0.1mm。 1冲裁断面质量及其影响因素 由冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分为了四个特征区，即圆角带（塌角带）、光亮带、断裂带、毛刺区。圆角带 -该区域的形成主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被带进模具间隙的结果。光亮带 -该区域发生在塑性变形阶段，当刃口切入金属板料后，板料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的 1。断裂带 -该区域是在断裂阶段形成。是由刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形成的撕裂面其断面粗糙，具有金属本色，且带有斜度。 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期， 凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。在普通冲裁中毛刺是不可避免的。各个部分，在整个断面上所占的比例，随材料的性能、厚度、模具冲裁间隙、刃口状态及摩擦等条件的不同而变化。 （1）材料力学性能的影响 材料的塑性越好，冲裁时出现裂纹较迟，材料被剪切的深度较大，所得的光亮带所占的比例就大，但圆角也大。塑性差，材料容易拉断，被剪切不久就会出现裂纹，使断面光亮带所占的比例小，圆角小，大部分是粗糙的断面。 （2）模具间隙的影响 模具间隙的含义：凸模与凹模工作部分尺寸之差称为间隙。用Z表示（06/jpkc/cygysj/top_all/s_zhidao/2.htm） 一般在工厂里面都是指的单边间隙。（举例：比如我们公司的屏蔽罩设计规范中指出用的材料的间隙只是指出怎么计算或是查找，没有明确指出是单边还是双边间隙。） 冲裁间隙增大时，材料内拉应力增大，使得拉伸断裂发生早，于是断裂带变宽（其实间隙合适的时候，材料也是利用凸模下行深度越深，拉应力越大的原理使材料产生裂纹。），光亮带变窄（提问：为什么？因为间隙增大，压应力减小，使得凸、凹模对材料的挤压减小，同时拉应力增大，使裂纹很早就出现，使得挤压面积减小），弯曲变形增大，因而圆角也增大。 冲裁间隙减小时，压应力成分增大，使得凹模刃口附近产生的裂纹进入凸模下面的压应力区而停止发展；由凸模刃口附近产生的裂纹进入凹模上表面的压应力区也停止发展；上、下裂纹不重合，在两条裂纹之间发生第二次剪切。当上裂纹压入凹模时，受到凹模壁的挤压，产生第二光亮带，同时部分材料被挤出，在表面形成薄而高的毛刺。（提问：为什么？） （3）模具刃口状态对质量的影响 见大学教材。 2冲裁件尺寸精度及其影响因素 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公称尺寸之差。差值越小，精度越高。 冲裁件的尺寸精度与很多因素有关。如冲模的制造精度，材料性质、冲裁间隙和冲裁件的形状误差等。 （1）、冲模的制造精度 冲模的制造精度对冲裁件尺寸精度有直接影响。 提问：100万件产品尺寸精度是否一致？如果不一致，导致不一致的原因？ 对于冲孔件，其尺寸精度由谁保证？对于落料件其尺寸精度由谁保证？ 对于冲孔加工，设计凸模时应该以孔的什么尺寸作为设计基准？ 对于落料加工，设计凹模时应该以落料件的什么尺寸作为设计基准？ 冲模的制造精度越高，冲裁件的尺寸精度也就越高！ 见表2-2 公差等级：确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。国家标准共规定了20个公差等级，用符号IT01，IT0，IT1IT18表示。公差等级依次降低。 （2）、材料的性质 对于塑性好的材料，由于它的伸长率高，屈服点低较小，所以弹性变形量较小，冲裁结束后，冲裁件回弹较小，因而尺寸精度高。而硬质材料，塑性较差，弹性变形量大，所以冲裁结束后，冲裁件回弹较大，因而尺寸精度较低。 （3）冲裁间隙 当间隙合理时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切应力作用下被分离，使落料件的尺寸等于凹模尺寸；冲孔件的尺寸等于凸模尺寸。 当间隙过大时，板料在冲裁过程中除了受到剪切外还会受到较大的拉伸和弯曲变形，冲裁后因材料的弹性恢复，将使冲裁件尺寸向实际方向收缩。对于落料件，其尺寸会小于凹模尺寸；对于冲孔件，其尺寸会大于凸模尺寸。 当间隙过小时，板料的冲裁过程中除剪切外还会受到很大的挤压作用。冲裁后，材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体的反方向胀大。对于落料件，其尺寸会大于凹模尺寸。对于冲孔件，其尺寸会小于凸模尺寸。 3合理间隙值的确定 （1）、间隙对冲压力的影响 补充：试验证明，间隙对冲压力影响明显。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小。 由于间隙增大，使光亮带变窄以及材料的弹性变形，使落料件的尺寸小于凹模孔口尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。（提问：为什么？） （2）、间隙对模具寿命的影响 模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。（解释为什么要刃磨！）凸、凹模可经历多次刃磨。正常情况下，冲裁凸模和凹模每次的刃磨量为0.10 0.15mm或稍多一些。两次相邻刃磨之间，冲模能冲制合格冲件的总数即刃磨寿命。（解释。举例公司模具镶件磨刃口，加垫块。）模具总寿命是指模具失效时的总的合格冲件数表示。模具的失效形式一般有：磨损、变形（不经过深冷处理的零件的变形）、崩刃、折断和涨裂（举例公司模具底座没有铣通，废料把凹模板涨裂。） 在冲裁过程中，由于材料有变形抗力，故会对材料凸、凹模产生反作用力，使凸、凹模刃口承受极大的垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与被冲材料接触面之间贴合很紧，当接触面相对滑动时，产生很大的磨擦而使凸、凹模磨损。这种磨损是冲裁模具的主要磨损形式。 当间隙减小时，凸、凹模与材料接触压力也随之增大，同时相对滑动距离越大，模具材料越软，磨损就增大。并且由于间隙减小，冲件的光亮带增加，使得材料与凸、凹模的摩擦距离增大，摩擦发热严重，可能出现模具与材料之间出现粘结现象；而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，引起崩刃。小的间隙，如果凸、凹模的制造精度出现问题，还可能出现相互啃刃的现象。 为了提高模具寿命一般采用较大的间隙。 （3）、间隙值的确定 确定合理间隙的方法有理论确定法与经验确定法、图表法。 理论确定法的主要依据是保证上下裂纹会合，以便获得良好的断面。根据图中三角形 ABC的关系可求得间隙值c为：Z/2 =( t - s ) tan = t (1-s/t) tan从上式看出，间隙 z/2与材料厚度t、相对切入深度st以及裂纹方向有关。而s与又与材料性质有关，材料愈硬， st愈小。因此影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。材料愈硬愈厚，所需合理间隙值越大。由于理论计算方法在生产中使用不方便，故目前间隙值的确定广泛使用的是经验公式与图表。 查表法 见表2-3 提问：为什么抗剪强度越大，冲裁间隙越大？抗剪强度越大，材料变形抗力越大，出现剪裂纹越困难，因此需要增大冲裁间隙，以提高拉应力，使裂纹能够在冲裁行程之内出现，保证冲裁的顺利进行。 有色金属实用知识简介 纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜。 黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。青铜是历史上应用最早的一种合金（越王的青铜剑），原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其它合金元素，如铅、锌、磷等。 以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色,称为白铜。铜镍二元合金称普通白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。 经验公式法 软钢：低、中碳钢 硬钢：高碳钢 提问：间隙会不会改变，是否始终保持一致。 第二节 冲裁模刃口尺寸计算 普通冲裁件的断面呈锥形，因此在测定落料件或者是冲孔件的时候我们都应该以光亮带为测量标准。（提问：为什么？光亮带为垂直、光亮的断面。） 一、刃口尺寸计算的基本原则 提问：落料件的大端（光面），是由谁挤压而成的？冲孔件的（小端）光面是由谁挤压而成的？ 在冲裁过程中，凸、凹模具要和冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙增大，因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时必须遵循下述原则： 1落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上（解释）；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。2考虑到冲裁中凸 、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件。 凸、凹模间隙则取最小合理间隙值。3确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高( 即制造公差过小 )，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大 )，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。一般取制件公差值的1/31/4。（举例：比如这个孔尺寸为16.80.1，按照此方法，应该为多少？但是同时要考虑对间隙值的影响。比如在精密冲裁中，同样以16.80.1为例，由于我们使用材料厚度只有0.2mm，冲裁间隙计算出来只有0.015mm。如果你的凸、凹模具的制造公差按照1/31/4来计算，那肯定不能生产出合格的冲压件。所以，在我们公司凸、凹模具的制造公差都在0.005mm之内。）当凸、凹模具采用分开加工时，|p|+|d|Zmax-Zmin（解释最大、最小合理间隙的含义。）（解释原因：以落料为例，对于凸模来说，制造公差等级较低，使凸、凹之间间隙超出合理间隙范围，对落料间断面质量影响较大。对于凹模来说，由于落料件的尺寸精度由凹模决定，如果凹模制造公差等级较低，会使凹模的可磨损量减小，降低了凹模的使用寿命，从而增加成本。） 二、计算方法 分开加工时，凸、凹模按照各自设计图纸分开加工。而配合加工以落料为例，先加工出凹模，然后通过实际测量出凹模刃口尺寸，然后以此为基准减去最小间隙，配做出凸模（凸模不需要设计图纸）。 请看图2-8，采用分开加工，可以使凸、凹模自身的互换性较好，便于模具成批制造，但需要较高的公差等级才能保证合理间隙，模具制造困难，加工成本高。（比如，以我设计制造的这副精密级进模具为例，一副模具上有很多凸、凹模镶件。当模具在工作过程中，以冲孔为例，当凹模出现崩刃等失效形式时，需要更换，可是如果采用配合加工，凹模没有设计图纸，必须对凸模进行测量，然后进行配做。首先降低了生产效率，其次此时的凸模也有一定的磨损，配做出来的凹模不能保证在凸模磨损失效后更换后的最小合理间隙，从而影响冲裁件的断面质量。但是分开加工对凸、凹模具的制造精度要求较高，否则无法准确保证最小合理间隙。因此制造困难，成本较高。分开加工就很容易保证最小合理间隙，因为它是先制造出凸模或者凹模，然后在配做凹模或者凸模，所以根据实际测量的尺寸在配合最小间隙值得到的凹模或者凸模尺寸更为精确。在普通冲裁中，形状复杂的零件用配合加工方法频率较高。而在精密级进模中，主要是用分开加工方法。原因：因为精密级进模的零件产量一般都较大，因此常需要更换凸、凹模镶件，为了保证模具零件的互换性，必须采用分开加工，同时由于从事精密级进模具制造的厂家都具有较好的精密制造设备，如线切割之类，因此一般能够充分保证较高的模具零件制造公差。比如，我的这副模具，凸、凹模制造公差达到0.005mm） 举例：在我们公司中，生产的零件一冲孔为主，因此主要保证凸模的制造精度，比如凸模的公差我标的是0.005mm，开始已经讲了凸模可以做小，因此小5没有关系，但是如果凸模做大了5，本来也是没有关系，因此我们的间隙取的是0.015mm，大5的话间隙为一丝，因为料厚只有20丝，对断面的影响几乎可以不考虑，但是如果凹模此时也做小了5，那间隙就只有5，不仅影响冲压质量，而且如果出现安装和导向误差很可能出现凸、凹相互啃刀口的情况，导致凸、凹报废。此时，我们的钳工会对凹模进行修配，一般用油石进行磨削。（油石都是进口韩国的！） 提问：谁知道磨损系数是什么意思？在分开加工中的X-磨损系数主要是由冲裁件的精度决定的。精度越高，X越大。因为本来精度高，公差就小，如果磨损系数小，那就可能不能保证在模具的寿命期内完成产量，而且对凸、凹模的制造材料有较高的要求。但是如果精度一般，比如只需要冲件公差的一半作为磨损量就可行了，这样容易保证凸、凹模间的合理间隙。 举例：公司的凸、凹模具刃口计算方法。是直接取零件的公称尺寸，然后根据经验公式算出间隙后，直接向外偏移间隙值，就得到凹模的刃口尺寸。因为能够保证寿命的前提下，可以直接取零件的基本尺寸作为设计尺寸。冲孔时直接取基本尺寸，因为使用的凸、凹模材料为DC53、Cr12MoV都是比较优质的模具钢。比如DC53，是日本大同公司的产品热处理温度高于SKD11，韧性是SKD11的2倍。线切割加工残余应力小，切削性和耐磨性超过SKD11。用途: 精密冲压模、难加工材料的塑性变形用工具、冲头等。还有Cr12MoV，也是我国比较好的冷作模具钢材，热处理硬度可以达到HRC60-64。所以其耐磨性，加上冲压的材料是锌白铜而且壁薄，相对于模具材料来说完全能够保证凸模在从基本尺寸磨损到最小极限尺寸时能够完成产量。所以没有必要进行换算节省设计周期。）在我在公司工作的时间里唯一我见到一次是采用配合加工是一个线切割师傅的把一个凸模镶件切大了。本来间隙只有7，但是他切出来尺寸超过间隙2，如果采用分开加工的话，凸、凹模肯定啃刀口，为了不报废零件，就采用了配合加工，保证冲裁间隙。这副模具还是落料模具，所以凹模实际上是小了，又根据这个凸模的尺寸在把凹模切大，但是凹模的刃口尺寸仍在冲裁件的公差之内，而且因为是简易模，产量只有几百件，凹模的磨损量能够保证。否则就只有报废凸模。 三、线切割加工 简单讲解冷冲模具教程（六） (2007-12-05 12:00:52) 标签：知识/探索 第一节 冲裁模的结构分析一、单工序冲裁模单工序冲裁模：在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。又称简单模。包含种类：1.落料模（1）无导向单工序落料模（2）导板式单工序落料模（3）导柱式单工序落料模无导向单工序落料模1-上模座（模柄） 2-凸模 3-卸料板4-导料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板提问:此模具采用什么方式卸料？无导向单工序落料模，其结构特点是上、下模无直接导向关系，结构简单，制造容易，可用边角余料冲裁。但是，这种模具安装使用麻烦，间隙的均匀性靠压力机滑块的导向精度保证，冲模的寿命较低，冲件精度较差。常用于料厚而精度要求低的小批量冲裁件的生产。导板式单工序落料模1-模柄 2-止动销 3-上模座 4、8-内六角螺钉 5-凸模 6-垫板 7-凸模固定板 9-导板 10-导料板 11-承料板12-螺钉 13-凹模 14-圆柱销 15-下模座16-固定挡料销 17-止动销 18-限位销 19-弹簧 20-始用挡料销 此副模具是将凸模5与导板9选用H7/h6的配合（提问：这是什么配合方式？），其配合值小于冲裁间隙，实现上、下模部分的定位。回程的时不允许凸模离开导板，以保证对凸模的导向作用。因此要求压力机的行程较小。 该模具与无导向落料模具相比，精度较高，模具寿命长，但制造要复杂一些，一般仅用于料厚大于0.3毫米的简单冲件。因为采用凸模与导板导向，因此必须采用配合加工，如果冲件料厚过小，则冲裁间隙就小，再加之形状复杂，则使制造过程过于复杂。 提问：9号件同时起了什么作用？导柱式单工序落料模 利用安装在上模座中的导套和安装在下模座中的导柱（导套和导柱与上下模座的配合均是采用H7/r6基孔制过盈配合）之间H7/h6（基轴制）或H6/h5（基孔制）的滑动配合导向，实现上下模部分的精确定位，工件的变形小，平面度高。（介绍滑动摩擦和滚动摩擦。介绍弹夹和公司装配导柱和导套的过程。）导柱式冲裁模具使用广泛，由于间隙稳定，冲裁冲件的精度较高，模具寿命较长（由于精确导向，模具间隙合理，所以模具寿命较长），适用于大批量生产。 提问：在导板式单工序落料模和导柱式单工序落料模中，都有一个止转销，请问它的作用以及为什么要使用它？是为了防止，凸模在冲裁过程中发生旋转，而造成非圆形凸模与凹模具发生碰撞，而导致模具损坏。 2.冲孔模：（1）导柱式冲孔模（2）导板式侧面冲孔模（3）斜楔式水平冲孔模导柱式冲孔模1-下模座 2、18-圆柱销 3-导柱 4-凹模 5-定位圈 6、7、8、15-凸模 9-导套10-弹簧11-上模座 12-卸料螺钉 13-凸模固定板 14-垫板 16-模柄 17-止动销19、20-内六角螺钉 21-卸料板斜楔式水平冲孔模1-斜楔 2-座板 3-弹簧板 4-滑块 5-凸模 6-凹模 二、复合模 复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位（提问：这一部位在冲裁模具中称之为什么？工位。）同时完成数道分离工序的模具。结构上的主要特征：有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。优点：生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高（比如，当冲裁件为圆形外轮廓和圆形孔时，冲裁件的同心度较高。），板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。缺点：结构复杂，制造精度要求高，成本高。适用：生产批量大、精度要求高的冲裁件。 提问：可不可能有凸凹模为冲孔凸模和落料凹模的复合模具？复合模具根据落料凹模的安装的位置，可分为两种。落料凹模安装在下模上时，称为正装复合模；安装在上模时，称为倒装复合模。1正装式复合模（又称顺装式复合模）结构特点：三套除料、除件装置优点：冲出的冲件平直度较高。（因为正装复合模具冲裁压料是以下模作为基准，而下模是以机床下半身作为定位固定基准。机床的安装工作第一步就是底面找平，所以机床的底面平面度较高。倒装复合模具是以上模作为压料基准，则实际是以机床滑块作为固定基准，这使平面度很难精确保证。）缺点：结构复杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作。适用：冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，可以冲制孔边距离较小的冲裁件。2倒装式复合模结构特点：两套除料、除件装置优点：结构简单缺点：不宜冲制孔边距离较小的冲裁件如凸、凹模孔口若采用直刃口，则模内有积存废料，胀力较大，当冲裁边距较小的孔，则会导致凸、凹模壁厚较薄，可能导致胀裂。1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板21-卸料螺钉 22-导料销二、级进模 级进模是按一定程序将条料步进送进，在几对或几十对凸模及凹模的作用下，可累计完成冲孔、落料等几道或几十道工序。如图LX-110-1864特点：级进模是一种工位多、效率高的冲模。级进模的定位是一个关键问题(提问:为什么?讲解举垫圈和LX-110-1864的例子)，一般采用两种方式:1用导正销和挡料销配合定位的级进模1-模柄 2-螺钉 3-冲孔凸模 4-落料凸模 5-导正销6-固定导料销 7-始用导料销用挡料销和导正销定距的冲孔落料级进模提问：两个导正销的尺寸和两个小凸模的尺寸关系？ 挡料销是起粗定位，而导正销起精定位。 2侧刃定距的级进模 双侧刃定距的冲孔落料级进模1-内六角螺钉 2-销钉 3-模柄 4-卸料螺钉5-垫板 6-上模座 7-凸模固定板 8、9、10-凸模 11-导料板 12-承料板 13-卸料板 14-凹模 15-下模座 16-侧刃 17-侧刃挡块 提问：这里为什么有个侧刃挡块？为什么不用导料板直接对条料进行定距？当侧刃在对条料进行冲裁过程中，侧刃与侧刃挡块之间不能放间隙，因此会与侧刃挡块发生剧烈的碰撞、摩擦，如果使用一般的材料很容易因磨损而使侧刃挡块与侧刃之间磨出间隙，使定距精度出现较大误差。因此侧刃挡块必须使用较好材料进行制造。因为导料板的制造材料为一般材料，如果使用好材料制造会造成浪费，增加成本。在前面讲过，冲裁件的断面质量受间隙非常大的影响，因此在冲裁过程中必须保证冲裁间隙的均匀性。而冲裁间隙的均匀性的保证必须靠凸、凹来保证。而在冲裁过程中，凸模在下行过程中，运动轨迹虽然有导柱、导套定位，但是当冲裁间隙较小时仍不能准确对凸模的运动轨迹的控制，凸模在下行过程中很可能出现与偏转，而发生凸、凹之间冲裁间隙不均匀甚至出现凸、凹发生碰撞。因此这里对条料进行精确定位以后，那么还需对凸模的运动轨迹进行定位。侧刃定距的弹压导板级进模1、10-导柱 2-弹压导板 3、11-导套 4-导板镶块5-卸料螺钉 6-凸模固定板 7-凸模 8-上模座9-限位柱 12-导料板 13-凹模 14-下模座 15-侧刃挡块此类模具的卸料板与凸模之间的间隙很小，小于冲裁间隙，从而达到对凸模运动轨迹的控制。级进模的特点：优点：级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。缺点：级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。适用：大批量生产小型冲压件。冷冲模具教程（五） (2007-12-02 14:34:05) 标签：知识/探索 第三节 排样一、冲裁排样排样的定义：冲裁件在板料、带料或条料上的布置排列的方法称为排样。在冲压零件的成本中，材料费用约占 60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。如，我设计制造的这个屏蔽罩零件，出厂价为0.5元，产量为200万件。其成本中的模具制造成本为8万元，算下来每个零件的模具制造成本为0.04元。所以模具制造成本在一个冲裁零件的成本中只占很小的比例。而冲裁件的制作材料才是冲压零件成本中所占比例最大的。还有这个MOTO的手机接插件，是在镍带上镀了金的，如果材料利用率低了，不只浪费镍带更可惜的是对金的浪费。制件的排样与材料的利用率有密切的关系。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率。合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样的目的：在有限的材料面积上冲出最多数量的制件（废料最少）。排样的原则：1）提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件形状。）2） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3） 模具结构简单，寿命长。4）保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。（见教材的11页。排样时既要保证材料利用率又要保证合理的塑性应变比，同时保证板料的纤维方向有利于冲压变形。轧制的扳料是各向异性的，顺着纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。）见图2-11比如：a图材料利用率最低，首先宽度方向相对于b、d两种排样方式要宽，而且a图17毫米之内可以冲压两个零件，而b、d图12毫米和10毫米之内就可以完成两个零件的冲压。所以相比之下，a图的排样方法最浪费材料。提问：c图排样方法所用条料宽度比b图宽，但是为什么材料利用率比b图高？排样的分类：从废料角度来分：可以分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。如图：见CAD图LX-078-1864提问：哪种是有废料、哪种是无废料排样？ 哪种材料利用率低？有废料排样冲裁件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂、尺寸精度要求较高的冲裁件。因为冲件的形状、尺寸都是有模具保证，所以不仅精度高，而且冲件的形状复杂程度不受条料限制。少废料排样材料利用率较高，但是由于只沿冲件部分轮廓切断或冲裁，所以冲件部分精度和形状要由条料保证，所以其只适合精度要求不高的零件冲裁。无废料排样材料利用率最高，但是其对冲裁件的形状有太大的限制。采用少、无废料排样可以简化模具结构，减少冲裁力。但是，因为条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单面受力，不但会加剧模具磨损（冲裁力没有分散，全部集中在单边冲裁上，使剪切应力增大，故增加了模具与材料的磨损。），降低模具寿命，而且直接影响冲裁件的断面质量。（无须切边的一面由于凸、凹模之间没有剪切应力，故端面不会受到凸、凹模具的挤压，而冲裁面由于冲裁力的增大，使端面的挤压应力增大，从而增大材料与凸、凹模的磨损，所以断面质量不仅与无冲裁端面不一致而且容易出现毛刺。）从制件排列形式来分，可分为直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭边六种。直排法：用于简单几何形状（方形、圆形、矩形）的冲裁件。斜排法：用于T形、L形、S形、十字形、椭圆形冲件对排法又分为直对排法和斜对排法。直对排法用于T形、山形、梯形、三角形、半圆形的冲件。斜对排法用于材料利用率比直对排法高时的情况。混合排法用于材料和厚度都相同的两种以上的冲件。多排法用于大批生产中尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形冲件。冲裁搭边大批生产中用于小的窄冲件（表针及类似的冲件）或带料的连续拉深。此种排样方式在完成冲裁后，会专门制造出一种模具对工艺搭边进行切除。使所有零件实现分离。提问：这种用于切除的模具称之为什么模具？举例：公司的MOTO电池接插件。二、工艺废料的确定 1、搭边 排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘之间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。 搭边虽然是在冲压工艺中起了很大的作用，但是它始终是属于废料，也就是我们所说的工艺废料。 搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，材料虽然利用率虽然高。但是过小的搭边会使条料的强度和刚度不够，在冲裁过程中容易翘曲（提问：为什么？f=N）或被拉断（同等材料壁厚越厚肯定抵抗变形能力越强。），不仅会增大毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。（解释：受力不均匀容易使凸模的下行轨迹发生改变与垂直运动轨迹出现夹角而使凸凹模发生碰撞，出现崩刃现象。）。另外，搭边值过小时，条料在送料过程中由于刚度不足，容易出现条料中的冲件和搭边之间出现错位，使条料不能准确就位，而出现零件精度误差，甚至报废。 搭边值一般都由经验确定，每个模具厂一般都有自己比较固定的产品和相应的用料，因此也有比较行之有效的一套搭边值经验值。 具体见表2-8 搭边值的大小与以下因素有关：1） 材料的力学性能 软材料、脆材料，搭边值要大一点，硬材料，搭边值要小一些。（提问：为什么？）2） 材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大。（提问：为什么？）3） 零件的形状和尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。4） 排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边值。5） 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些。（提问：何为弹性卸料？何为刚性卸料？为什么？弹性卸料，卸料板装在上模和下模，用弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸料力较小，但冲压时兼起压料的作用，故多用于冲裁薄料及表面平面度要求高的零件。刚性卸料，卸料板用螺钉、销钉固定在下模的凹模工作面上，卸料板能承受较大的卸料力，但冲压时不起压料作用，可以起导料作用，故多用于冲裁材料较厚、表面平面度要求不高的零件。） 2.送料步距和条料宽度的确定。 提问：什么是送料步距？ 排样方案和搭边数值确定以后就可以确定送料步距和条料宽度。（1）送料步距 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）。 每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。（为什么？因为排样方式的不同，请看图2-11。） 步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。 S=D+a1 式中D平行于送料方向的冲裁件宽度； a1冲裁件之间的搭边值。 提问：冲裁排样方式为无废料排样时，冲裁件的步距为多少？ 举例：LX-110-1864步距的确定过程！ 送料步距的控制方式：挡料。 A:挡料销，在模具中用于控制条料或卷料送进距离的定位销件。挡料销分为：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销三类。（解释） B:侧刃，在级进模中，由于模具是连续不断的生产，不可能由人工完成送料。所以必须实现送料步距的自动控制。因此，在条料的侧边冲切一定形状缺口的凸模，称为侧刃。（/jpkc/site-mo/sucai/dian/2.2.htm）侧刃一般适合用于送料精度和生产率要求高的场合，但是其缺点是增加了材料消耗和冲裁力。 侧刃分为成形侧刃和矩形侧刃。矩形侧刃，其结构和制造都较简单，但刃口尖角磨损后，在条料被冲去的一边会产生毛刺，影响送料精度。成形侧刃，产生的毛刺在条料侧边的凹进处，可以克服上述缺点，但制造困难，冲裁废料较多。 导料板：确定冲压加工中条料沿直线方向正确前进的定位零件。 提问：为什么要设置导料板？ 导料板的作用：除了对条料的前进方向进行导向和与侧刃配合完成定距以外，还可以对凹模镶件进行固定，防止其在冲裁过程中随凸模一起运动而导致加工无法正常进行甚至出现模具打烂等不良情况。（解释） （2）条料宽度 条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。 有侧压装置时条料的宽度： 条料宽度： B 0 =(Dmax+2a) 0 导料板间的距离： B0=B+Z= Dmax+2a+C 无侧压装置时条料的宽度： 条料宽度： B 0 =(Dmax+2a+C) 0 导料板间的距离： B0=B+C= Dmax+2a+2C 式中：B条料宽度（mm） Dmax冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）a 侧搭边值C导料板与最宽条料之间的间隙。条料宽度的单向公差有定距侧刃时条料的宽度： 条料宽度： B 0 =(Dmax+2a+nb1) 0 式中 n侧刃数 b1侧刃冲切的料边宽度。因为侧刃只有单双向之分，所以这里的n最大只能取2。06/jpkc/cygysj/top_all/w_ziyuanku/shouce/shouce/main/2.4.htm（3） 材料利用率 定义：制件的实际面积与条料或板料面积之比称为材料利用率，一般用表示。1、通用计算法 通用计算法中采用一个步距的条料面积与此单位面积内所得到的制件面积的百分比来表示：= A0/A100%其中A0一个步距内冲裁件的总面积 A一个步距的条料面积提问哦：a. A0是否包括在冲裁件冲出的废料面积？比如一个方形落料件上有个圆孔，那A0是否包括圆孔的面积？ b.如果一个步距内冲出几个零件，那A0应该这么计算？ c.A怎么计算？教材计算公式中的L代表什么？ d.提高材料利用率说道底就是将什么废料减到最小？第四节 冲裁力和压力中心的确定。一、冲压力定义：在冲裁压模具中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。1.冲裁力的计算冲裁力是冲裁过程中材料对凸模的抵抗力称为冲裁力。（注意：我写的这个定义与书上的定义有所区别。）它是选择压力机与校核模具强度的一个重要依据。（解释，见16页，表1-8）冲裁力是随凸模的行程而不断变化的。（见大学教材图3-6，图释。）冲裁力的直接影响因素有板料的力学性能、厚度与冲裁件的轮廓周长。但是，冲裁间隙、刃口锋利程度、冲裁速度、润滑情况等也对冲裁力有较大影响。综合考虑上述影响因素，平刃口的冲裁力可按下式计算：F=KL式中F冲裁力（N）K系数，通常取1.3L冲裁件周边长度（mm）材料厚度（mm）抗剪强度（MPa）提问：冲裁力F为什么可以通过这个公式来计算？ 2降低冲裁力的措施 当现场冲压设备的吨位不能满足冲裁力的要求时，或者虽然满足但需要减少冲击振动和噪声时，可采用斜刃冲裁、阶梯冲裁和加热冲裁等方法。 （1）斜刃冲裁a) 斜刃落料； b)斜刃冲孔； c)梯形布置冲头提问：为什么斜刃冲裁可以降低冲裁力？ 原理与剪床一致！见教材第15页 为了得到平整的制件，斜刃开设的方向性是斜刃冲压的核心。落料时，斜刃应开设在凹模上，凸模为平刃；冲孔时，凸模为斜刃，凹模为平刃。（提问：为什么？）除此之外，斜刃开设还应保持平衡和对称。（提问：为什么？）（2）阶梯冲裁在同一副模具上将多个凸模做成不同的高度，如做成阶梯形式，便可分散全部凸模同时压下时的冲裁力，从而降低冲裁力，减少冲击振动。（提问：怎么理解这句话？）由于是先后冲裁，所以设计时应特别注意平衡和金属的流动方向。比如图c应该先对中间的大孔进行冲裁，然后，旁边两个小孔同时冲裁。如果先冲出两个小孔，再冲大孔，那小孔周边的金属材料很容易被大孔凸模拉入凹模中，从而使两个小孔变形。另外两个小孔如果不同时进行冲裁，会造成模具压力中心与压力机滑块主轴线不重合，而使滑块受偏心载荷！冲裁的高度请将教材上的内容勾下来！阶梯冲裁时，应该以冲裁过程中冲裁力最大层的冲裁力之和作为选择压力机的依据。其余见教材！第三章 冲裁模具的结构及设计冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备。教材对冷冲模具的定义：冲压时，在一组上、下模（凸模、凹模）间送入材料，通过压力机施力，可得到所需的尺寸和形状的制件。注意：在冷冲模具中一般都是凸模安装在上模，而凹模安装在下模。因此一般说到上模一般是指凸模，而提到下模一般是指凹模。但在有时由于零件结构的特殊，或者工艺的特殊要求会将凸模装在下模。此时，这种结构的模具称为倒装模具。提问：冲裁的概念？冲裁是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生分离的一种冲压加工工序。冲裁模具就是冲裁工序中使用的一种特殊的工艺装备。冲压零件的质量好坏和精度高低，主要决定于冲裁模具的质量和精度。提问：冲裁件的质量主要通过哪三个指标来衡量？断面质量、尺寸精度和形状误差。这三个方面都是由模具来保证。所以模具质量和精度越高，冲裁件的质量和精度越高。已投稿到： 排行榜 圈子 评论(1)| 阅读 (398) | 收藏 (0) | 分享 | 打印 | 举报 前一篇：冷冲模具教程（四）后一篇