冲裁排样设计

1、第五节 冲裁排样设计排样:冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60以上，排样的目的就在于合理利用原材料。合理的排样提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样方案是模具结构设计的依据之一。一、 材料利用率1. 定义: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。一个步距内的材料利用率 一张板料(或带料、条料)上总的材料利用率条料、带料和板料的利用率比一个进距内的材料利用率要低。其原因是条料和带料有料头和料尾的影响，另外用板材剪成条料还有料边的影响。2提高材料利用率的方法冲裁所产生的废料：一类是结构

2、废料；另一类是工艺废料结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料，称为结构废料，它决定于工件的形状，一般不能改变。工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料，称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。Ø 提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手1 设计合理的排样方案；搭边是2T时(T是板料厚度)，单行废料率约为38，双行废料率约为31，三行废料率约为28。 2 合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）；二、排样方法根据材料的利用情况，分为三种（一）有废料排样（二）少废料排样（三）无废料排样图2

3、.1.l是由图a改为图b的排样方式从而提高了材料利用率。图2.1.2和图2.1.3，是只改变零件形状，不改变使用功能，即可由图a改为图b的排样方式从而提高了材料利用率。 图2.1.7a是将多余材料1冲裁掉，形成工件2。改用图b所示排样方法，可以进行无废料冲裁。 三、搭边和料宽（一）搭边Ø排样中相邻两工件间或工件与条料边缘间的余料称为搭边。Ø搭边作用:Ø（1）补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。Ø（2）保持条料一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使

4、受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。.搭边值的确定Ø搭边值过大，材料利用率低。Ø搭边值小，不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺、有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损。Ø搭边的最小宽度大约取为毛坯的厚度，使之大于塑变区的宽度。.影响搭边值大小的因素Ø材料的力学性能 塑性好的材料，搭边值要大一些，硬度高与强度大的材料，搭边值要小一些；Ø材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大；Ø工件的形状和尺寸

5、工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大；Ø排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边；Ø送料及挡料方式 用手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。（二）条料宽度的确定Ø排样方案和搭边数值确定后，即可确定条料或带料的宽度及进距。确定原则：Ø最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，Ø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。Ø因此，在确定条料宽度时必须考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构分别进行计算。1有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离条料宽度：导料板间距离：式中  &

6、#160;  条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；    a 侧搭边值，可参考表2.5.2；   条料宽度的单向（负向）偏差，见表2.5.3、表2.5.4；    C导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表2无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离条料宽度：导料板间距离：第六节 冲裁工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。（一）冲裁件的结构工艺性Ø冲裁件的形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状、以减少

7、废料。Ø冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连（图2-34），以利于模具制造和提高模具寿命，圆角半径的最小值可查表选取。Ø冲裁件凸出或凹入部分不能太窄，尽可能避免过长的悬臂和窄槽。Ø最小宽度b一般不小于1.5t，Ø冲裁材料为高碳钢时，b2t， Lmax£5b，当材料厚度 t1mm时，按t1mm计算。Ø冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能、凸模强度和模具结构。如果采用带保护套的凸模，稳定性高，

8、凸模不易折损，最小冲孔尺寸可以减小。Ø冲孔件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不能过小，以避免工件变形、模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命（图2-36）。在弯曲件或拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离（图2-37）。与冲斜孔的情况类似。(二）冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求冲裁件的精度要求，应在经济精度范围以内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔件比落料件高一级。如果工件精度高于上述要求，则需在冲裁后整修或采用精密冲裁。（三）冲裁件的尺寸基准Ø冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。

9、Ø孔位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，切不要与参加变形的部位联系起来。二、冲裁工艺方案的确定q工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、 工序的组合和工序顺序的安排等。（一）冲裁工序的组合 可分为都单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁1. 由于模具费用在制件成本中占很大的比例，所以冲裁件的生产批量在很大程度上决定了所用的模具结构2.冲裁件尺寸精度 复合冲裁所得工件公差等级高，内、外形同轴度一般在±0.020.04mm，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整，不翘曲。 级进冲裁所得工件的尺寸公差等级较复合冲裁

10、低，工件有拱弯、不够平整。单工序冲裁的工件精度最低。3.对工件尺寸、形状的适应性 Ø 复合冲裁可用于各种尺寸的工件。材料厚度一般在3mm以下。但工件上孔与孔之间和孔与边缘之间的距离不能过小。孔边距小于最小合理值时，则该部位的凸凹模的壁厚因小于最小极限值，易因强度不足而破裂。 此时也不宜采用单工序冲裁，因孔边距过小，落料后冲孔时，这些部位会发生外胀和歪扭变形，得不到合格的产品， 这时宜采用级进冲裁，这样可避免这些缺馅。级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的异形零件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁要大。但级进冲裁受压力机台面尺寸和工序数的限制，冲裁工件一般为中、小型件。为提高生产效率与材料利

11、用率，常采用多排冲压。级进冲裁时广泛采用多排冲压，但复合冲裁则很少采用。4.操作方便与安全 复合冲裁不能漏下，出件或清除废料较闲难，工作安全性较差，级进冲裁较安全。（二）冲裁顺序的安排1、级进冲裁的顺序安排（1）先冲孔（缺口或工件的结构废料），最后落料或切断，将工件与条料分离。首先冲出的孔一般作后续工序定位用。若定位要求较高，则要冲出专供定位用的工艺孔（一般为两个，见图2-39）。 （2）采用定距侧刃时，侧刃切边工序一般安排在前，与首次冲孔同时进行（图2-40），以便控制送料进距，采用两个定距侧刃时，也可安排成一前一后（图2-32）。（3）套料级进冲裁（图2-41）按由里向外的顺序，先冲内轮廓

12、，后冲外轮廓。 2、单工序冲裁时的顺序安排Ø先落料使毛坯与条料分离，然后以外轮廓定位进行其他冲裁。后续各冲裁工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。Ø冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔，后冲小孔。第七节 冲裁模的典型结构一、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1.落料模（1）无导向单工序落料模（2）导板式单序落料模（3）导柱式单工序落料模 (弹性/固定卸料板) 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

13、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 1-上模座 2-凸模 3-卸料板 4-导料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板无导向单工序落料模 导板式单工序落料模1-螺帽2-导料螺钉 3-挡料销 4-弹簧 5-凸模固定板 6-销钉 7-模柄 8-垫板 9-止动销 10-卸料螺钉 11-上模座 12-凸模 13-导套 14-导柱 15-卸料板 16-凹模 17-内六角螺钉 18-下模座导柱式单工序落料模 2.冲孔模（1）导柱式冲孔模 (固定/弹性卸料板)（2）导板式侧面冲孔模（3）斜楔式水平冲孔模 导柱式冲孔模。冲件上的所有孔一次全部冲出，是多凸模的单

14、工序冲裁模。由于工序件是经过拉深的空心件，而且孔边与侧壁距离较近，因此采用工序件口部朝上，用定位圈5实行外形定位，以保证凹模有足够强度。但增加了凸模长度，设计时必须注意凸模的强度和稳定性问题。如果孔边与侧壁距离大，则可采用工序件口部朝下，利用凹模实行内形定位。该模具采用弹性卸料装置，除卸料作用外，该装置还可保证冲孔零件的平整，提高零件的质量。 导板式侧面冲孔模 1-摇臂2-定位销3-上模座4-螺钉5-凸模6-凹模7-凹模体8-支架9-底座10-螺钉11-导板12-销钉13-压缩弹簧 模具的最大特征是凹模6嵌入悬壁式的凹模体7上，凸模5靠导板11导向，以保证与凹模的正确配合。凹模体固定在支架8上

15、，并以销钉12固定防止转动。支架与底座9以H7h6配合，并以螺钉紧固。凸模与上模座3用螺钉4紧定，更换较方便。工序件的定位方法是：径向和轴向以悬臂凹模体和支架定位；孔距定位由定位销2、摇臂1和压缩弹簧13组成的定位器来完成，保证冲出的六个孔沿圆周均匀分布。 冲压开始前，拨开定位器摇臂，将工序件套在凹模体上，然后放开摇臂，凸模下冲，即冲出第一个孔。随后转动工序件，使定位销落入已冲好的第一个孔内，接着冲第二个孔。用同样的方法冲出其它孔。 这种模具结构紧凑，重量轻，但在压力机一次行程内只冲一个孔，生产率低，如果孔较多，孔距积累误差较大。因此，这种冲孔模主要用于生产批量不大、孔距要求不高的小型空心件的

16、侧面冲孔或冲槽。 （4）小孔冲模全长导向结构的小孔冲模超短凸模的小孔冲模1-下模座 2、5-导套 3-凹模 4导柱 6-弹压卸料板 7-凸模 8托板 9-凸模护套 10-扇形块 11-扇形块固定板 12-凸模固定板 13-垫板 14-弹簧 15-阶梯螺钉 16-上模座 17-模柄 1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-冲击块 7-小压板 8-大压板 10-侧压块 超短凸模的小孔冲模二、级进模级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。 适用：大批量生产小型冲压件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。级进模轮廓尺

17、寸较大，制造较复杂，成本较高1用导正销定位的级进模 2侧刃定距的级进模 双侧刃定距的冲孔落料级进模 侧刃定距的弹压导板级进是双侧刃定距的冲孔落料级进模。它以侧刃16代替了始用挡料销、挡料销和导正销控制条料送进距离（进距或俗称步距）。侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于步距的料边。由于沿送料方向上，在侧刃前后，两导料板间距不同，前宽后窄形成一个凸肩，所以条料上只有切去料边的部分方能通过，通过的距离即等于步距。为了减少料尾损耗，尤其工位较多的级进模，可采用两个侧刃前后对角排列。由于该模具冲裁的板料较薄（0.3mm），所以选用弹压卸料方式。 特点： (1）

18、凸模以装在弹压导板2中的导板镶块4导向，弹压导板以导柱1、10导向，导向准确，保证凸模与凹模的正确配合，并且加强了凸模纵向稳定性，避免小凸模产生纵弯曲。 (2）凸模与固定板为间隙配合，凸模装配调整和更换较方便。 (3）弹压导板用卸料螺钉与上模连接，加上凸模与固定板是间隙配合，因此能消除压力机导向误差对模具的影响，对延长模具寿命有利。 (4）冲裁排样采用直对排，一次冲裁获得两个零件，两件的落料工位离开一定距离，以增强凹模强度，也便于加工和装配。 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-