冲压模具及冲模设计第三章

第三章冲裁第一节冲裁概述第二节冲裁过程的分析第三节冲裁模间隙第三章冲裁第四节凸模与凹模刃口尺寸的确定第五节冲裁件的工艺性第六节排样第三章冲裁第七节冲裁力和压力中心的计算第八节冲裁模分类及典型冲裁模结构分析第九节冲裁模主要部件和零件的设计与选用第三章冲裁第十节精密冲裁第十一节其他冲裁模本章要求1、学习目的和要求

1）通过学习，掌握影响冲裁质量的几个因素，重点掌握冲裁模间隙对模具寿命、冲裁力的影响，如何确定合理的冲裁模间隙，能计算凸、凹工作部分的尺寸；2）能合理排样提高板料的利用率，并能计算板料的利用率；3）掌握冲裁的工艺分析；

4）了解冲裁模的分类及结构,掌握冲裁模主要零部件的设计过程

。本章要求2、课程内容(1)冲裁概述、冲裁过程的分析、冲裁模间隙；(2)凸模与凹模刃口尺寸的确定；(3)冲裁件的工艺性、排样；(4)冲裁力和压力中心的计算、冲裁模分类及典型冲裁模结构分析；(5)冲裁模主要部件和零件的设计与选用；(6)精密冲裁、其它冲裁模。3、考核知识点和考核要求领会：冲裁模间隙对模具寿命、冲裁力的影响；排样和搭边；冲裁力的计算与降低冲裁力的方法；冲裁的工艺设计方法。综合运用：合理冲裁模间隙的确定；凸、凹模刃口尺寸计算；冲裁模设计。第一节冲裁概述

冲裁是利用模具使板料产生分离的一种冲压工序。从广义上讲，冲裁是分离工序的总称，它包括落料、冲孔、切断、修边、切舌等多种工序。但一般来说，冲裁主要是指落料和冲孔工序。落料冲孔冲裁模就是落料、冲孔等分离工序使用的模具。

若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料；封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。第二节冲裁过程的分析一、冲裁变形过程及剪切区的应力状态1.冲裁变形过程

(１)弹性变形阶段

凸模接触板料后开始加压，板料在凸、凹模作用下产生弹性压缩、拉伸、弯曲、挤压等变形。此阶段以材料内的应力达到弹性极限为止。一、冲裁变形过程及剪切区的应力状态1.冲裁变形过程(２)塑性变形阶段

随着凸模继续压入板料，压力增加，当材料内的应力状态满足塑性条件时，开始产生塑性变形，进入塑性变形阶段。一、冲裁变形过程及剪切区的应力状态1.冲裁变形过程

(３)断裂分离阶段

凸模继续下压，使刃口附近的变形区的应力达到材料的破坏应力，在凹、凸模刃口侧面的变形区先后产生裂纹。已成形的上、下裂纹逐步扩大，沿最大切应力方向向材料内层延伸，直至两裂纹相遇，板料被剪断，冲裁过程结束。一、冲裁变形过程及剪切区的应力状态2.剪切区的应力状态图3-2冲裁板料的变形区ａ）初始冲裁ｂ）切入板料１—变形区２—已变形区

图b表示变形区随着凸模切入板料深度的增加而逐渐缩小，但仍保持纺锤形。其周围已变形的材料已被严重加工硬化了，因此冲裁断面存在加工硬化现象。图a表示初始冲裁时的变形区由刃口向板料中心逐渐扩大，截面呈纺锤形。材料的塑性越好、硬化指数大，则纺锤形变形区的宽度将越大。冲裁时板料最大的塑性变形集中在以凸模与凹模刃口连线为中线的纺锤形区域内。一、冲裁变形过程及剪切区的应力状态2.剪切区的应力状态D图3-3冲裁时板料的应力状态A受凸模正压力作用并处于弯曲内侧，因此受三向压应力作用，为强压应力区。B受凹模正压力作用，并处于弯曲的外侧，因此σz为凹模挤压材料产生的压应力，σρ

和σθ为材料弯曲引起的拉应力，但主要受压应力。Cσz为凸模下降产生的轴向拉应力，σρ为凸模侧压力与材料弯曲引起的径向压应力，σθ为材料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力合成的切向应力，一般为压应力Dσz为凹模侧壁垂直方向的摩擦力产生的拉应力，凹模侧压力和板料弯曲产生的σρ和σθ为拉应力，该点为强拉应力区。凸模和凹模端面靠近刃口区域为压应力区；凸模和凹模侧面靠近刃口区域为拉应力区。

塌角α：也称为圆角带，是由于冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入变形（弯曲和拉伸）的结果。

光面ｂ：也称为剪切面，是刃口切入板料后产生塑剪变形时，凸、凹模侧面与材料挤压形成的光亮垂直的断面。二、冲裁件断面分析

图3-4冲裁件断面的形状ａ-塌角ｂ-光面ｃ-毛面ｄ-毛刺

毛面ｃ：毛面是由主裂纹贯通而形成的表面十分粗糙且有一定斜度的撕裂面。毛刺ｄ：冲裁毛刺是在刃口附近的侧面上材料出现微裂纹时形成的，当凸模继续下行时，便使已形成的毛刺拉长并残留在冲裁件上。二、冲裁件断面分析

图3-4冲裁件断面的形状ａ-塌角ｂ-光面ｃ-毛面ｄ-毛刺第三节冲裁模间隙一、间隙对冲裁件质量的影响冲裁件质量切断面质量尺寸精度表面平直度垂直、光洁、毛刺小等图纸规定的公差范围内

外形满足图纸要求；表面平直，即穹弯小

冲裁件的断面质量主要指塌角的大小、光面约占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。间隙合适时，冲裁时上、下刃口处所产生的剪切裂纹基本重合，这时光面约占板厚的1/2-1/3，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全可以满足一般冲裁的要求。

一、间隙对冲裁件质量的影响1.间隙对断面质量的影响

间隙分布不均匀，则在小间隙的一边形成双光面，大间隙一边形成很大的塌角和斜度。一、间隙对冲裁件质量的影响1.间隙对断面质量的影响

间隙过小时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向外错开一段距离。

间隙过大时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内错开一段距离。(间隙过小)(间隙合适)(间隙过大)

冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高。从整个冲裁过程来看，影响冲裁件的尺寸精度有两大方面的因素：一是冲模本身的制造偏差；二是冲裁结束后冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差。一、间隙对冲裁件质量的影响2.间隙对尺寸精度的影响一、间隙对冲裁件质量的影响2.间隙对尺寸精度的影响

间隙较大：落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸；

间隙较小：落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔件尺寸小于凸模尺寸。间隙与落料件尺寸偏差的关系间隙与冲孔件尺寸偏差的关系

试验证明，随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但当单面间隙介于材料厚度的5%-20%范围内时，冲裁力的降低不超过5%-10%。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。二、间隙对冲裁力的影响

间隙对卸料力、推件力影响显著。间隙增大，卸料力和推件力减小。

冲裁模常以刃口磨钝与崩刃的形式而失效。凸、凹模磨钝后，其刃口处形成圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺。凹模刃口磨钝时，所冲孔口边缘产生毛刺；凸模刃口磨钝时，在落料件边缘产生毛刺；凸、凹刃口均磨钝时，则制件边缘与孔口边缘均产生毛刺。三、间隙对模具寿命的影响凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a)凹模磨钝b)凸模磨钝c)凸、凹模均磨钝

四、冲裁模间隙值的确定

凸模与凹模每侧的间隙称为单面间隙(Z/2)

两侧间隙之和称为双面间隙(Z)通常冲裁间隙就是指双面间隙。

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几个因素给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，合理间隙的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。设计和制造时应考虑到凸、凹模在使用中会因磨损而使间隙增大，故应按最小合理间隙值确定模具间隙。四、冲裁模间隙值的确定1.间隙值确定原则确定凸、凹模合理间隙的方法有理论法和查表法两种。

用理论法确定合理间隙值，是根据上下裂纹重合的原则进行计算。四、冲裁模间隙值的确定2.间隙值确定方法四、冲裁模间隙值的确定图3-5冲裁产生裂纹的瞬时状态t—材料厚度；h0—产生裂纹时凸模挤入材料深度h0/t—产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度，见表3-2；β—剪切裂纹与垂线间的夹角，见表3-2.料厚越大，塑性越低的硬脆材料，所需间隙值Z越大；料厚越薄，塑性越好的材料，所需间隙Z越小。第四节凸模与凹模刃口尺寸的确定一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则生产实践发现的规律1.冲裁件断面都带有锥度。2.凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，间隙越用越大。3.落料件尺寸由凹模刃口尺寸决定；而冲孔件尺寸由凸模刃口尺寸决定。一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则当计算凸、凹模刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑。工件基本尺寸70mm，间隙0.5mm。冲孔(d)Dd=70mm落料（D）Dp=70-0.5=69.5mm凹模：凸模：dd=70+0.5=70.5mmdp=70mm一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则落料件一般标注单向负公差（D0-△）。冲孔件一般标注单向正公差（d+△0）。若工件尺寸标注正负偏差，则换算成上述要求的等价的正公差或负公差，若工件未标注公差，则按国家标准非配合尺寸的IT14级来处理。一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则工件基本尺寸70mm，公差Δ=0.2mm。尺寸标注为mm冲孔(d)落料（D）落料（D）单向负公差冲孔(d)单向正公差一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则（1）落料：

落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致），故应以凹模尺寸为基准。

凹模基本尺寸应取工件公差范围内较小尺寸。mm最大极限限尺寸70mm最小极限尺寸69.8mm

凸模基本尺寸按凹模基本尺寸减最小初始间隙。一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则（2）冲孔：工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致），故应以凸模尺寸为基准。

凸模基本尺寸应取工件公差范围内较大尺寸。最大极限限尺寸70.2mm最小极限尺寸70mmmm

凹模基本尺寸按凸模基本尺寸加最小初始间隙。一、凸、凹模刃口尺寸计算的依据和计算原则

(３)孔心距当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。

(４)冲模刃口制造公差凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法加工方法：1.凸、凹模分开加工：是指凸模与凹模可以分别按各自的图纸加工至最后尺寸。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。2.凸、凹模配合加工：是指先加工凸模(或凹模)，然后根据制造好的凸模(或凹模)的实际尺寸，配做凹模(或凸模)，在凹模(或凸模)上修出最小合理间隙值。

Zmin易保证，无互换性、制造周期长。使用于形状复杂的冲裁件。二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法1.凸模与凹模分别加工法图3-6落料、冲孔时各部分尺寸与公差分布情况ａ）落料ｂ）冲孔二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法落料Dp、Dd——落料凸、凹模公称尺寸，mm；

Δ——冲裁件制造公差，mm；

zmin——最小初始双面间隙，mm；δp、δd——凸、凹模制造公差，一般分别为IT6和IT7，可查有关资料，或取δd≤0.6（zmax-zmin）、δp≤0.4（zmax-zmin）；

x——系数，x值在0.5~1之间，与冲裁件的精度等级有关，见表3-5;

Dmax——落料件的最大极限尺寸。二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法冲孔dp,dd——冲孔凸、凹模公称尺寸，mmdmin——冲孔件孔的最小极限尺寸。二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法孔心距Ld——凹模孔心距的尺寸，公差δd取工件公差的1/4，即δd=Δ/4；Lmin——工件孔心距的最小极限尺寸。二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法校核但值均不小于0.01mm间隙条件二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法2.凸模与凹模配合加工法（１）落料图3-8落料凹模刃口磨损后的变化情况ａ)工件ｂ）凹模刃口轮廓二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法图3-8落料凹模刃口磨损后的变化情况ａ)工件ｂ）凹模刃口轮廓

１）凹模磨损后变大的尺寸（图中Ａ1、Ａ2、Ａ3），按一般落料凹模尺寸公式计算，即Ａｄ＝（Ａmax－ｘΔ）+4Δ０计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成D0-△

２）凹模磨损后变小的尺寸（图中Ｂ１、Ｂ２），按一般冲孔凸模尺寸公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，即二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法Ｂｄ＝（Ｂmin＋xΔ）-4Δ０图3-8落料凹模刃口磨损后的变化情况ａ)工件ｂ）凹模刃口轮廓计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成d0+△

３）凹模磨损后无变化的尺寸（图中Ｃ１、Ｃ２），随工件尺寸的标注方法不同，又可分为三种类型计算刃口尺寸：二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法工件尺寸为Ｃ时＋Δ０Ｃｄ＝（Ｃ＋0.5Δ）±Δ８图3-8落料凹模刃口磨损后的变化情况ａ)工件ｂ）凹模刃口轮廓计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成C±（△/2）二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法工件尺寸为Ｃ时-Δ０Ｃｄ＝（Ｃ-0.5Δ）±Δ８图3-8落料凹模刃口磨损后的变化情况ａ)工件ｂ）凹模刃口轮廓工件尺寸为Ｃ时±Δ′Ｃｄ＝Ｃ±Δ′4计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成C±（△/2）

冲孔时应以凸模为基准件来配作凹模。凸模刃口尺寸的计算情况与落料相似，可参照以上公式自行分析。配制凹模的图样上须标明：“凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值Ｚmin—Ｚmax”。二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法2.凸模与凹模配合加工法

（２）冲孔

（２）冲孔二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法ａ)工件ｂ）凸模刃口轮廓冲孔凸模刃口磨损后的变化情况二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法ａ)工件ｂ）凸模刃口轮廓冲孔凸模刃口磨损后的变化情况

１）凸模磨损后变小的尺寸（图中b1、b2、b3），按一般落料凹模尺寸公式计算，即计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成d0+△Ｂｄ＝（Ｂmin＋xΔ）-4Δ０二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法ａ)工件ｂ）凸模刃口轮廓冲孔凸模刃口磨损后的变化情况

2）凸模磨损后变大的尺寸（图中a1、a2、），按一般落料凹模尺寸公式计算，即计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成D0-△Ａｄ＝（Ａmax－ｘΔ）+4Δ０二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法ａ)工件ｂ）凸模刃口轮廓冲孔凸模刃口磨损后的变化情况

３）凹模磨损后无变化的尺寸（图中Ｃ１、Ｃ２），随工件尺寸的标注方法不同，又可分为三种类型计算刃口尺寸：工件尺寸为Ｃ时＋Δ０Ｃｄ＝（Ｃ＋0.5Δ）±Δ８计算这类尺寸时，先把工件图尺寸化成C±（△/2）工件尺寸为Ｃ时-Δ０Ｃｄ＝（Ｃ-0.5Δ）±Δ８工件尺寸为Ｃ时±Δ′Ｃｄ＝Ｃ±Δ′4二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法３.配作法的刃口尺寸换算图3-9凹模刃口尺寸的换算ａ）凹模Ａ类换成凸模B类ｂ）凹模Ｂ类换成凸模Ａ类二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法

落料凹模刃口的Ａ类尺寸换算为凸模刃口Ｂ类尺寸的计算公式：ｂｐ＝(Ａd＋－Ｚmin４Δ)Δ4０落料凹模冲孔凸模二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法

同理可得落料凹模刃口的Ｂ类尺寸换算为凸模刃口Ａ类尺寸的计算公式：ap＝(Bd－+Ｚmin４Δ)Δ4０+

对于C类尺寸，由于刃口磨损后其值基本不变，故不存在尺寸换算问题。落料凹模冲孔凸模

１）普通冲裁件内外形尺寸的经济公差等级一般不高于IT11级，落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。２）冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙，刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为２mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ｒa一般可达12.5-3.2μｍ。第五节冲裁件的工艺性一、冲裁件的公差等级和断面粗糙度

冲裁件的工艺性：指冲裁件的材料、形状、尺寸精度等方面是否适应冲裁加工的工艺要求。

１）冲裁件的形状应力求简单、规则，使排样时废料最少。２）冲裁件内、外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。如无特殊要求，在各直线或曲线的连接处允许有Ｒ＞0.25ｔ的圆角过渡。二、冲裁件结构形状与尺寸

３）冲裁件形状应尽量避免有过长的凸出悬臂和过窄的凹槽。对于软钢、黄铜等材料，其宽度b≥1.5t，高碳钢或合金钢等硬材料b≥２t，板料厚度小于１mm时按1mm考虑。悬臂和凹槽的长度最大为5ｂ，如图所示。二、冲裁件结构形状与尺寸图3-10冲裁件外形尺寸最小值

４）为避免工件变形，冲裁件的最小孔边距不能过小，其许可值如图ａ所示。二、冲裁件结构形状与尺寸图3-11冲裁件孔边距尺寸

５）在弯曲件或拉深件上冲孔时，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，如图ｂ所示。

６）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。用无导向凸模和有导向的凸模所能冲制的最小尺寸。二、冲裁件结构形状与尺寸

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。第六节排样一、材料经济利用1.材料利用率冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。一、材料经济利用1.材料利用率式中A——一个步距内冲裁件的实际面积；B——条料宽度；S——步距。一、材料经济利用1.材料利用率式中n——一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数目；A1——一个冲裁件的实际面积；B——板料（或带料、条料）宽度；L——板料（或带料、条料）长度；

冲裁所产生的废料可分为两类，如图所示：一类是结构废料，是由冲件的形状特点产生的；另一类是由于冲件之间和冲件与条料侧边之间的搭边，以及料头、料尾和边余料而产生的废料，称为工艺废料。一、材料经济利用2.提高材料利用率的方法图3-12废料分类二、排样方法(１）有废料排样

沿冲件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，因此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样。二、排样方法（２）少废料排样

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。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。二、排样方法

（３）无废料排样

沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。二、排样方法对有废料排样和少、无废料排样又可以进一步分类为为直排、斜排、直对排、混合排、多排及冲裁搭边(如课本表3-10)。

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废料叫搭边。搭边有二个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。三、搭边值与条料宽度的确定1.搭边值的确定三、搭边值与条料宽度的确定2.条料宽度的确定（１）有侧压装置图3-14有侧压装置的冲裁

有侧压装置的模具，能使条料始终紧靠同一侧导料板送进，因此只须在条料与另一侧导料板间留有间隙。条料宽度：导料板之间的距离：F三、搭边值与条料宽度的确定（2）无侧压装置图3-15无侧压装置的冲裁

无侧压装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。条料宽度：导料板之间的距离：三、搭边值与条料宽度的确定（3）有侧刃定距图3-16有侧刃的冲裁

当条料的送进步距用侧刃定位时，条料宽度必须增加侧刃切去的部分。条料宽度：导料板之间的距离：四、排样设计实例

例如图所示工件，材料为酚醛层压布板，料厚ｔ为1mm，请选择合理的排样方案。图3-17工件图3-18排样方案

冲裁力是指冲裁时凸模所承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦阻力。第七节冲裁力和压力中心的计算一、冲裁力行程曲线图3-19冲裁力行程曲线１—塑性材料（合理间隙）２—塑性材料（过小间隙）３—脆性材料（合理间隙）二、冲裁力的计算平刃口冲裁模的冲裁力Ｆ一般按下式计算：Ｆ＝ＫＬtτb式中

Ｆ——冲裁力（Ｎ）；

Ｌ——冲裁周边长度（ｍｍ）；

ｔ——材料厚度（ｍｍ）；

τb——材料抗剪强度（ＭＰａ）；

Ｋ——系数。二、冲裁力的计算

系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取Ｋ＝1.3。为计算简便，也可按下式估算冲裁力：

Ｆ≈Ｌtσb式中σb——材料抗拉强度（MPa）。三、卸料力、推件力及顶件力的计算

从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力。图3-20卸料力、推件力和顶件力三、卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力ＦＸ＝ＫＸＦ推件力ＦＴ＝ｎＫＴＦ顶件力ＦＤ＝ＫＤＦ式中F——冲裁力（Ｎ）；

ｎ——同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数；ｎ＝ｈ／ｔ

ｈ——凹模洞口的直壁高度（ｍｍ）；ｔ——材料厚度（ｍｍ）；

ＫＸ、ＫＴ、ＫＤ——卸料力、推件力、顶件力系数。四、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

ＦＺ＝Ｆ＋ＦＸ＋ＦＴ采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时

ＦＺ＝Ｆ＋ＦＸ＋ＦＤ采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时

ＦＺ＝Ｆ＋ＦＴ

在多凸模的冲模中，可将凸模设计成不同长度，使各凸模冲裁力的最大峰值不同时出现，以降低总的冲裁力。五、降低冲裁力的方法（１）阶梯凸模冲裁图3-21凸模的阶梯布置法五、降低冲裁力的方法（2）斜刃冲裁

斜刃冲裁是将凸模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度，冲裁时刃口就不是全部同时切入，而是逐步地将材料切离，因而能显著降低冲裁力。图3-22各种斜刃的形式ａ）、ｂ）落料用ｃ）、ｄ）、ｅ）冲孔用ｆ）切舌用五、降低冲裁力的方法（2）斜刃冲裁斜刃冲裁力可用下面简化公式计算：Fx=KF式中Fx——斜刃口的冲裁力（N）；

F——平刃口的冲裁力（N）；

K——减力系数，与斜刃高度H有关。当H=t

时，K=0.4~0.6;H=2t时，K=0.2~0.4。采用斜刃冲裁或阶梯凸模冲裁时，冲裁力降低了，但是冲裁行程却延长，所以冲裁功并不减少。

材料加热后抗剪强度显著降低，例如10钢在加热到700℃时的抗剪强度约为室温状态下的1/3，因此加热冲裁能够降低冲裁力。但加热带来的问题很多，不仅增加工序和能源消耗，而且加热后产生很厚的氧化皮，给后续加工带来很多麻烦。因此加热冲裁一般只适用于厚板或表面质量及精度要求不高的零件。五、降低冲裁力的方法（3）加热冲裁六、冲模压力中心的确定冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具压力中心线通过压力机滑块中心线或模柄中心线是有利于生产冲压时滑块会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量降低模具寿命甚至损坏模具。否压力中心的偏离不超出所选用压力机允许的范围。六、冲模压力中心的确定图3-23圆弧段的重心ｘ0＝Rπα180°×sinα或ｘ0＝Rlｂ式中l——弧长；

Ｒ——半径；

ｂ——弦长。

冲裁形状对称的冲件时，其压力中心位于冲件轮廓图形的几何中心。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置按下式计算：

根据理论力学，对于平行力系，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和，而冲裁力Ｆ与冲裁的周边长度Ｌ成正比，由此可得压力中心坐标（ｘ0、ｙ0）。六、冲模压力中心的确定（１）多凸模冲裁时的压力中心

１）选定坐标轴ｘ和ｙ。２）将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段，求出各线段长度和各线段的重心位置。３）然后按上面公式算出压力中心的坐标。六、冲模压力中心的确定（２）冲裁复杂形状零件时的压力中心六、冲模压力中心的确定（２）冲裁复杂形状零件时的压力中心复杂形状件的压力中心计算七、冲模的封闭高度模具的闭合高度（H模）：指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。原则：模具闭合高度必须与冲压设备的闭合高度相适应，应介于其最大和最小闭合高度之间，不得大于其最大闭合高度。模具的闭合高度H模应介于冲床最大和最小闭合高度之间，如果模具的闭合高度小于冲床的最小闭合高度，可以采用垫板。七、冲模的封闭高度

１）按工序性质分类

可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模、精冲模等。

２）按工序组合程度分类

可分为单工序模（俗称简单模）、复合模和级迸模（俗称连续模）。

３）按模具导向方式分类

可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模等。

４）按卸料与出件方式分类

可分为固定卸料式与弹压卸料式模具、顺出件与逆出件式模具。第八节冲裁模分类及典型冲裁模结构分析一、冲裁模的分类

５）按挡料或定距方式分类

分为挡料销式、导正销式、侧刃式等模具。

６）按凸、凹模所用材料不同分类

可分为钢模、硬质合金模、钢带冲模、锌基合金模、橡胶冲模等。

７）按自动化程度分类

可分为手动模、半自动模和自动模。第八节冲裁模分类及典型冲裁模结构分析一、冲裁模的分类二、典型冲裁模的结构分析1.单工序模（1）无导向单工序冲裁模图3-24无导向固定卸料式落料模1—模柄2—凸模3—固定卸料板4—凹模5—下模座6—回带式挡料销二、典型冲裁模的结构分析1.单工序模（2）导板式单工序冲裁模图3-25导板式冲裁模1—凸模固定板2—凸模3—限位柱4—导板5—导料板6—凹模7—下模座二、典型冲裁模的结构分析导板模D1.模柄2.上模座3.销4.凸模固定板5.凸模6.板料7.导料板8.承料板9.凹模10.凹模固定板11导板二、典型冲裁模的结构分析（3）导柱式单工序冲裁模导柱二、典型冲裁模的结构分析2.级进模级进模（又称连续模）：是在压力机一次行程中，在一副模具的不同位置上同时完成数道冲压工序。

所完成的冲压工序依次分布在条料送进的方向上，压力机每一行程条料送进一个步距，同时冲压相应的工序。易拉罐二、典型冲裁模的结构分析2.级进模（1）固定挡料销和导正销定位的级进模图3-27挡料销和导正销定位的级进模1—模柄2—上模座3—冲孔凸模4—落料凸模5—导板兼卸料板6—导正销7—凹模8—固定挡料销9—下模座10—始用挡料销二、典型冲裁模的结构分析（２）侧刃定距的级进模图3-28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１)零件的精度对排样的要求２)模具结构对排样的要求（a）３)模具强度对排样的要求(b、c、d)４)零件成形规律对排样的要求二、典型冲裁模的结构分析（3）级进模的排样设计图3-29级进模的排样设计冲孔落料复合套料级进冲裁，一般由里向外（e）。二、典型冲裁模的结构分析3.复合模复合模：在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成数道冲压工序。

毛坯一次送料定位，具有完成两种工序的凸凹模冲孔落料复合模D二、典型冲裁模的结构分析3.复合模（1）正装式复合模（又称顺装式复合模D）图3-30正装式复合模1—打杆2—旋入式模柄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—导料销二、典型冲裁模的结构分析3.复合模（2）倒装式复合模(D)图3-31倒装式复合模1—导料销2—挡料销3—凸凹模4—弹压卸料板5—凹模６—凸模7—打杆8—推板9—推杆10—推件板二、典型冲裁模的结构分析3.复合模

（1）根据制件的生产批量来决定模具类型一般来说，小批量生产时，应力求模具结构简单、生产周期短、成本低，宜采用单工序模；大批量生产时，模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，可选用复合模或级进模。

（2）根据制件的尺寸精度要求来决定模具类型复合模的冲压精度高于级进模，而级进模又高于单工序模。

（3）根据制件的形状大小和复杂程度来决定模具类型一般情况下，大型制件，为便于制造模具并简化模具结构，采用单工序模；小型制件，而且形状复杂，常用复合模或级进模。二、典型冲裁模的结构分析4.三类模具的特点与选用二、典型冲裁模的结构分析材料要求条料要求不严格，可用边角料条料或卷料，要求严格条料和边角料，但生产效率低

（1）工艺零件

这类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用，包括：工作零件、定位零件、卸料和压料装置。

（2）结构零件

这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用，包括：导向零件、支撑零件、紧固零件和其他零件。第九节冲裁模主要部件和零件的设计与选用一、冲裁零件的分类一、冲裁零件的分类表3-13冲模零件分类二、工作零件1.凸模（1）凸模结构类型图3-32标准圆凸模１）标准圆凸模二、工作零件1.凸模（1）凸模结构类型２）凸缘式凸模图3-33凸缘式凸模

凸缘式凸模的工作段截面一般是非圆形的，而固定段截面则取圆形、方形、矩形等简单形状，以便加工固定板的型孔。但当固定段取圆形时，必须在凸缘边缘处加骑缝螺钉或销钉。二、工作零件1.凸模（1）凸模结构类型３）直通式凸模ａ）用螺钉吊装固定凸模

图3-34用螺钉吊装的凸模ａ）固定板不加工形孔ｂ）固定板有通形孔c）固定板有盲形孔二、工作零件1.凸模（1）凸模结构类型３）直通式凸模ｂ）用低熔点合金或环氧树脂固定凸模

图3-35用低熔点合金固定凸模ａ）固定板形孔有槽沟ｂ）固定板形孔有倒锥ｃ）固定板形孔有台阶二、工作零件1.凸模（２）凸模长度计算(D)

采用固定卸料板和导料板冲模，其凸模长应按下式计算：图3-37凸模长度的计算L＝h1＋h2＋h3＋h式中h1——凸模固定板厚度（ｍｍ）；

h2——固定卸料板厚度（ｍｍ）；

h3——导料板厚度ｍｍ）；

ｈ——增加长度（ｍｍ）。二、工作零件1.凸模１）承压能力的校核

凸模承压能力按下式校核：σ＝≤［σ］ＡＦ（3）凸模的刚度与强度校核式中σ——凸模最小截面的压应力（MPa）；

F——凸模纵向所承受的压力，包括冲裁力和推件力（或顶件力）（N）；

A——凸模最小截面积(mm)；[σ]——凸模材料的需用抗压强度（MPa）。2二、工作零件1.凸模１）承压能力的校核

对于圆形凸模，当推件力或顶件力为零时，将Ｆ＝πdtτ代入上式可得

ｄ≥［σ］4tτ（3）凸模的刚度与强度校核式中d——凸模工作部分最小直径（mm）；

t——材料厚度（mm）；

τ——冲裁材料的抗剪强度（MPa）。

２）失稳弯曲应力的校核

根据凸模在冲裁过程中的受力情况，可以把凸模看作压杆，所以，凸模不发生失稳纵弯的最大冲裁力可以用欧拉极限力公式确定。二、工作零件1.凸模（3）凸模的刚度与强度校核

２）失稳弯曲应力的校核二、工作零件1.凸模（3）凸模的刚度与强度校核无凸模无导向时，得到不发生失稳弯曲的最大长度：二、工作零件1.凸模（3）凸模的刚度与强度校核对于圆凸模J=πd/64，n=32一般截面形状的凸模式中E——凸模材料的弹性模量，对于模具钢，可取E=2.2×10MPa；

J——凸模最小截面惯性矩（mm）；

n——安全系数，淬火钢n=2~3；

F——凸模所受总压力（N）。52凸模有导向时，得到不发生失稳弯曲的最大长度：二、工作零件1.凸模（3）凸模的刚度与强度校核对于圆凸模一般截面形状的凸模式中E——凸模材料的弹性模量，对于模具钢，可取E=2.2×10MPa；

J——凸模最小截面惯性矩（mm）；

n——安全系数，淬火钢n=2~3；

F——凸模所受总压力（N）。52二、工作零件2.凹模（１）凹模外形结构及其固定方法图3-38凹模形式及其固定二、工作零件2.凹模（２）凹模孔口的结构形式

凹模型孔侧壁的形状有两种基本类型：一是与凹模面垂直的直刃壁；另一是与凹模面稍倾斜的斜刃壁。图3-39凹模型孔侧壁形状二、工作零件2.凹模（３）整体式凹模轮廓尺寸的确定

凹模厚（高）度Ｈ

Ｈ＝ks（不小于８）式中ｓ——垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（ｍｍ）；

ｋ——系数，考虑板料厚度的影响，其值查表。垂直于送料方向的凹模宽度Ｂ

Ｂ＝s＋（2.5～4.0）Ｈ二、工作零件2.凹模（３）整体式凹模轮廓尺寸的确定

送料方向的凹模长度

Ｌ＝s1＋2s2式中s1——送料方向的凹模刃壁间最大距离(mm)；

s2——送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离(mm)；二、工作零件3.凸凹模

在复合冲裁模中，由于内外缘之间的壁厚是决定于冲裁件的孔边距，所以当冲裁件孔边距较小时必须考虑凸凹模强度。为保证凸凹模强度，其壁厚不应小于允许的最小值。如果小于允许的最小值，就不宜采用复合模进行冲裁。

倒装复合模的冲孔废料容易积存在凸凹模型孔内，所受胀力大，凸凹模最小壁厚要大些。正装复合模的冲孔废料由装在上模的打料装置推出，凸凹模型孔内不积存废料，胀力小，最小壁厚可小于倒装复合模的凸凹模最小壁厚值。二、工作零件3.凸凹模二、工作零件4.凸、凹模的镶拼结构

镶拼结构有镶接和拼接两种：镶接是将局部易磨损部分另做一块，然后键入凹模体或凹模固定板内；拼接则是将整个凸、凹模的形状按分段原则分成若干块，分别加工后拼接起来。二、工作零件4.凸、凹模的镶拼结构二、工作零件4.凸、凹模的镶拼结构图3-40镶接结构实例三、定位零件条料横向定位或送进导向：

在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进。条料纵向定位或送料定距：

在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离(步距)。三、定位零件1.条料横向定位装置（1）导料板(D)图3-41导料板结构

导料板一般由两块组成，称为分体式导料板。在简单落料模上，有时将导料板与固定卸料板制成一体，称为整体式导料板。采用整体式导料板的模具，结构较简单，但是，固定卸料板的加工量较大，且不便于安装调整。

在复合冲裁模上，通常采用导料销进行导料。导料销有固定式和弹顶式两种基本类型，前者多用于顺装式复合模，后者多用于倒装式复合模。在弹压卸料倒装式落料模上，也可采用导料销进行导料。三、定位零件1.条料横向定位装置（2）导料销三、定位零件1.条料横向定位装置（3）侧压装置

图3-42侧压装置ａ）簧片式ｂ）侧压板式三、定位零件2.条料纵向定位装置（1）固定挡料销固定挡料销装在凹模型孔出料一侧，利用落料以后的废料孔边进行挡料，控制送料距离，国家标准规定的固定挡料销如图所示。图3-43固定挡料销三、定位零件2.条料纵向定位装置（2）活动挡料销活动挡料销是一种可以伸缩的挡料销。图3-44活动挡料销ａ）弹簧弹顶挡料销ｂ）扭簧弹顶挡料销ｃ）橡胶弹顶挡料销三、定位零件2.条料纵向定位装置（3）回带式挡料装置图3-45回带式挡料销送料时，由搭边撞击挡料销端头斜面，使挡料销抬起并越过搭边。这时挡料销已套在落料后的废料孔内，及时回拉条料，使搭边抵住挡料销圆弧面，便可定距。送料过程为一推一拉。三、定位零件2.条料纵向定位装置（4）始用挡料装置图3-46始用挡料销三、定位零件2.条料纵向定位装置（5）侧刃与侧刃挡块按侧刃的工作端面形状分为平面型（Ⅰ）型和台阶型（Ⅱ）型两类，每类又有三个型号（A型、B型和C型）。图3-47侧刃三、定位零件2.条料纵向定位装置（5）侧刃与侧刃挡块A型侧刃的冲裁刃口为直角形，在两次冲裁的角部，条料边很容易留下波峰状的毛刺，使送料精度降低，如图所示。图3-48不同类型侧刃的比较1—导料板2—侧刃挡块3—侧刃4—条料三、定位零件2.条料纵向定位装置（5）侧刃与侧刃挡块B型侧刃的冲裁刃口为单燕尾形，能克服Ａ型侧刃的缺点，即使在角部留下毛刺，对定距和导料也没有影响。C型侧刃的冲裁刃口为双燕尾形，可完全避免毛刺的影响，如图所示。图3-48不同类型侧刃的比较1—导料板2—侧刃挡块3—侧刃4—条料在用侧刃定距时，由于经侧刃冲切后的条料宽度比较精确，能以较小的间隙沿导料板进行导料，所以一般认为侧刃的定位精度高于挡料销的定位精度，但两者同属于接触定位，受材料变形、毛刺等因素的影响，定位精度不高于±0.1mm。当工件内形与外形的位置精度要求较高时，无论挡料销定距，还是侧刃定距，都不可能满足要求。这时，可设置导正销提高定距精度。导正销通常与挡料销配合使用，也可以与侧刃配合使用。三、定位零件2.条料纵向定位装置（6）导正销三、定位零件2.条料纵向定位装置（6）导正销ａ）A型ｂ）B型三、定位零件2.条料纵向定位装置（6）导正销ｃ）C型ｄ）D型三、定位零件2.条料纵向定位装置（6）导正销导正销的头部由圆锥形的导入部分和圆柱形的导正部分组成。导正部分的直径和高度尺寸及公差很重要。导正销的基本尺寸可按下式计算：d＝dp－a式中d——导正销的基本尺寸（mm）；

dp——冲孔凸模直径（mm）；

a——导正销与冲孔凸模直径的差值（mm）。三、定位零件（6）导正销ececdd图3-51挡料销与导正销的位置关系式中c——步距（mm）；

Dp——落料凸模直径（mm）；

d——挡料销头部直径（mm）。三、定位零件2.条料纵向定位装置（7）定位板和定位销图3-52定位板及定位销ａ）外缘定位ｂ）内孔定位四、卸料、顶件、推件零件1.卸料装置（1）固定卸料装置图3-53固定卸料装置ａ）一体式ｂ）分体式ｃ）悬臂式d)拱桥式固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。当冲裁板料厚（大于0.5mm）、平直度要求不高时，一般采用固定卸料板。四、卸料、顶件、推件零件1.卸料装置（2）弹压卸料装置图3-54弹压卸料装置1—卸料板2—弹性元件3—卸料螺钉弹压卸料装置卸料力较小，但它既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲裁件或簿板冲裁（ｔ＜1.5ｍｍ）宜用弹压卸料装置。间隙：0.1~0.3凸出：0.2~0.5四、卸料、顶件、推件零件1.卸料装置（3）废料切刀装置图3-55废料切刀装置当凹模向下切边时，同时把已切下的废料压向废料切刀上，从而将其切开。对于冲件形状简单的冲裁模，一般设两个废料切刀；冲件形状复杂的冲裁模，可以用弹压卸料加废料切刀进行卸料。用于落料或成形件的切边。四、卸料、顶件、推件零件1.卸料装置（3）废料切刀装置图3-56废料切刀的结构ａ为圆废料切刀，用于小型模具和切薄板废料；ｂ为方形废料切刀，用于大型模具和切厚板废料。四、卸料、顶件、推件零件2.推件与顶件装置（1）推件装置图3-57刚性推件装置1—打杆2—推板3—连接推杆4—推件块有的刚性推件装置不需要推板和连接推杆组成中间传递结构，而由打杆直接推动推件块，甚至直接由打杆推件，如图ｂ所示。四、卸料、顶件、推件零件2.推件与顶件装置（1）推件装置对于板料较薄且平直度要求较高的冲裁件，宜用弹性推件装置，如图所示。图3-58弹性推件装置１—橡胶２—推板３—连接推杆４—推件块四、卸料、顶件、推件零件2.推件与顶件装置顶件装置一般是弹性的。这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件平直度较高。但冲件容易嵌入边料中，产生与弹性推件同样的问题。弹顶器可以做成通用的，其弹性元件是弹簧或橡胶。图3-59弹性顶件装置１—顶件块２—顶杆３—托板４—橡胶导柱模模架按导向结构分滑动导向和滚动导向两种。滑动导向模架的精度等级分为Ⅰ级和Ⅱ级。滚动导向模架的精度等级分为０Ⅰ级和０Ⅱ级。五、模架及零件1.模架（１）导柱模模架五、模架及零件1.模架（１）导柱模模架图3-60导柱位置不同的模架ａ）中间导柱模架ｂ）后侧导柱模架ｃ）对角导柱模架ｄ）四导柱模架1—下模座２—导柱３—导套４—上模座五、模架及零件1.模架（２）导板模模架图3-61导板模模架ａ）对角导柱弹压模架ｂ）中间导柱弹压模架导板模模架的特点是，作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构。凸模与固定板是间隙配合而不是过渡配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。导板导向装置分为固定导板和弹压导板导向两种。导板的结构已标准化。五、模架及零件2.导向装置（１）导板式导向装置五、模架及零件2.导向装置（２）导柱导套式导向装置图3-62导柱导套滑动导向类型ａ）普通型ｂ）精密型１—上模座２—导套３—导柱４—下模座５—压板６—螺钉将导柱与导套制成小间隙配合，为H6／h5时称为一级模架，为H7／h6时称为二级模架。五、模架及零件2.导向装置（３）滚珠导向装置图3-63导柱导套滚动导向装置ａ）结构图ｂ）钢球保持圈滚珠导向装置由导柱、导套、滚珠和钢球保持器等组成。滚珠导向装置及其组成零件均已标准化。滚珠与导柱、导套之间保持有0.01～0.02ｍｍ的过盈量。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。五、模架及零件3.上、下模座六、其他支撑零件1.模柄（１）旋入式模柄通过螺纹与上模座连接。骑缝螺钉用于防止模柄转动。这种模柄装卸方便，但与上模座的垂直度误差较大，主要用于中、小型有导柱的模具上。六、其他支撑零件1.模柄（２）压入式模柄固定段与上模座孔采用H7／m６过渡配合，并加骑缝销防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好，主要用于上模座较厚而又没有开设推板孔的场合。六、其他支撑零件1.模柄（３）凸缘模柄上模座的沉孔与凸缘为Ｈ７／ｈ６配合，并用３个或４个内六角螺钉进行固定。由于沉孔底面的表面粗糙度较差，与上模座的平行度也较差，所以装配后模柄的垂直度远不如压入式模柄。六、其他支撑零件1.模柄（４）浮动模柄１—模柄接头2—凹球面垫块3—活动模柄模柄接头１与活动模柄３之间加一个凹球面垫块２。因此，模柄与上模座不是刚性连接，允许模柄在工作过程中产生少许倾斜。六、其他支撑零件1.模柄（５）通用模柄将快换凸模插入模柄孔内，配合为Ｈ７／ｈ６，再用螺钉从模柄侧面将其固紧，防止卸料时拔出。根据需要可更换不同直径的凸模。六、其他支撑零件1.模柄（６）槽形模柄槽形模柄便于固定非圆凸模，并使凸模结构简单、容易加工。标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种型式。选用时，根据凸模固定和紧固件合理布置的需要确定其轮廓尺寸，其厚度一般为凹模厚度的60％～80％。六、其他支撑零件2.凸模固定板在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，拼块凹模与下模座之间也加垫板。六、其他支撑零件3.垫板螺钉、销钉在冲模中起紧固定位作用，设计时主要是确定它的规格和紧定位置。螺钉拧入的深度不能太浅，否则紧固不牢靠；也不能太深，否则拆装工作量大。圆柱销钉配合深度一般不小于其直径的两倍，也不宜太深。六、其他支撑零件4.紧固件七、弹性元件的选用1.弹簧的选用与计算卸料弹簧选择与计算步骤如下：１）初定弹簧数量n，一般选２～４个，结构允许时可选６个。２）根据总卸料力Ｆx和初选的弹簧个数n，计算出每个弹簧应有的预压力Ｆy

Ｆy＝Ｆx／n３）根据预压力Ｆy预选弹簧规格，选择时应使弹簧的极限工作压力Ｆj大于预压力Ｆy，一般可取

Ｆj＝（1.5～2）Ｆy。七、弹性元件的选用1.弹簧的选用与计算４）计算弹簧在预压力Ｆy作用下的预压缩量hy；

hy＝Ｆy·hj／Ｆj式中hj——弹簧极限压缩量（ｍｍ）；

Fj——弹簧极限工作负荷（Ｎ）；Fy——弹簧预压力。七、弹性元件的选用1.弹簧的选用与计算５）校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，即

hj≥h＝hy＋hx＋hｍ式中h——总压缩量（ｍｍ）；

hx——卸料板的工作行程（ｍｍ），一般可取hx＝t＋1，t为板料厚度；hm——凸模或凸凹模的刃磨量，一般可取

hm＝4～10ｍｍ。七、弹性元件的选用2.橡胶的选用与计算

１）根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量。冲裁卸料用较硬橡胶；拉深压料用较软橡胶。２）根据卸料力求橡胶横截面尺寸。橡胶产生的压力按下式计算

Ｆ＝Ap

所以，橡胶横截面积为A＝F／p式中F——橡胶所产生的压力，设计时取大于或等于卸料力；

p——橡胶所产生的单位面积压力(N／mm2)，与压缩量有关，其值可确定，设计时取预压量下的单位压力；Ａ——橡胶横截面积（mm2）。七、弹性元件的选用2.橡胶的选用与计算３）求橡胶高度尺寸。为了使橡胶不因多次反复压缩而损害其弹性，其极限压缩量hj应按下式确定：

hj＝εjH式中Ｈ——橡胶自由状态下的高度(mm)；

εj

——橡胶极限压缩率。橡胶预压缩量

hy＝εyH式中εy——橡胶预压缩率。上两式相减得橡胶高度Ｈ的计算公式：Ｈ＝式中hg——橡胶工作压缩量（ｍｍ）。七、弹性元件的选用2.橡胶的选用与计算εj－εyhj－hyεj－εy＝hg４）校核橡胶高度与直径之比。如果超过1.5，则应把橡胶分成若干块，在其间垫以钢垫圈；如果小于0.5，则应重新确定其尺寸。七、弹性元件的选用2.橡胶的选用与计算八、冲模的组合结构图3-66冲模组合结构ａ）固定卸料典型组合ｂ）弹压卸料典型组合ｃ）复合模典型组合ｄ）导板模典型组合第十节精密冲裁一、整修1.整修原理图3-67整修原理示意ａ）外缘整修ｂ）内缘整修１—凸模２—工件３—凹模４—切屑

它是利用整修模沿冲裁件外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑，以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛面和毛刺等，从而提高冲裁件尺寸精度，并得到光滑而垂直的切断面。第十节精密冲裁一、整修2.整修模工作部分尺寸计算二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）1.精冲的机理图3-68精冲机理１—凸模2—齿圈压板３—板料４—凹模５—反顶杆

首先，件２带有齿形圈（称为齿圈压板），可对冲裁轮廓周围的材料施加很大的压力，其次在凹模４内设置反顶杆５，对凸模下的板料施加较大的压力。二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（１）精冲的工艺过程图3-69精冲工艺过程

精冲件结构工艺性，主要表现在零件形状及其圆角半径、槽宽、悬臂、孔径、孔边距等。为了改善精冲件的工艺性，圆角半径在允许的范围内尽量取大些；应尽量增大槽宽和悬臂宽度，减小其长度；应尽量增大孔径和孔边距。二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（２）精冲件的工艺性二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（３）精冲力的计算图3-70精冲时各种力的作用情况ａ）冲裁力Ｆ压料力ＦY反压力ＦFｂ）卸料力Ｆx顶件力ＦD

１）凸、凹模间隙：精冲凸、凹模间隙很小，一般双边间隙仅为材料厚度的0.5％～1％，与精冲板料厚度、材料性能及零件的形状等有关。二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（４）精冲模设计

2）凸、凹模刃口尺寸及圆角半径：精冲凸、凹模刃口尺寸的确定与普通冲裁模刃口尺寸计算方法基本相同。但由于精冲条件与普通冲裁条件有很大不同，所以精冲件的尺寸精度不但取决于精冲凸、凹模刃口尺寸精度，而且还与凸、凹模间隙大小、带齿压料板的压力和推（顶）件块的反压力、刃口圆角、板料厚度及材料性能等有关。二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（４）精冲模设计二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（４）精冲模设计３）齿圈压板图3-71齿圈的平面布置二、带齿圈压板精密冲裁（精冲法）2.精冲工艺与精冲模（４）精冲模设计４）精冲模结构图3-72固定凸模式精冲模1—上柱塞2—上工作台3、4、5—连接推杆6—推杆7—活动模板8—凸凹模9—带齿压料板10—凹模11—顶件块12—冲孔凸模13—顶杆14—下垫板15—顶块16—下工作台17—下柱塞三、半精密冲裁1.小间隙圆角刃口冲裁（又称光洁冲裁）图3-73小间隙圆角刃口冲裁示意图ａ）落料ｂ）冲孔

凸、凹模间隙很小，双面冲裁间隙一般不超过0.01～0.02ｍｍ，并且与板料厚度无关。凸模与凹模一对刃口之一取小圆角刃口，圆角半径一般取板料厚度的10％。落料时，凹模刃口为小圆角；冲孔时，凸模刃口为小圆角。三、半精密冲裁2.负间隙冲裁图3-74负间隙冲裁示意图

负间隙冲裁就是凸模尺寸比凹模大，对于圆形零件，凸模比凹模大（0.1～0.2）t，（t为板料厚度）；对于非圆形零件，凸出的角部比内凹的角部差值大。三、半精密冲裁3.上、下冲裁图3-75上、下冲裁示意图１—上凸模2—上凹模３—坯料４—下凹模５—下凸模

图ａ为上、下凹模压紧材料，上凸模开始冲裁；图ｂ为上凸模挤入材料深度达（0.15～0.3）t，（t为板料厚度）后停止挤入；图ｃ为下凸模向上冲裁，上凸模回升；图ｄ为下凸模继续向上冲裁，直至材料分离。三、半精密冲裁4.对向凹模冲裁图3-76对向凹模冲裁工艺过程示意图１—凸模2—带凸台凹模３—顶杆４—平凹模

图ａ为送料定位；图ｂ为带凸台凹模压入材料；图ｃ为带凸台凹模下压到一定深度后停止不动；图ｄ为凸模下推材料分离。第十一节其他冲裁模一、非金属材料冲裁模1.软质非金属材料的冲裁及冲裁模图3-77非金属垫圈冲裁模

尖刃剁切时，冲孔只需用凸模，落料只需用凹模，冲裁前需将被冲材料置于平整的硬木板或塑料板上。由于尖刃很容易被损坏，为了延长其使用寿命，所以木板的上下面应尽量平行。冲裁时，刃口切入木板不要过深，以能将材料切断为限度。第十一节其他冲裁模一、非金属材料冲裁模1.软质非金属材料的冲裁及冲裁模图3-78尖刃口结构形式

尖刃结构形式主要有两种，其中图ａ用于冲孔，图ｂ用于落料。

硬和脆的非金属材料，如云母、酚醛纸胶板、布基酚醛层压板等通常采用普通冲裁模冲裁。非金属材料冲裁模的凸、凹模刃口尺寸计算方法与金属材料冲裁模的凸、凹模刃口尺寸计算方法相似。但必须注意两点：一是非金属材料冲裁后弹性恢复量一般都比较大；二是如果预热冲裁，温度降低后工件会收缩。非金属材料冲裁模的凸、凹模刃口尺寸计算公式可参考有关设计资料。第十一节其他冲裁模一、非金属材料冲裁模2.脆性和硬质非金属材料的冲裁及冲裁模

锌基合金冲裁模是以锌基合金材料制作冲模工作部分等零件的一种简易模具。它的主要优点是：设计与制造简单，不需要使用高精度机械加工设备和较高水平的钳工技术，生产周期短，锌合金可以重复使用，具有良好的技术经济效果。二、锌基合金冲裁模1.锌基合金冲裁模的特点及应用

锌基合金是以锌为基体的锌、铝、铜三种元素并加入微量的镁所组成的合金。用于冲压模的锌合金成分（质量分数）为：ωZn＝92％～93％、ωA1＝40％～42％、ωCu＝30％～35％、ωMg＝0.03％～0.05％。其物理力学性能为：熔点约380℃，凝固收缩率1％～1.2％，σb＝220～260MPa，σbc＝500～550MPa，硬度为120～130HBS。二、锌基合金冲裁模2.锌基合金的成分和性能根据锌基合金冲裁模的工作特性，设计落料模时，冲裁凹模选用锌合金，而凸模采用工具钢制造；设计冲孔模时，冲裁凸模选用锌合金，而凹模采用工具钢制造；对于复合模，凸模和凹模选用锌合金，而凸凹模采用工具钢制造。当冲孔质量要求不高，批量不大时（1000件以下），也可将冲孔模凹模选用锌合金，而凸模采用工具钢制造。二、锌基合金冲裁模3.锌基合金冲裁模的设计（１）设计原则由锌合金材料磨损形成的相对稳定间隙，称为动态平衡间隙。随冲裁次数的不断增加，刃口端面在板料压力的作用下产生的塌角也不断增大，这部分金属自动补偿刃口侧壁的磨损，使之始终维持正常间隙冲裁，称为自动补偿磨损。二、锌基合金冲裁模（２）冲裁间隙3.锌基合金冲裁模的设计二、锌基合金冲裁模3.锌基合金冲裁模的设计（３）锌基合金冲裁模的设计

１）凸、凹模刃口尺寸和公差的确定：对锌合金落料模，只设计和计算钢质凸模，钢质凸模的刃口尺寸Dp，为

Dp＝（Dmax－Zmin－xΔ）对锌合金冲孔模，只设计和计算钢质凹模，钢凹模的刃口尺寸dd为

（dd＝dmin＋Zmin＋xΔ）－δp0+δd0

2）锌基合金凸、凹模的设计：对于冲裁轮廓在１ｍ以下的中、小型冲裁件，其高度和壁厚可按图3-79确定。二、锌基合金冲裁模3.锌基合金冲裁模的设计（３）锌基合金冲裁模的设计图3-79锌合金凹模的厚度和壁厚二、锌基合金冲裁模4.锌基合金冲裁模的制造

以落料模为例，锌合金凹模的制造方法有铸造法、铸造挤切法和镶拼法。图3-81锌合金凹模的铸造法１—凸模2—锌合金３—型芯４—模框５—湿砂６—干砂

在下模座排料孔中填满干砂６，放上排料孔型芯３（砂芯、砖芯或芯框），再在下模座上安放用2～4ｍｍ厚的钢板做成的模框４，模框外侧的四周填上湿砂５并压紧，以防合金泄漏流出。二、锌基合金冲裁模4.锌基合金冲裁模的制造

对于小型凹模，模框可做成如图3-82所示的厚模框结构，紧固螺钉孔及销孔直接开在模框上，使加工、安装和操作都很方便，并具有一定的通用性。图3-82厚模框结构１—锌合金2—厚模框

聚氨酯橡胶模是利用高强度、硬度、耐磨、耐油、耐老化、抗撕裂性能的聚氨酯橡胶作为冲压模具的工作零件，用以代替普通冲模的钢凸模、凹模或凸凹模进行冲压工作的一种模具。三、聚氨酯橡胶冲裁模1.聚氨酯橡胶冲裁模的特点及应用由于原料的配比不同，聚氨酯的硬度变化范围比较大，目前国产聚氨酯橡胶的牌号有8260、8270、8280、8290、8295等，其邵氏硬度分别为67A、75A、85A、90A、93A。根据冲压工艺的要求，牌号8290、8295主要用于冲裁模。牌号8260、8270、8280主要用于各种成形模和弹性元件，其压缩比不能超过35％。三、聚氨酯橡胶冲裁模2.聚氨酯橡胶的选用三、聚氨酯橡胶冲裁模3.聚氨酯橡胶冲裁模的设计（１）冲裁变形过程图3-83聚氨酯橡胶冲裁过程1—容框2—卸料板３—凸模４—聚氨酯橡胶三、聚氨酯橡胶冲裁模3.聚氨酯橡胶冲裁模的设计（２）钢质凸、凹模刃口尺寸的计算

落料Dp＝（Dmax－xΔ）冲孔dd＝（dmin＋xΔ）式中

Dp——钢凸模的刃口尺寸；

dd——钢凹模的刃口尺寸；

Δ——冲裁件公差；δp——钢凸模制造公差；

δd——钢凹模制造公差；x——系数，一般为0.5～0.7。０-δp+δp０三、聚氨酯橡胶冲裁模3.聚氨酯橡胶冲裁模的设计（３）聚氨酯橡胶冲裁模的设计１）聚氨酯