板金工艺与模具结构基础知识课件

钣金工艺和模具结构基础知识

钣金工艺和模具结构基础知识

1前言冲压件的工艺性板料冲压性能与成型极限冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表冲裁弯曲前言2

前言：冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板金零件，所以有时也叫板金冲压。冲压不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使其变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的一部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获的一定前言：3的形状、尺寸和性质的零件。冲压生产靠模具和设备完成加工过程，所以生产效率高。而且操作简便，便于实现自动化和机械化。由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，当前在生产中所采用的冲压工艺多种多样。但是概括起来可以分成分离工序和成形工序两大类。

板金工艺与模具结构基础知识课件4分离工序的目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。成形工序的目的，是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应当满足尺寸精度方面的要求。板金工艺与模具结构基础知识课件5第一节冲压件的工艺性冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。一般情况下，对冲压工艺影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。第一节冲压件的工艺性冲压件的61、冲裁件的工艺性1.1冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料.1.2冲裁件各直线或曲线的连接处,宜有适当的圆角。如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁件的制造带来困难，而且模具也容易坏。只有在采用少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆角1、冲裁件的工艺性1.1冲裁件的形状应能符71.3冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小并应避免过长的悬臂与狭槽冲裁件材料为高碳钢时,b≥2t;冲裁材料为黄铜、纯铜、铝、软钢时，b≥1.5t。对于材料厚度t≤1m时,按t=1mm计算.

1.3冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小并应避免过长的悬臂与狭81.4冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不易过小，其数值与孔的形状，材料的机械性能,材料的厚度等有关。冲孔的最小尺寸见表：1.4冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不易过小，其数91.5冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离a受到模具强度和冲裁件质量的限制,其值不易过小,宜取a≥2t,并不得小于3-4mm,必要时可取a=(1-1.5)t,(t＜1mm时按t=1mm计算)且模具寿命因此降低或结构复杂程度增加.1.5冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离a受到模具强度和101.6在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间的距离不能小于如图所示.如果距离过小,孔边进入工件底部的圆角部分,冲孔时凸模将受到水平推力.1.6在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间的距离不112、弯曲件的工艺性2.1弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径,以免产生裂纹。但也不能过大，因为过大时受到回弹的影响弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。

常用材料的最小弯曲半径2、弯曲件的工艺性2.1弯曲件的圆角半径小122.2弯曲的弯边长度不宜过小,其值应为h＞R+2t。当h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不易得到形状准确的零件。2.2弯曲的弯边长度不宜过小,其值应为h＞R+2t。当h较小132.3弯曲线不应位于零件宽度变形处,以免撕裂,如必须在宽度突变处弯曲,应事先冲工艺孔或工艺槽。2.3弯曲线不应位于零件宽度变形处,以免撕裂,如必须在宽度突142.4有孔的毛坯弯曲时,如果孔、槽位于弯曲附近,弯曲时会使孔变形。为了避免这种缺陷出现，必须使这些孔分布在变形区之外。从孔边到弯曲半径R中心的距离为当t＜2mm时，L≥t;当t≥2mm时，L≥2t.2.4有孔的毛坯弯曲时,如果孔、槽位于弯曲附近,弯曲时会使孔152.5对称弯曲件，左右弯曲半径应一致,应保证弯曲过程中受力平衡，防止产生滑动。2.5对称弯曲件，左右弯曲半径应一致,应保证弯曲过程中受力平162.6工艺孔有耐于弯曲件毛坯的精度定位.2.7切舌和弯曲同时进行时，所弯曲的小角带有斜度就易从凹模中脱出。2.6工艺孔有耐于弯曲件毛坯的精度定位.173、拉深件成形件的工艺性3.1拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1R2,特别是R2应尽量大些，因为它们相当于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。放大这些圆角半径，能够减少拉深次数，或使零件容易拉深成形。应取R1≥t,最好R1＝（3～5）t应取R2≥2t,最好R2＝（5～10）t3、拉深件成形件的工艺性3.1拉深件侧壁与底面或凸缘连接183.2距形拉深件四周的圆角也应放大.应取R3≥3t,为了减少拉深工序尽可能取R3≥1/5h3.2距形拉深件四周的圆角也应放大.193.3除非在结构上有特殊需求,必须尽量避免异常复杂及非对称形状的拉伸件,对于半敞开的空心件,应考虑设计成对的拉伸,然后刨切开比较有利。3.4垃伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致。3.5在零件的平面部分,尤其是在距边缘较远处,局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大。3.6应尽量避免曲面空心零件的尖底形状,尤其高度大时,其工艺性更差。3.3除非在结构上有特殊需求,必须尽量避免异常复杂及非对称形20第二节板料冲压性能与成形极限

1、板料冲压性能是指板料对各种冲压方法的适应能力。不同的冲压工序，板料的应力状态，变形特点及变形区和传力区之间的关系将各不同，所以对板料的冲压性能的要求也都不相同。2、板料机械性能指标与板料冲压性能指标的关系。第二节板料冲压性能与成形极限21

板料机械性能指标与板料冲压性能指标有密切关系。一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚性指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。板料机械性能指标与板料冲压性能指222.1强度极限δb和屈服极限δs它们是决定材料变形抗力的基本指标。强度极限δb和屈服极限δs愈高，则变形抗力愈高，因而冲压时材料所经受的应力也就愈高。对伸长为主的变形，如胀形、拉弯等，当δs低时为消除零件的松驰等弊病和为使零件的尺寸得到固定所必须的拉力也小。这时由于成形所必须的拉与毛料破坏时的拉断力之差较大，故成形工艺的稳定性高，不易出废品。2.1强度极限δb和屈服极限δs232.2屈强比δs/δb小的屈强比几乎对所有的冲压成形都是有利的.对压缩为主的变形,如在拉延时,材料在δs小,则变形区的切向压应力较小,材料起皱的趋势小。因此防止起皱的的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。2.2屈强比δs/δb243常用材料的冲压性能3.1冲压用材料规格的分类:按厚度不同的材料可分为板料、带料（卷料）和块料板料：冲压车间应用最广的材料适用于成批生产。生产中按需要将板料剪裁成各种尺寸的条料再生产。带料（卷料）：适用于大料生产根据材料不同，有不同的宽度尺寸，一般配置自动送料装置，可适用连续模批量生产。3常用材料的冲压性能25块料：小量或单件生产时用。对于价值昂贵的特种金属，可由制造厂根据订户要求的尺寸制成圆形和方形的块料。板料有冷轧和热轧两种。3.2冲压常用材料及其冲压性能3.2.1碳钢以低碳钢使用较多.常用的材料牌号有:08、08F、钢10、钢10F、和钢20等。低碳钢的冲压性能都较好，且有良好的焊接性能。一般以制造受力不大的冲压件。块料：小量或单件生产时用。对于价值昂贵的特种金属，可由制造厂264.金属材料的主要性能指标及其解释4.1极限强度:材料抵抗外力破坏作用的最大能力,或叫破坏强度4.2抗拉强度(抗张强度):外力是拉力的极限强度4.3抗压强度:外力是压力的极限强度4.4抗弯强度:外力与材料轴线垂直,并在作用使材料呈弯曲,这时的极限强度叫抗弯强度4.金属材料的主要性能指标及其解释274.5屈服点(屈服极限):材料在外力作用下达到一定程度时,即使外力不再增加,而变形仍继续,这种现象叫做屈服.开始发生屈服现象的应力叫做屈服点(或叫屈服强度)4.6抗剪强度:外力与材料轴线垂直,并对材料作剪切作用,这时的应力叫做抗剪强度.4.7疲劳强度:材料受无限次反复交变负荷作用下而不受破坏的最达应力4.5屈服点(屈服极限):材料在外力作用下达到一定程度时,即281、常用碳素冷(热)轧钢板第三节.冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度τ0MPa抗拉强度σbMPa屈服强度σsMPa延伸率δ10％普通碳素钢Q195未经退火的260～320320~40019528~33Q215270～340340~42021526~31Q235310～380440~47023521~25Q255340~420490~52025519~23Q275400~500580~62027515~191、常用碳素冷(热)轧钢板第三节.冲压件常用钢材的牌号与性29材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度τ0MPa抗拉强度σbMPa屈服强度σsMPa延伸率δ10％碳素结构钢05已退火的2002302805F210~300260~3803208F220~310280~3901803208260~360330~4502003210F220~340280~4201903010260~340300~4402102915F250~370320~4602815270~380340~48023026材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度抗拉强度屈服强度延伸率030材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度τ0MPa抗拉强度σbMPa屈服强度σsMPa延伸率δ10％碳素结构钢20F已退火的280~390340~4802302620280~400360~5102502525320~440400~5502802430360~480450~6003002235400~520500~6503202040420~540520~6703401845440~560550~7003601650440~580550~73038014材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度抗拉强度屈服强度延伸率2312常见普通碳素钢的中日牌号对照表序号中国GB日本JIS1Q195--2Q215A,Q215BSS343Q235A,Q235B,Q235C,Q235D（A,B,C,D为质量等级代号）SS344Q255A,Q255DSM41B5Q275SS502常见普通碳素钢的中日牌号对照表序号中国日323常见的日本产碳素钢板与镀层钢板的牌号符号钢板名称符号钢板名称SPCCSPCDSPCESPCCTSPCENSPHCSPHDSPHESPHT冷轧碳素钢板（带）①同上，T-保证抗拉或杯突试验值同上，N-保证无时效性热轧碳素钢板（带）①钢管用热轧碳素钢带SPPSAXCSAXDSAXESECCSECDSECESEHCSEHDSEHE搪瓷制品用钢板（带）热镀铝钢（带）①电镀锌钢板（带）①冷轧板电镀锌钢板（带）①热轧板

牌号中的字母含义：S-钢，P-薄板≤4，C-冷轧加工，H-热轧加工。①：钢号末尾字母C－一般用途；D－冲压用途；E－深冲用途。}}}}3常见的日本产碳素钢板与镀层钢板的牌号符号钢板名称符号钢334.表面预镀（涂）层钢板：4.1表面预镀层钢板：用电化学方法，在钢板表面镀上一层防腐的金属材料，以抵抗空气，水的腐蚀。常见的有镀锌板，镀铝板，镀锡板（俗称马口铁），彩色不锈钢板4.2表面预涂层钢板：用物理方法，在钢板表面覆盖上一层有良好4.表面预镀（涂）层钢板：34的防腐性能的物质。如热镀锌钢板，用加热的方法，在钢板表面附上一层抗氧化的锌锡合金层。如预涂钢板，在表面喷涂上一层具有高附着力，高强度的塑料树脂，通过加热固化后，成为良好的防腐层。如防盗门体材料，可以进行剪切，拉延等加工。如印花钢板，在钢板表面喷或印上一层油漆，在加热固化后，成为良好的防腐层。的防腐性能的物质。如热镀锌钢板，用加热的方法，在钢板35第四节冲裁

冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序。从板料上冲下为所需的工件（或毛坯）的工序叫落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）的第四节冲裁冲裁是利用模具使板料产36工序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁间隙、冲裁刃口尺寸计算等问题进行分析。1、冲裁的变形过程由图一所示的冲裁变形过程：凸模与凹模组成上下刃口,材料放在凹模上,凸模逐步下降使材料产生变形,直至全部分离而工序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁间隙、冲裁刃口尺寸计37完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分为三个阶段。完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分为三个阶段。38

⑴弹性变形阶段由于凸模加压，材料发生弹性压缩与弯曲，并略有挤入凹模洞口。这时材料内应力没有超过弹性极限，若卸压，材料即恢复原状，故称弹性变形阶段。⑴弹性变形阶段39

⑵塑性变形阶段凸模续加压，材料的内应力达到屈服极限,部分金属被挤入凹模洞口，产生塑剪变形，得到光亮的剪切断面。因凸、凹模间存在间隙，故在塑剪变形的同时还伴有材料的弯曲与拉伸。外力继续增加，材料⑵塑性变形阶段40内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于应力集中，内应力首先超过抗剪强度，出现微裂。⑶断裂阶段

凸模继续下压，凸、刃口处的微裂不断向内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于应力集中，内应力首41材料内部扩展，材料随即被拉断分离，得到光亮的剪切断面。上述冲裁变形过程得到的冲裁面并不是光滑垂直的，断面存在三个区域，即圆角带，光亮带，与断裂带（见图二）。圆角带是在冲裁过程中塑性变形

材料内部扩展，材料随即被拉断分离，得到光亮的剪切断面。42开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，软料比硬料的圆角大。光亮带是在变形过程的第二阶段金属产生塑剪变形时形成的，有光滑垂直的表面，软材料的光亮带宽，硬材料的光亮窄。断裂带是在冲裁第三阶段形成的，由于拉应力的作用，开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，软料比硬料的圆角大43裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表面粗糙不光滑，并且有斜度。在冲出孔的断面上同样具有上述特征，只是三个区域的分布位置与落料件相反。裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表面粗糙不光滑，并且有斜度。44板金工艺与模具结构基础知识课件45

2.冲裁间隙

在冲裁模中，冲裁间隙非常重要，冲裁间隙对冲件质量(其中包括切口断面质量、冲件尺寸精度、弯曲度和毛刺情况等）的影响，对模具寿命的影响、对力能消耗的影响、以及对冲裁噪音的影响等各个方面都有很大的关系，下面我们就从冲裁作用2.冲裁间隙

在冲裁模中，冲裁间隙非46受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模具间隙以及冲裁间隙对冲裁质量、尺寸精度的影响以及冲裁间隙对冲裁力、脱料力及推件力的关系。凸模与凹模之间有适当的空隙，称为间隙。间隙的两种含义，单面间隙和双面间隙。如果没能特别说明，受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模47间隙是指双面间隙，常用符号“Z”表示。⑴间隙对冲裁质量的影响

从冲裁变形过程分析中知道，凸、凹模刃口处的裂纹是否重合与间隙大小有关。若间隙合理，材料分离时，在凸、凹模刃口处的两组剪裂纹重合（图三b）因而冲出的零件断

间隙是指双面间隙，常用符号“Z”表示。48板金工艺与模具结构基础知识课件49

面虽具有三个特征区（见图二），但是比较平直、光洁、且无毛刺。在这种情况下零件断面质量认为是良好的。

当间隙过小时则上下裂纹互不重合，相隔一定距离，（图三a），材料最后分离时，断裂层出现毛刺和夹层，由于凹模刃面虽具有三个特征区（见图二），但是比较平直、光洁、且50口的挤压作用，零件断面又出现第二个光亮带，其上部出现毛刺或锯齿状边缘，并呈倒锥形。间隙过大时裂纹也不重合（图三c），零件断面斜度增大，对于厚料则圆角带增大，对薄料则易使材料拉入间隙中，形成拉长口的挤压作用，零件断面又出现第二个光亮带，其上部出现51的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零件断面质量都是不好的。⑵间隙对冲裁件尺寸精度的影响

冲裁件尺寸精度由模具制造精度和冲裁后弹性恢复量的大小两个因素决定的。在这里分析间隙对冲裁件弹性恢复量的影响。

的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零件断面质量都是不好52

在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当工件从凹模中推出或从凸模上卸下时，其尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在一个偏差，这就是弹性恢复量。偏差值可能是正也可能是负。落料和冲孔弹性恢复量与间隙的关系如图四所示。

在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当53当间隙小于A点的间隙值时，落料尺寸大于凹模尺寸，冲出孔的尺寸小于凸模尺寸。当间隙大于A点的间隙值时落料工件尺寸小于凹模尺寸，冲出孔尺寸大于凸模尺寸。这是因为冲裁过程中在冲裁变形区有压缩、拉伸和弯曲三种变形，当间隙小于A点的间隙值时，落料尺寸大于凹模尺寸，冲出孔的尺寸54当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工件胀大，冲孔孔径缩小；而间隙较大时，压缩变形量和弯曲变形量小于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工件缩小，冲孔孔径胀大。当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大于拉伸变形量，冲裁后弹性55弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能，工件形状尺寸等因素有关，但间隙是主要因素。弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能，工件形状尺寸等56板金工艺与模具结构基础知识课件573.冲裁模刃口尺寸计算

⑴尺寸计算原则

由于凸、凹模之间存在间隙，因此工件都是带有锥度的。一般来说落料工件尺寸是指大端尺寸，冲孔孔径尺寸是指小端尺寸。虽然落料件和冲孔件的尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在偏差，但采用合理间隙3.冲裁模刃口尺寸计算

⑴尺寸计算原则

由于58时，这个偏差会比较小，可以忽略不计。冲裁模刃口尺寸计算要区别落料和冲孔两种情况：a.落料时，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸取接近或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内也能冲出合格的工件。凸模刃口的尺寸则按凹模刃口尺寸减去最小间隙值。时，这个偏差会比较小，可以忽略不计。冲裁模刃口尺寸计算要区别59b.冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内仍可使用。而凹模的尺寸则按凸模刃口尺寸加上最小间隙值。

b.冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接近60⑵尺寸计算方法

刃口尺寸计算与公差标注基本上分二类a.落料：设制件的尺寸为D-△,

凹模尺寸D凹=（D-X△）+δ凹

凸模尺寸D凸=（D-X△-Zmin）-δ凸

⑵尺寸计算方法

刃口尺寸计算与公差标注基本上分二类61b.冲孔：设制件的尺寸为d+△

凸模尺寸d凸=（d+X△）-δ凸

凸模尺寸d凹=（d+X△+Zmin）+凸式中：D凸、D凹分别为落料凸、凹模公称尺寸；b.冲孔：设制件的尺寸为d+△

凸模尺寸d凸=（62d凸、d凹-分别为冲孔凸、凹模公称尺寸；

D、d-分别为落料工件或孔的公称尺寸；

△-工件的制造公差；

Zmin-最小初始间隙值；

δ凸、δ凹分别为凸、凹模的制造公差。

d凸、d凹-分别为冲孔凸、凹模公称尺寸；

D、d-分别为落63

X-磨损系数：

制件精度在5级以上X=1

制件精度在6-7级以上X=0.75

制件精度8级以下X=0.5

除以上所介绍的一般性模具间隙的取值方法外，对冲裁间隙的取值还要按质取隙、分档归类、酌情增减、合理选用。

X-磨损系数：

制件精度在5级以上64

钢板经过卷筒加工后，塑性和韧性有一定的下降，同时强度和硬度将有一定的上升。在材料冷轧过程中塑性变形对金属性能的主要影响是造成加工硬化，随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高而塑性下降。塑性是金属产生塑性变形而不遭到破坏的能力，金属的塑性可用允许.

钢板经过卷筒65最大变形程度，延伸率、断面收缩率，弯曲次数及冲击韧性等指标直接或间接表示。由于板材本身的机械性能各向异性，使模具磨损不均匀,垂直于钢板轧制方向磨损严重，刃口较其它部位过早的磨钝,对冷板的机械性能而言，抗拉强度，屈服点，最大变形程度，延伸率、断面收缩率，弯曲次数及冲击韧性等指标直66延伸率等都是各向异性的，特别是延伸率和弯曲次数，沿轧制方向和垂直方向的差别很大，因此，塑性和韧性，强度和硬度都各不相同，显然在冲裁加工时冲裁间隙的选择,结合实际可有以下规律供参考：1.同一个工件周边间隙的选择，圆形的延伸率等都是各向异性的，特别是延伸率和弯曲次数，沿轧制方向和67取横向间隙值。横向间隙和纵向间隙是不一致的，即凸凹模刃口所对轧制方向和垂直于轧制方向的间隙大小选择应不相同，即：沿轧制方向由于材质硬而脆，间隙可取得大一些，垂直于轧制方向由于韧性和塑性好一些，材质较软，所以间隙要比纵取横向间隙值。横向间隙和纵向间隙是不一致的68

向选取择得小一些。2.同一种厚度的冷板材料，国产的和进口的，冷轧的和热轧的由于机械性能不同和机械性能的各向异性，所以间隙的选择是不相同的，具体可从金属的塑性指标延伸率的大小来确定间隙的大小，即延伸率向选取择得小一些。69大的证明材质较软，间隙可选择小一些，延伸率差的材质较硬，间隙可选择的大一些。这就是我们强调的：对冲裁间隙的取值还要：“按质取隙、分档归类、酌情增减、合理选用”

大的证明材质较软，间隙可选择小一些，延伸率差的材质较硬70二.典型模具结构和工艺分析

1.冲裁模按结构类型可按以下几个主要特征来分类:

⑴.按工序性质分类：

落料模、切断模、冲孔模、切口模、切边模等

⑵.按工序的组合程度可以分为：

二.典型模具结构和工艺分析

1.冲裁模按结构类型可按以下几个71单工序模、复合模、级进模等

⑶.按模具结构型式分：

a.按上、下模的导向方式分为敞开模、导板模和导柱模；

b.按凹模的位置分正装式（凹模在下模）和倒装式（凹模在上模）；

单工序模、复合模、级进模等

⑶.按模具结构型式分：

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c.按卸料形式分为固定卸料、弹压卸料和废料切刀卸料等；d.按出料形式分为弹压顶料,刚性推料和自然漏料。

以上各种冲裁模的冲压方式，可以相互组合；也可以与弯曲、拉深等工序组合。c.按卸料形式分为固定卸料、弹压卸料和废料切73图五示为一典型的落料模，由凹模7和凸模4图五示为一典型的落料模，由凹模7和凸模474板金工艺与模具结构基础知识课件75

完成落料工序。凸模进入材料后，被材料紧紧包住，因而凸模回升时，材料随之上升。当凸模通过板5的孔时，材料被阻止而与凸模脱离。这样的板称为卸料板。图中板5的两个孔与凸模滑配合，对凸模的运动起导向作用，所以称为导板。

完成落料工序。凸模进入材料后，被材料紧紧包住，因而凸76

依靠导板引导凸模运动方向的冲模，称为导板模。凸模4与固定板3的孔紧配合，凸模上端铆开以免卸料力将其拉下。垫板2经热处理淬硬，避免凸模陷入上模座1内。用螺钉及圆销将上模座、垫板、固定板联在一起。导板、导料板、凹模用螺钉及圆销依靠导板引导凸模运动方向的冲模，称为导板模。凸模4与77

与下模座8固定在一起。承料板10接长了凹模面，使送料平稳。材料第一次送进时，由始用挡料销9定位。第一次只冲下一个工件，以后释放手指，挡料销9外移，由钩式挡料销6定位，每次落下两个工件。与下模座8固定在一起。承料板10接长了凹模面，使送料78冲模零件分类冲模零件分类79第五节弯曲弯曲是冲压工序的一种，它利用压力使材料产生变形，从而被完成有一定曲率，一定角度的形状。弯曲工作可利用模具在普通压力机上进行，也可以在其它专用设备上进行。一、弯曲过程图示是V形件弯曲过程。第五节弯曲弯曲是冲压工序的一种，它利用压力80在弯曲开始阶段，毛坯自由弯曲。凸模下压，毛坯的直边与凹模工作表面靠拢。凸模继续下压，则毛坯的弯曲区减小到bb段，板料与凸模三点接触，此后弯曲区继续缩小，半成形弯曲件的两边，被凸模向外撑开，逐步贴向内凹工作表面。在行程终了时，凸模与凹模对弯曲在弯曲开始阶段，毛坯自由弯曲。凸模下压，毛坯的直边81件进行校正，使弯曲的圆角、直边与凸模全部贴紧－－这就是校正的弯曲成型过程。从图示弯曲过程中可以看到毛坯的弯曲半径（R0-R),与弯曲力臂（L-LK）都是逐渐减小的，说明了变形程度的不断增加。件进行校正，使弯曲的圆角、直边与凸82二弯曲变形分析如果在毛坯的端面上画上正方形网格，然后弯曲成如图所示形状，便可看出。二弯曲变形分析83弯曲变形区的网格发生了显著的变化，而非变形区的网格基本上保持不变。即弯曲时塑性变形只发生在工件的圆角附近，而直边部分除与圆角相近的“过渡部分”有少量变形外，其余不发生塑性变形。进一步分析弯曲区的网格变化又可看出，内侧材料沿00线（纵向)受到压缩,外侧材料受到垃伸，且压缩和垃伸的程度都是表层最大，且中间逐渐减小。弯曲变形区的网格发生了显著的变化，而非84在缩短的内层和伸长的外层存在长度持不变的中性层。即中性层的长度等于弯曲前毛坯的长度，其位置不一定等于在材料厚度的中心。如果材料厚度一定，则中性层的的位置于弯曲半径的大小有密切关系。弯曲件展开长度的计算1中性层半径在缩短的内层和伸长的外层存在长度持85中性层半径按下式计算ρ＝R+Kt式中ρ－中性层半径（mm)R－弯曲内半径（mm)K－中性层位置系数t—材料厚度（mm)中性层位置系数K可由下表或下图求得。中性层半径按下式计算86板金工艺与模具结构基础知识课件87

由于材料性能差异，材料厚度偏差，弯曲角的大小，弯曲方式以及模具结构的影响，即使处于同一R/t的比值，系数K还不是一个定值，因此对于精度要求高的弯曲零件，最后还得通过试弯求得其精度的展开尺寸。2、展开长度1）计算法（略）2）查表法（简单介绍直边弯曲）其中补偿值可以用查表的方法取得。由于材料性能差异，材料厚度偏差，弯曲角的大小，弯曲88板金工艺与模具结构基础知识课件89四弯曲模工作部分参数(一)V型和U型弯曲模1凸模、凹模结构参数1)以般情况下，凸模圆角半径Rt等于或略小于工件内侧的圆角半径R,对于工件圆角R(R/t≥10)较大，而且精度较高时，则应进行回弹计算。2)凹模进口圆角半径Ra也不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模的圆角滑进时阻力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。四弯曲模工作部分参数90在生产中，可按材料厚度，决定凹模圆角半径。当t<2时,取Ra＝（3～6）t当t＝2~4时,取Ra＝（2～3）t当t>4时,取Ra＝2t3）凹模工作深度凹模深度应适当。若过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直，影响零件质量；若过大，则多消耗模具钢材，且需较长的压力机行程。在生产中，可按材料厚度，决定凹模圆角半径。91因此对弯曲件直边的平直度要求高的，且压力机行程足够大时，可设计较大的凹模深度，弯曲时，弯曲件全都被压入凹模中。如果弯曲件直边平直度要求不高，可允许部分直边高于工作面。五回弹弯曲件从模具中取出后，由于弯曲时存在因此对弯曲件直边的平直度要求高的，且压力机行程足够大时，可设92着弹性变形，结果使工件的角度和圆角半径发生变化，与模具相应形状不一致，这种现象叫做回弹。回弹的大小，通常用角度回弹量△θ和曲率回弹量△ρ来表示。角度回弹量是指模具闭合状态时工件的弯曲角θ与从模具中取出后工件的实际角度θ0之差，即△θ＝θ0－θ。曲率回弹量是指模具闭合状态时工件弯曲处的曲率半径ρ与模具中取出后工件弯曲处的实际曲率半径ρ0之差，即△ρ＝ρ0－ρ。着弹性变形，结果使工件的角度和圆角半径发生变化，与模具相应形93（一）影响回弹的因素1、材料的力学性能。材料的屈服点越高，弹性模量越小，回弹越大。2、材料的相对弯曲半径R/t。R/t越小，△θ/θ与△ρ/ρ也越小。3、弯曲工件的形状，一般来说，U形件的回弹比V形件的回弹要小。4、模具尺寸。当凸模半径rT一定，V形弯曲件的回弹因凹模开距2L增大而减小。rT大而2L过小时，回弹很大。U形凹模开口越深，回弹越小。（一）影响回弹的因素945、模具间隙。U形弯曲件的凸、凸模的每侧间隙Z/2越大则回弹越大，Z/2<t 时可能发生负回弹。6、校正力。增加校正力可以减小回弹量，对弯曲半径小（R/t<0.2~0.3)的V形工件进行校正弯曲时,角度回弹量可能为负值或为零。（二)克服回弹的方法克服回弹的方法有校正法和补偿法1）补偿法补偿法是按预先估算或试验所的的回弹量，在模具工作部分相应的形状和尺寸中予以5、模具间隙。U形弯曲件的凸、凸模的每侧间隙Z/2越大则回95“扣除”，从而使出模后的弯曲件获的要求的形状或尺寸。“扣除”，从而使出模后的弯曲件获的要求的形状或尺寸。96

a)弯曲模的单面间隙小于材料厚度，促使材料贴住凸模，离垂直线内弯一定角度△θ出模后工件回弹，两边恢复垂直。图b)所示的弯曲件，在模具底部凹入，出模后底部弹平，促使两边向内，以抵消两边向外的回弹，从而保持垂直。2）校正法校正法是在模具结构上采取措施，使校正力集中在弯曲处，力求消除弹性变形，克服回弹。a)弯曲模的单面间隙小于材料厚度，促使材料贴住凸模，97

图c)所示的凸模，圆角部分突出，校正时材料首先和凸模突出部分接触，使校正力集中在较小的接触面上，提高单位面积的受力，达到消除回弹的效果。图c)所示的凸模，圆角部分突出，校正时材料首先98

谢谢！

991、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。12月-2212月-22Monday,December12,20222、成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦。01:46:0801:46:0801:4612/12/20221:46:08AM3、每天只看目标，别老想障碍。12月-2201:46:0801:46Dec-2212-Dec-224、宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子。01:46:0801:46:0801:46Monday,December12,20225、积极向上的心态，是成功者的最基本要素。12月-2212月-2201:46:0801:46:08December12,20226、生活总会给你另一个机会，这个机会叫明天。12十二月20221:46:08上午01:46:0812月-227、人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走。十二月221:46上午12月-2201:46December12,20228、业余生活要有意义，不要越轨。2022/12/121:46:0801:46:0812December20229、我们必须在失败中寻找胜利，在绝望中寻求希望。1:46:08上午1:46上午01:46:0812月-2210、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值钱。12/12/20221:46:08AM01:46:0812-12月-2211、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。12/12/20221:46AM12/12/20221:46AM12月-2212月-22谢谢大家1、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。1100钣金工艺和模具结构基础知识

钣金工艺和模具结构基础知识

101前言冲压件的工艺性板料冲压性能与成型极限冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表冲裁弯曲前言102

前言：冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板金零件，所以有时也叫板金冲压。冲压不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使其变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的一部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获的一定前言：103的形状、尺寸和性质的零件。冲压生产靠模具和设备完成加工过程，所以生产效率高。而且操作简便，便于实现自动化和机械化。由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，当前在生产中所采用的冲压工艺多种多样。但是概括起来可以分成分离工序和成形工序两大类。

板金工艺与模具结构基础知识课件104分离工序的目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。成形工序的目的，是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应当满足尺寸精度方面的要求。板金工艺与模具结构基础知识课件105第一节冲压件的工艺性冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。一般情况下，对冲压工艺影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。第一节冲压件的工艺性冲压件的1061、冲裁件的工艺性1.1冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料.1.2冲裁件各直线或曲线的连接处,宜有适当的圆角。如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁件的制造带来困难，而且模具也容易坏。只有在采用少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆角1、冲裁件的工艺性1.1冲裁件的形状应能符1071.3冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小并应避免过长的悬臂与狭槽冲裁件材料为高碳钢时,b≥2t;冲裁材料为黄铜、纯铜、铝、软钢时，b≥1.5t。对于材料厚度t≤1m时,按t=1mm计算.

1.3冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小并应避免过长的悬臂与狭1081.4冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不易过小，其数值与孔的形状，材料的机械性能,材料的厚度等有关。冲孔的最小尺寸见表：1.4冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不易过小，其数1091.5冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离a受到模具强度和冲裁件质量的限制,其值不易过小,宜取a≥2t,并不得小于3-4mm,必要时可取a=(1-1.5)t,(t＜1mm时按t=1mm计算)且模具寿命因此降低或结构复杂程度增加.1.5冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离a受到模具强度和1101.6在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间的距离不能小于如图所示.如果距离过小,孔边进入工件底部的圆角部分,冲孔时凸模将受到水平推力.1.6在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间的距离不1112、弯曲件的工艺性2.1弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径,以免产生裂纹。但也不能过大，因为过大时受到回弹的影响弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。

常用材料的最小弯曲半径2、弯曲件的工艺性2.1弯曲件的圆角半径小1122.2弯曲的弯边长度不宜过小,其值应为h＞R+2t。当h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不易得到形状准确的零件。2.2弯曲的弯边长度不宜过小,其值应为h＞R+2t。当h较小1132.3弯曲线不应位于零件宽度变形处,以免撕裂,如必须在宽度突变处弯曲,应事先冲工艺孔或工艺槽。2.3弯曲线不应位于零件宽度变形处,以免撕裂,如必须在宽度突1142.4有孔的毛坯弯曲时,如果孔、槽位于弯曲附近,弯曲时会使孔变形。为了避免这种缺陷出现，必须使这些孔分布在变形区之外。从孔边到弯曲半径R中心的距离为当t＜2mm时，L≥t;当t≥2mm时，L≥2t.2.4有孔的毛坯弯曲时,如果孔、槽位于弯曲附近,弯曲时会使孔1152.5对称弯曲件，左右弯曲半径应一致,应保证弯曲过程中受力平衡，防止产生滑动。2.5对称弯曲件，左右弯曲半径应一致,应保证弯曲过程中受力平1162.6工艺孔有耐于弯曲件毛坯的精度定位.2.7切舌和弯曲同时进行时，所弯曲的小角带有斜度就易从凹模中脱出。2.6工艺孔有耐于弯曲件毛坯的精度定位.1173、拉深件成形件的工艺性3.1拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1R2,特别是R2应尽量大些，因为它们相当于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。放大这些圆角半径，能够减少拉深次数，或使零件容易拉深成形。应取R1≥t,最好R1＝（3～5）t应取R2≥2t,最好R2＝（5～10）t3、拉深件成形件的工艺性3.1拉深件侧壁与底面或凸缘连接1183.2距形拉深件四周的圆角也应放大.应取R3≥3t,为了减少拉深工序尽可能取R3≥1/5h3.2距形拉深件四周的圆角也应放大.1193.3除非在结构上有特殊需求,必须尽量避免异常复杂及非对称形状的拉伸件,对于半敞开的空心件,应考虑设计成对的拉伸,然后刨切开比较有利。3.4垃伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致。3.5在零件的平面部分,尤其是在距边缘较远处,局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大。3.6应尽量避免曲面空心零件的尖底形状,尤其高度大时,其工艺性更差。3.3除非在结构上有特殊需求,必须尽量避免异常复杂及非对称形120第二节板料冲压性能与成形极限

1、板料冲压性能是指板料对各种冲压方法的适应能力。不同的冲压工序，板料的应力状态，变形特点及变形区和传力区之间的关系将各不同，所以对板料的冲压性能的要求也都不相同。2、板料机械性能指标与板料冲压性能指标的关系。第二节板料冲压性能与成形极限121

板料机械性能指标与板料冲压性能指标有密切关系。一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚性指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。板料机械性能指标与板料冲压性能指1222.1强度极限δb和屈服极限δs它们是决定材料变形抗力的基本指标。强度极限δb和屈服极限δs愈高，则变形抗力愈高，因而冲压时材料所经受的应力也就愈高。对伸长为主的变形，如胀形、拉弯等，当δs低时为消除零件的松驰等弊病和为使零件的尺寸得到固定所必须的拉力也小。这时由于成形所必须的拉与毛料破坏时的拉断力之差较大，故成形工艺的稳定性高，不易出废品。2.1强度极限δb和屈服极限δs1232.2屈强比δs/δb小的屈强比几乎对所有的冲压成形都是有利的.对压缩为主的变形,如在拉延时,材料在δs小,则变形区的切向压应力较小,材料起皱的趋势小。因此防止起皱的的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。2.2屈强比δs/δb1243常用材料的冲压性能3.1冲压用材料规格的分类:按厚度不同的材料可分为板料、带料（卷料）和块料板料：冲压车间应用最广的材料适用于成批生产。生产中按需要将板料剪裁成各种尺寸的条料再生产。带料（卷料）：适用于大料生产根据材料不同，有不同的宽度尺寸，一般配置自动送料装置，可适用连续模批量生产。3常用材料的冲压性能125块料：小量或单件生产时用。对于价值昂贵的特种金属，可由制造厂根据订户要求的尺寸制成圆形和方形的块料。板料有冷轧和热轧两种。3.2冲压常用材料及其冲压性能3.2.1碳钢以低碳钢使用较多.常用的材料牌号有:08、08F、钢10、钢10F、和钢20等。低碳钢的冲压性能都较好，且有良好的焊接性能。一般以制造受力不大的冲压件。块料：小量或单件生产时用。对于价值昂贵的特种金属，可由制造厂1264.金属材料的主要性能指标及其解释4.1极限强度:材料抵抗外力破坏作用的最大能力,或叫破坏强度4.2抗拉强度(抗张强度):外力是拉力的极限强度4.3抗压强度:外力是压力的极限强度4.4抗弯强度:外力与材料轴线垂直,并在作用使材料呈弯曲,这时的极限强度叫抗弯强度4.金属材料的主要性能指标及其解释1274.5屈服点(屈服极限):材料在外力作用下达到一定程度时,即使外力不再增加,而变形仍继续,这种现象叫做屈服.开始发生屈服现象的应力叫做屈服点(或叫屈服强度)4.6抗剪强度:外力与材料轴线垂直,并对材料作剪切作用,这时的应力叫做抗剪强度.4.7疲劳强度:材料受无限次反复交变负荷作用下而不受破坏的最达应力4.5屈服点(屈服极限):材料在外力作用下达到一定程度时,即1281、常用碳素冷(热)轧钢板第三节.冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度τ0MPa抗拉强度σbMPa屈服强度σsMPa延伸率δ10％普通碳素钢Q195未经退火的260～320320~40019528~33Q215270～340340~42021526~31Q235310～380440~47023521~25Q255340~420490~52025519~23Q275400~500580~62027515~191、常用碳素冷(热)轧钢板第三节.冲压件常用钢材的牌号与性129材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度τ0MPa抗拉强度σbMPa屈服强度σsMPa延伸率δ10％碳素结构钢05已退火的2002302805F210~300260~3803208F220~310280~3901803208260~360330~4502003210F220~340280~4201903010260~340300~4402102915F250~370320~4602815270~380340~48023026材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度抗拉强度屈服强度延伸率0130材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度τ0MPa抗拉强度σbMPa屈服强度σsMPa延伸率δ10％碳素结构钢20F已退火的280~390340~4802302620280~400360~5102502525320~440400~5502802430360~480450~6003002235400~520500~6503202040420~540520~6703401845440~560550~7003601650440~580550~73038014材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度抗拉强度屈服强度延伸率21312常见普通碳素钢的中日牌号对照表序号中国GB日本JIS1Q195--2Q215A,Q215BSS343Q235A,Q235B,Q235C,Q235D（A,B,C,D为质量等级代号）SS344Q255A,Q255DSM41B5Q275SS502常见普通碳素钢的中日牌号对照表序号中国日1323常见的日本产碳素钢板与镀层钢板的牌号符号钢板名称符号钢板名称SPCCSPCDSPCESPCCTSPCENSPHCSPHDSPHESPHT冷轧碳素钢板（带）①同上，T-保证抗拉或杯突试验值同上，N-保证无时效性热轧碳素钢板（带）①钢管用热轧碳素钢带SPPSAXCSAXDSAXESECCSECDSECESEHCSEHDSEHE搪瓷制品用钢板（带）热镀铝钢（带）①电镀锌钢板（带）①冷轧板电镀锌钢板（带）①热轧板

牌号中的字母含义：S-钢，P-薄板≤4，C-冷轧加工，H-热轧加工。①：钢号末尾字母C－一般用途；D－冲压用途；E－深冲用途。}}}}3常见的日本产碳素钢板与镀层钢板的牌号符号钢板名称符号钢1334.表面预镀（涂）层钢板：4.1表面预镀层钢板：用电化学方法，在钢板表面镀上一层防腐的金属材料，以抵抗空气，水的腐蚀。常见的有镀锌板，镀铝板，镀锡板（俗称马口铁），彩色不锈钢板4.2表面预涂层钢板：用物理方法，在钢板表面覆盖上一层有良好4.表面预镀（涂）层钢板：134的防腐性能的物质。如热镀锌钢板，用加热的方法，在钢板表面附上一层抗氧化的锌锡合金层。如预涂钢板，在表面喷涂上一层具有高附着力，高强度的塑料树脂，通过加热固化后，成为良好的防腐层。如防盗门体材料，可以进行剪切，拉延等加工。如印花钢板，在钢板表面喷或印上一层油漆，在加热固化后，成为良好的防腐层。的防腐性能的物质。如热镀锌钢板，用加热的方法，在钢板135第四节冲裁

冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序。从板料上冲下为所需的工件（或毛坯）的工序叫落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）的第四节冲裁冲裁是利用模具使板料产136工序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁间隙、冲裁刃口尺寸计算等问题进行分析。1、冲裁的变形过程由图一所示的冲裁变形过程：凸模与凹模组成上下刃口,材料放在凹模上,凸模逐步下降使材料产生变形,直至全部分离而工序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁间隙、冲裁刃口尺寸计137完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分为三个阶段。完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分为三个阶段。138

⑴弹性变形阶段由于凸模加压，材料发生弹性压缩与弯曲，并略有挤入凹模洞口。这时材料内应力没有超过弹性极限，若卸压，材料即恢复原状，故称弹性变形阶段。⑴弹性变形阶段139

⑵塑性变形阶段凸模续加压，材料的内应力达到屈服极限,部分金属被挤入凹模洞口，产生塑剪变形，得到光亮的剪切断面。因凸、凹模间存在间隙，故在塑剪变形的同时还伴有材料的弯曲与拉伸。外力继续增加，材料⑵塑性变形阶段140内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于应力集中，内应力首先超过抗剪强度，出现微裂。⑶断裂阶段

凸模继续下压，凸、刃口处的微裂不断向内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于应力集中，内应力首141材料内部扩展，材料随即被拉断分离，得到光亮的剪切断面。上述冲裁变形过程得到的冲裁面并不是光滑垂直的，断面存在三个区域，即圆角带，光亮带，与断裂带（见图二）。圆角带是在冲裁过程中塑性变形

材料内部扩展，材料随即被拉断分离，得到光亮的剪切断面。142开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，软料比硬料的圆角大。光亮带是在变形过程的第二阶段金属产生塑剪变形时形成的，有光滑垂直的表面，软材料的光亮带宽，硬材料的光亮窄。断裂带是在冲裁第三阶段形成的，由于拉应力的作用，开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，软料比硬料的圆角大143裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表面粗糙不光滑，并且有斜度。在冲出孔的断面上同样具有上述特征，只是三个区域的分布位置与落料件相反。裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表面粗糙不光滑，并且有斜度。144板金工艺与模具结构基础知识课件145

2.冲裁间隙

在冲裁模中，冲裁间隙非常重要，冲裁间隙对冲件质量(其中包括切口断面质量、冲件尺寸精度、弯曲度和毛刺情况等）的影响，对模具寿命的影响、对力能消耗的影响、以及对冲裁噪音的影响等各个方面都有很大的关系，下面我们就从冲裁作用2.冲裁间隙

在冲裁模中，冲裁间隙非146受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模具间隙以及冲裁间隙对冲裁质量、尺寸精度的影响以及冲裁间隙对冲裁力、脱料力及推件力的关系。凸模与凹模之间有适当的空隙，称为间隙。间隙的两种含义，单面间隙和双面间隙。如果没能特别说明，受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模147间隙是指双面间隙，常用符号“Z”表示。⑴间隙对冲裁质量的影响

从冲裁变形过程分析中知道，凸、凹模刃口处的裂纹是否重合与间隙大小有关。若间隙合理，材料分离时，在凸、凹模刃口处的两组剪裂纹重合（图三b）因而冲出的零件断

间隙是指双面间隙，常用符号“Z”表示。148板金工艺与模具结构基础知识课件149

面虽具有三个特征区（见图二），但是比较平直、光洁、且无毛刺。在这种情况下零件断面质量认为是良好的。

当间隙过小时则上下裂纹互不重合，相隔一定距离，（图三a），材料最后分离时，断裂层出现毛刺和夹层，由于凹模刃面虽具有三个特征区（见图二），但是比较平直、光洁、且150口的挤压作用，零件断面又出现第二个光亮带，其上部出现毛刺或锯齿状边缘，并呈倒锥形。间隙过大时裂纹也不重合（图三c），零件断面斜度增大，对于厚料则圆角带增大，对薄料则易使材料拉入间隙中，形成拉长口的挤压作用，零件断面又出现第二个光亮带，其上部出现151的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零件断面质量都是不好的。⑵间隙对冲裁件尺寸精度的影响

冲裁件尺寸精度由模具制造精度和冲裁后弹性恢复量的大小两个因素决定的。在这里分析间隙对冲裁件弹性恢复量的影响。

的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零件断面质量都是不好152

在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当工件从凹模中推出或从凸模上卸下时，其尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在一个偏差，这就是弹性恢复量。偏差值可能是正也可能是负。落料和冲孔弹性恢复量与间隙的关系如图四所示。

在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当153当间隙小于A点的间隙值时，落料尺寸大于凹模尺寸，冲出孔的尺寸小于凸模尺寸。当间隙大于A点的间隙值时落料工件尺寸小于凹模尺寸，冲出孔尺寸大于凸模尺寸。这是因为冲裁过程中在冲裁变形区有压缩、拉伸和弯曲三种变形，当间隙小于A点的间隙值时，落料尺寸大于凹模尺寸，冲出孔的尺寸154当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工件胀大，冲孔孔径缩小；而间隙较大时，压缩变形量和弯曲变形量小于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工件缩小，冲孔孔径胀大。当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大于拉伸变形量，冲裁后弹性155弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能，工件形状尺寸等因素有关，但间隙是主要因素。弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能，工件形状尺寸等156板金工艺与模具结构基础知识课件1573.冲裁模刃口尺寸计算

⑴尺寸计算原则

由于凸、凹模之间存在间隙，因此工件都是带有锥度的。一般来说落料工件尺寸是指大端尺寸，冲孔孔径尺寸是指小端尺寸。虽然落料件和冲孔件的尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在偏差，但采用合理间隙3.冲裁模刃口尺寸计算

⑴尺寸计算原则

由于158时，这个偏差会比较小，可以忽略不计。冲裁模刃口尺寸计算要区别落料和冲孔两种情况：a.落料时，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸取接近或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内也能冲出合格的工件。凸模刃口的尺寸则按凹模刃口尺寸减去最小间隙值。时，这个偏差会比较小，可以忽略不计。冲裁模刃口尺寸计算要区别159b.冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内仍可使用。而凹模的尺寸则按凸模刃口尺寸加上最小间隙值。

b.冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接近160⑵尺寸计算方法

刃口尺寸计算与公差标注基本上分二类a.落料：设制件的尺寸为D-△,

凹模尺寸D凹=（D-X△）+δ凹

凸模尺寸D凸=（D-X△-Zmin）-δ凸

⑵尺寸计算方法

刃口尺寸计算与公差标注基本上分二类161b.冲孔：设制件的尺寸为d+△

凸模尺寸d凸=（d+X△）-δ凸

凸模尺寸d凹=（d+X△+Zmin）+凸式中：D凸、D凹分别为落料凸、凹模公称尺寸；b.冲孔：设制件的尺寸为d+△

凸模尺寸d凸=（162d凸、d凹-分别为冲孔凸、凹模公称尺寸；

D、d-分别为落料工件或孔的公称尺寸；

△-工件的制造公差；

Zmin-最小初始间隙值；

δ凸、δ凹分别为凸、凹模的制造公差。

d凸、d凹-分别为冲孔凸、凹模公称尺寸；

D、d-分别为落163

X-磨损系数：

制件精度在5级以上X=1

制件精度在6-7级以上X=0.75

制件精度8级以下X=0.5

除以上所介绍的一般性模具间隙的取值方法外，对冲裁间隙的取值还要按质取隙、分档归类、酌情增减、合理选用。

X-磨损系数：

制件精度在5级以上164

钢板经过卷筒加工后，塑性和韧性有一定的下降，同时强度和硬度将有一定的上升。在材料冷轧过程中塑性变形对金属性能的主要影响是造成加工硬化，随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高而塑性下降。塑性是金属产生塑性变形而不遭到破坏的能力，金属的塑性可用允许.

钢板经过卷筒165最大变形程度，延伸率、断面收缩率，弯曲次数及冲击韧性等指标直接或间接表示。由于板材本身的机械性能各向异性，使模具磨损不均匀,垂直于钢板轧制方向磨损严重，刃口较其它部位过早的磨钝,对冷板的机械性能而言，抗拉强度，屈服点，最大变形程度，延伸率、断面收缩率，弯曲次数及冲击韧性等指标直166延伸率等都是各向异性的，特别是延伸率和弯曲次数，沿轧制方向和垂直方向的差别很大，因此，塑性和韧性，强度和硬度都各不相同，显然在冲裁加工时冲裁间隙的选择,结合实际可有以下规律供参考：1.同一个工件周边间隙的选择，圆形的延伸率等都是各向异性的，特别是延伸率和弯曲次数，沿轧制方向和167取横向间隙值。横向间隙和纵向间隙是不一致的，即凸凹模刃口所对轧制方向和垂直于轧制方向的间隙大小选择应不相同，即：沿轧制方向由于材质硬而脆，间隙可取得大一些，垂直于轧制方向由于韧性和塑性好一些，材质较软，所以间隙要比纵取横向间隙值。横向间隙和纵向间隙是不一致的168

向选取择得小一些。2.同一种厚度的冷板材料，国产的和进口的，冷轧的和热轧的由于机械性能不同和机械性能的各向异性，所以间隙的选择是不相同的，具体可从金属的塑性指标延伸率的大小来确定间隙的大小，即延伸率向选取择得小一些。169大的证明材质较软，间隙可选择小一些，延伸率差的材质较硬，间隙可选择的大一些。这就是我们强调的：对冲裁间隙的取值还要：“按质取隙、分档归类、酌情增减、合理选用”

大的证明材质较软，间隙可选择小一些，延伸率差的材质较硬170二.典型模具结构和工艺分析

1.冲裁模按结构类型可按以下几个主要特征来分类:

⑴.按工序性质分类：

落料模、切断模、冲孔模、切口模、切边模等

⑵.按工序的组合程度可以分为：

二.典型模具结构和工艺分析

1.冲裁模按结构类型可按以下几个171单工序模、复合模、级进模等

⑶.按模具结构型式分：

a.按上、下模的导向方式分为敞开模、导板模和导柱模；

b.按凹模的位置分正装式（凹模在下模）和倒装式（凹模在上模）；

单工序模、复合模、级进模等

⑶.按模具结构型式分：

172

c.按卸料形式分为固定卸料、弹压卸料和废料切刀卸料等；d.按出料形式分为弹压顶料,刚性推料和自然漏料。

以上各种冲裁模的冲压方式，可以相互组合；也可以与弯曲、拉深等工序组合。c.按卸料形式分为固定卸料、弹压卸料和废料切173图五示为一典型的落料模，由凹模7和凸模4图五示为一典型的落料模，由凹模7和凸模4174板金工艺与模具结构基础知识课件175

完成落料工序。凸模进入材料后，被材料紧紧包住，因而凸模回升时，材料随之上升。当凸模通过板5的孔时，材料被阻止而与凸模脱离。这样的板称为卸料板。图中板5的两个孔与凸模滑配合，对凸模的运动起导向作用，所以称为导板。

完成落料工序。凸模进入材料后，被材料紧紧包住，因而凸176

依靠导板引导凸模运动方向的冲模，称为导板模。凸模4与固定板3的孔紧配合，凸模上端铆开以免卸料力将其拉下。垫板2经热处理淬硬，避免凸模陷入上模座1内。用螺钉及圆销将上模座、垫板、固定板联在一起。导板、导料板、凹模用螺钉及圆销依靠导板引导凸模运动方向的冲模，称为导板模。凸模4与177

与下模座8固定在一起。承料板10接长了凹模面，使送料平稳。材料第一次送进时，由始用挡料销9定位。第一次只冲下一个工件，以后释放手指，挡料销9外移，由钩式挡料销6定位，每次落下两个工件。与下模座8固定在一起。承料板10接长了凹模面，使送料178冲模零件分类冲模零件分类179第五节弯曲弯曲是冲压工序的一种，它利用压力使材料产生变形，从而被完成有一定曲率，一定角度的形状。弯曲工作可利用模具在普通压力机上进行，也可以在其它专用设备上进行。一、弯曲过程图示是V形件弯曲过程。第五节弯曲弯曲是冲压工序的一种，它利用压力180在弯曲开始阶段，毛坯自由弯曲。凸模下压，毛坯的直边与凹模工作表面靠拢。凸模继续下压，则毛坯的弯曲区减小到bb段，板料与凸模三点接触，此后弯曲区继续缩小，半成形弯曲件的两边，被凸模向外撑开，逐步贴向内凹工作表面。在行程终了时，凸模与凹模对弯曲在弯曲开始阶段，毛坯自由弯曲。凸模下压，毛坯的直边181件进行校正，使弯曲的圆角、直边与凸模全部贴紧－－这就是校正的弯曲成型过程。从图示弯曲过程中可以看到毛坯的弯曲半径（R0-R),与弯曲力臂（L-LK）都是逐渐减小的，说明了变形程度的不断增加。件进行校正，使弯曲的圆角、直边与凸182二弯曲变形分析如果在毛坯的端面上画上正方形网格，然后弯曲成如图所示形状，便可看出。二弯曲变形分析183弯曲变形区的网格发生了显著的变化，而非变形区的网格基本上保持不变。即弯曲时塑性变形只发生在工件的圆角附近，而直边部分除与圆角相近的“过渡部分”有少量变形外，其余不发生塑性变形。进一步分析弯曲区的网格变化又可看出，内侧材料沿00线（纵向)受到压缩,外侧材料受到垃伸，且压缩和垃伸的程度都是表层最大，且中间逐渐减小。弯曲变形区的网格发生了显著的变化，而非184在缩短的内层和伸长的外层存在长度持不变的中