冷冲模 中英文双语

1第八章冷冲压工艺规程的编制

第七章其他冲压方法及其模具

第六章拉深工艺与拉深模具

第五章弯曲工艺与弯曲模具第三章冲裁工艺第二章冲压变形的基本概念第一章冲压加工概述与冲压设备第四章冲裁模的结构与设计冷冲模设计2第一节冲压加工概述一、冷冲压冷冲压是在常温下(Undernormaltemperature)，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或变形，获得所需零件的一种压力加工方法()。(itisaPressureprocessingmethod,whichusethemoldonthepresstoputpressureonthematerial,andmakeitsseparationordeformationinordertogettherequiredparts)第一章冲压加工概述与冲压设备二、冷冲压工序的分类-分离工序与变形工序1、分离工序Separationprocess—将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分离(makethestampingpartsortheblankseparatealongacertaincontour.)。如冲裁(blanking)（冲孔piecing、落料blanking、切断cutting、切边trimming

、切舌lancing、剖切slicing。）342、变形工序——在材料不产生破坏的前提下使毛坯产生塑性变形，形成所需要的形状及尺寸的制件。(Deformationprocess_makethesemifinishedproducthaveaplasticdeformationwithoutdamagingmaterial,andformtherequiredshapeandsizeoftheworkpiece)如弯曲（压弯和卷边）、拉深、成形、立体压制(Bending(bendingandflanging),drawing,forming,three-dimensionalpress)5冲裁

(blanking)使板料实现分离(separatetheSheetmetal)的冲压工序弯曲

(blending)将金属材料沿弯曲线弯曲成一定的角度和形状(Bentintoacertainangleandshape)的冲压工序拉深

(drawing)将平面板料(Flatpanel)变成各种开口空心件(openinghollowworkpiece)，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序成形(forming)用各种不同性质的局部变形(Localdeformationofdifferentproperties)来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序立体压制(Stereoscopicpressing)

将金属材料体积重新分布的冲压工序（冷挤压）3、冷冲压基本工序冷冲压可分为五个基本工序6可冲压形状复杂的零件，废料少(Stampingpartswithcomplexshapes,lesswaste)；冲件尺寸精度高，质量稳定(Partswithhighprecisionandstablequality.)；质量轻、强度高、刚性好(Lightweight,highstrength,goodrigidity)；操作简单，生产率高(Simpleoperation,highproductivity)；板料必须具备足够的塑性，冲模制造复杂、费用高(Sheetmaterialmusthaveenoughplastic,diemanufacturingiscomplexandcosthighcost)。三、冲压工艺的特点及其应用冲压特点应用冷冲压在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、和日用品(Automobiles,tractors,motors,electricalappliances,instruments,anddailynecessities)的批量生产中，占据十分重要的地位，已成为必不可少的加工方法。7第二节冲压设备床身：其上有工作台，安装下模；工作机构：曲轴、连杆、滑块；操纵系统：制动器、离合器；传动系统：皮带传动、齿轮传动；能源系统：电动机、飞轮。一、曲柄压力机1、基本组成压力机机械压力机——曲柄压力机、摩擦压力机(Mechanicalpress_crankpress,frictionpress)液压压力机Hydraulicpress2、曲柄压力机的主要结构类型按床身结构分——开式、闭式压力机(opentype\Closedtypepress)按连杆数目分——单点、双点、四点压力机按滑块行程是否可调分——偏心、曲轴压力机(Eccentricandcrankpress)按滑块的数目分——单动、双动、三动压力机按传动方式分——上传动、下传动压力机按工作台结构分——可倾式、固定式、升降式9开式压力机和闭式压力机操作方便，刚性差。用于中小型压力机。两侧封闭，刚性好。用于精度要求较高的大中型压力机。10曲轴压力机和偏心压力机曲轴压力机crankpress的主轴为曲轴，行程不可调整，行程较大，承受负荷均匀。制造大行程、大吨位冲床Largestroke,largetonnagepunch。偏心压力机的主轴为偏心轴+偏心套，行程不大，可调整，生产效率高。适宜作冲裁、弯曲、浅拉深等冲压工作(Highproductionefficiency.Suitableforpunching,bending,shallowdrawing,etc..)。11单动、双动和三动压力机双动及三动压力机一般用于复杂零件拉深。

组成：拉深滑块，压边滑块和工作台

工作过程：压边滑块不动，工作台带动凹模上升压紧坯料，拉深滑块带动凸模下降进行拉深到结束。12上传动和下传动压力机固定式、可倾式和升降式压力机13打料装置作用：

利用打料横杆打下上模中的工件或废料。(Thematerialontheraillaymoldpieceorwaste)

打料过程：

当滑块回程时，打料横杆与床身上制动螺钉相碰，通过上模中的推杆将工件或废料从上模中推出，调节制动螺钉可控制打料行程。144、压力机的主要技术参数标称压力（公称压力）Nominalpressure(nominalpressure)滑块行程Sliderstroke滑块每分钟行程次数Numberofstrokesperminute压力机的装模高度Mouldheightofpress压力机工作台面尺寸Workingtablesize漏料孔尺寸Drainholesize模柄孔尺寸Dieholesize压力机电动机功率Motorpowerofthepress15标称压力（公称压力）标称压力是指压力机曲柄旋转到离下止点前某一特定角度时，滑块上所容许的最大工作压力Maximumworkingpressurewhichisallowableontheslider。压力机的标称压力已经系列化：63kN、100kN、160kN、250kN、400kN、630kN、800kN、1000kN、1250kN、1600kN…标称压力必须大于冲压工艺所需的冲压力。16滑块行程滑块每分钟行程次数压力机的装模高度指滑块从上止点到下止点所经过的距离(Distancefromtheupperstoppointtothenextstoppoint)。对于曲柄压力机，其值为曲柄半径的两倍。指滑块每分钟往复次数。（与生产率有关）指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台上平面的高度。调节压力机连杆的长度，可以调节装模高度的大小。模具的闭合高度应在压力机的最大与最小装模高度之间。17模具的闭合高度、冲模与压力机的关系Hmin+10mm≤H

模具≤Hmax–5mm18类型设备名称工作原理特点机械压力机摩擦压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传递动力，借助螺杆与螺母相对运动原理而工作。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘磨损大，生产率低。适用于中小型件的冲压加工，对于校正、压印和成形等冲压工序尤为适宜。曲柄压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。偏心压力机和曲轴压力机的传动系统如生产率高，适用于各类冲压加工高速冲床工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工位级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压等成形工序。19第二章冲压变形的基本概念第一节金属塑性变形概述第二节影响塑性及变形抗力的主要因素第三节金属塑性变形的力学条件第四节冲压成形中的变形趋向性及其控制第五节冲压材料及其冲压成形性能20第一节金属塑性变形概述固体材料受到外力作用，如果发生形状和尺寸的变化，这种现象为变形，使物体产生变形的外力称为变形力deformingforce。变形力去除后，能回复原状的变形称为弹性变形elasticdeformation；变形力去除后，不能恢复原状的变形称为塑性变形plasticdeformation。金属材料在变形力的作用下，既能产生弹性变形，又能从弹性变形发展到塑性变形，它是一种具有弹、塑性的工程材料。21一、塑性与变形抗力的概念第二节影响塑性及变形抗力的主要因素

塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力，(Plasticreferstotheabilityofmetalmaterialstoproducepermanentdeformationandnottobedestroyedundertheactionofexternalforce,)其可用材料在不破坏条件下获得的塑性变形最大值来评定影响金属塑性的因素：

1.金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等

2.变形时的外部条件，如温度、变形速度以及变形方式等

变形抗力

金属材料塑性变形时的应力（屈服应力）在变形过程中产生硬化，这种变化着的实际屈服应力就是真实应力，也称变形抗力；反映了金属在外力作用下抵抗塑性变形的能力影响变形抗力的因素：内部性质和变形条件（温度、变形速度和变形程度）22变形温度对塑性变形的影响大多数金属而言，总的趋势是：随着温度升高，塑性增加，变形抗力降低(Withtheincreaseoftemperature,theplasticityincreasesandthedeformationresistancedecreases.)拉伸试验曲线图：OA段是弹性变形阶段，A点为屈服强度点；ABG为塑性变形阶段，G点处载荷最大，为抗拉强度；G点后出现缩颈，K点为断裂点。材料进入塑性变形阶段时，同时存在弹性变形和塑性变形，外力去除后，弹性变形得以恢复，塑性变形得以保留，使冲压件的形状和尺寸与模具的形状和尺寸不尽相同，影响冲压件精度的重要原因。金属塑性变形的力学条件一、真实应力-应变曲线（一）弹塑性变形共存规律23三、塑性变形时的应力、应变关系（一）塑性变形时的体积不变规律一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：ε1+ε2+ε3=0由体积不变规律可知：塑性变形时，三个主应变分量不可能全部同号；而且只可能有三向和平面应变状态，不可能有单向应变状态。（二）塑性变形的全量理论及其应用或判断毛坯变形区在哪个方向伸长，哪个方向缩短，不是单纯根据应力的性质，而是根据主应力的差值判断。拉应力绝对值最大，则这个方向上的变形一定是伸长变形，一般以板料变薄为特征；某方向压应力绝对值最大，该方向上变形为压缩变形，一般以板料变厚为特征24一、板料的冲压成形性能和试验方法第六节冷冲压材料及其冲压成形性能板料对各种冲压成形加工的适应能力称为板料的冲压成形性能。冲压成形性能是个综合性的概念，包括抗破裂性、贴模性和定形性。抗破裂性涉及板料在各种冲压成形工艺中成形极限，成形性能愈好，板料抗破裂性愈好，成形极限就愈高。板料贴模性指板料在冲压过程中取得模具形状的能力，冲压过程中产生的内皱、翘曲、塌陷等缺陷会使贴模性降低板料定形性能指零件脱模后保持其在模内已得形状的能力，回弹量是影响的主要因素。贴模性能和定形性能直接决定零件形状尺寸精度，抗破裂性是成形性能重要指标，影响到工艺方案的选定Theaccuracyoftheshapeandsizeofthepartsisdirectlydeterminedbytheperformanceofthemoldandtheshapeofthedie.Anticrackingisanimportantindexofformingperformance,whichaffectstheselectionofprocessscheme.。25间接试验方法有拉伸试验Tensiletest、硬度试验hardnesstest、金相试验metallographictest等1.间接试验拉伸试验所得的板料力学性能指标与冲压成形性能的关系：

1）伸长率

Elongation单向拉伸时，试样出现缩颈之前的伸长率为均匀伸长率，拉断之前的伸长率为总伸长率，研究表面：总伸长率或均匀伸长率越大，允许的塑性变形程度大，抗破裂性较好，是影响翻孔或扩孔成形性能Influencethe

performanceoftheholeflangingorthehole-expansionformability的主要因素试验方法262）屈服点yieldpoint

试验表明，屈服点数值越小，材料易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性较好thereboundissmallafterforming,andthemodulusandthesettingsaregood.3）屈服比屈服点值和抗拉强度的比值，比值愈小，材料由屈服到破裂前的塑性变形阶段长，有利于冲压成形，抗破裂性好，此外试验证明，比值小的材料回弹也小，定形性较好

4）硬化指数表示板料在冷塑性变形中的硬化程度。愈大，硬化效应大，抗缩颈能力强，抗破裂性也愈强，尤其是胀形，可减少局部变薄，增大成形极限

5）板厚方向性系数板料试样在试验中，试样的宽向和后向应变之比。比值大，板料在平面方向易变形，板厚方向较难变形

6）板平面方向性由于纤维组织的存在，在板面平面上存在塑性各向异性，这种差异性越明显，冲压成形的影响也愈大。如弯曲易使弯曲线垂直纤维方向等272.直接试验亦称模拟试验，直接模拟某一类实际成形方式来成形小尺寸的试样，这种方法由于应变状态基本相同，试验结果能更确切的反映这类成形方式下板料的冲压成形能力。方法多种，只介绍：

1）胀形成形性能试验Bulgingformingperformancetest

测定或评价板料胀形成形性能时，杯突试验cupdrawingtest应用广泛。如图，凹模和压边圈将试样夹死，用球头凸模向上运动，IE值越大，胀形成形性能愈好28

2）拉深成形deepdrawing性能试验测定或评价板料拉深成形性能时，冲杯试验应用广泛。采用不同直径的试样，在有压边装置的试验用拉深模中拉深，逐级增大试样至今，测定杯体底部圆角附近不被拉破时的最大试样直径Dmax，它和凸模直径比值越大，拉深成形性能愈好。二、冷冲压常用材料冲压材料的基本要求：1）对冲压成形性能的要求，良好抗破裂性Goodresistancetorupture、贴模性和定形性2）对表面质量的要求，表面质量好，冲压时不易破裂、擦伤qualityofsurfaceisgood,noteasytobreakandscratch3）对材料厚度公差的要求，复合国家标准，一定的模具间隙适用于一定厚度的材料材料种类：冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。黑色金属有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢等；有色金属有纯铜、黄铜、铝等；非金属有纸板、胶木板、橡胶板、塑料板、纤维板等。材料的规格：多为各种规格的板料、带料、条料和块料。利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。Astampingprocess,whichisusedtoseparatethesheetmaterialalongacertaincontour.基本工序：落料和冲孔blankingandpunch

。既可加工零件，也可加工冲压工序件。冲裁工艺普通冲裁Generalblanking——以撕裂形式Tearingform实现分离（断面粗糙）精密冲裁Precisionblanking——以变形形式Deformationform实现分离（断面光洁）需用精密设备、精密冲模。第三章冲裁工艺31第一节冲裁过程分析普通冲裁示意图1凸模2凹模冲裁时作用于板料上的力

1-凸模

2-板材

3-凹模

凸、凹模间隙存在，产生弯矩bendingmoment。

冲裁变形时板材变形区受力情况分析32间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：一、冲裁变形过程1．弹性变形阶段Elasticdeformationstage变形区内部材料应力小于屈服应力。2．塑性变形阶段Plasticdeformationstage变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。3．剪裂分离阶段

shearfractureandSeparationstage变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇材料分离33材料的塑性愈好，凸凹模的间隙愈大，塌角愈大；材料的塑性愈好，凸凹模的间隙愈小，光亮带愈宽；材料的塑性愈差，凸凹模的间隙愈大，剪裂带宽而斜；普通冲裁，毛刺很难避免，当间隙合理时，毛刺高度很小。冲裁区冲裁过程的变形时很复杂的，除了剪切变形外还存在拉伸、弯曲与横向挤压等变形。故冲裁件不平整，断面不光滑、不垂直。塌角光亮带剪裂带毛刺34落件尺寸=凹模尺寸冲孔尺寸=凸模尺寸（不计弹性变形）35第二节冲裁件的质量分析一、尺寸精度冲裁件的质量：尺寸精度、断面质量和毛刺的大小。1、冲裁模的制造精度2、材料的性质3、冲裁间隙4、冲裁件的形状冲模的精度愈高，冲件的精度。冲件的精度比冲模的精度低2~3等级。弹性变形量大的材料，回弹大，尺寸精度低；软材料，回弹小，精度高。冲裁件的形状越简单，其精度越高。间隙适当时，冲裁后的回弹小，冲裁件相对凸模和凹模尺寸偏差小；间隙过大，板料在冲裁过程中拉伸与弯曲的变形大，由于冲裁后的回弹，使冲裁件的尺寸向实体方向收缩（落料见尺寸变小，冲孔件尺寸变大)；反正间隙过小，冲裁过程中受到挤压，冲裁后的回弹使冲裁件尺寸向实体的反方向膨胀（落料件尺寸变大，冲孔件尺寸变小）36冲裁间隙决定着断面质量Punchinggapdeterminesthequalityofthefracturesurface二、断面质量间隙合理，凸凹模刃口所产生的裂纹重合，微小的塌角，正常的光亮带，断裂带平坦、斜度不大，毛刺不明显。间隙过大，凸模产生裂纹向里移动，板料受拉伸弯曲力大，塌角加大，光亮带高度缩短，断裂带高度增加，锥度也加大，有名有明显拉断毛刺，冲裁件平面可能产生穹弯。间隙过小，凸模裂纹向外移动，裂纹不重合，产生第二次剪裂，形成略带倒锥的第二光亮带（下有潜伏裂纹）冲件上有挤出毛刺。37由前面过程的分析可知，冲裁件产生微小毛刺是不可避免的，如果产品要求无微小毛刺，则冲裁后应增加去除毛刺的辅助工序，正常冲裁中允许的毛刺高度三、毛刺veining产生毛刺的主要原因：1.间隙不合理Gapisnotreasonable，过大会产生明显的拉断毛刺；过小会产生尖锐的挤出毛刺；间隙合理但不均匀也会产生局部毛刺

2.凸模或凹模磨钝后，刃口处形成圆角filletareformedonthecuttingedgeafterthepunchordieisblunted，冲裁时材料中减少了应力集中现象而增大了变形区域，产生的裂纹偏离刃口，凸凹模间金属在断裂前有很大拉伸，产生明显毛刺如下图所示38冲裁间隙值的确定影响合理间隙值的主要因素：板料厚度，材料性质软钢β=5~6°硬钢

β=4°1、理论确定法板料愈厚、塑性愈差，则间隙值愈大；板料愈薄、塑性愈好，则间隙值愈小。t-板厚；b/t-产生裂纹时凸模压入板料的相对深度β-最大切应力方向与垂线间的夹角冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差：Z=D凹-D凸第三节冲裁间隙39（1）经验公式：板厚(mm)软材料硬材料t＜1Z=(6~8%)tZ=(8~10%)tt=1~3Z=(10~16%)tZ=(12~16%)tt=3~5Z=(16~20%)tZ=(16~26%)t2、经验法（2）查表法：40一、尺寸计算的原则第四节凸模和凹模工作部分尺寸的计算设计基准，落料是以凹模为设计基准，冲孔件以凸模为设计基准磨损规律，凹模磨损会增大落料件尺寸，凸模磨损会减小冲孔件尺寸，提高模具寿命，一般凹模尺寸趋向落料件最小极限尺寸，凸模尺寸趋向冲孔件最大极限尺寸合理间隙，计算间隙以设计基准为参考，相应减小另外部分(凸、凹模）尺寸而留出间隙，考虑模具磨损，初始间隙设为允许的最小值加工公差，模具加工公差应与冲裁件尺寸精度相适应模具加工，尺寸计算还要考虑模具的加工过程和特点：

1）分别加工法，分别规定凸、凹模的尺寸和公差，分别加工，用凸、凹模的尺寸及加工公差来保证间隙要求，模具可以互换配对使用（用于冲裁件形状简单，间隙较大的模具）

2）单配加工法，用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙，这种加工要求凸、凹模对号入座而不能互换（用于冲裁件形状复杂，间隙小的模具）41二、凸模和凹模分别加工的尺寸计算冲孔：落料：D凹

=(Dmax－

X

△)+δ凹D凸

=(Dmax－

X

△－Zmin)-

δ凸d凸

=(dmin+

X

△)-

δ凸d凹

=(Dmin+

X

△+Zmin)+δ凹dmin冲孔件的最小尺寸Zmin最小间隙△冲裁件的公差X磨损系数δ凸，δ凹凸模和凹模的制造偏差42|δ凸

|+|δ凹

|≤Z

max－Zmin对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系：也就是：|δ凸

|+|δ凹

|+Zmin

≤Z

max否则，模具的初始间隙超过允许的变动范围Zmin～Zmax43三、凸模和凹模单配加工的尺寸计算（δ凸、δ凹不受间隙限制）

对于复杂形状工件冲裁时，凸模与凹模应采用配合加工:先作好其中一件（凸模或凹模）为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，并使它们保持一定的间隙。单配加工一般用于复杂形状的冲裁件，计算中往往一个凸模或凹模上存在这三类不同性质的尺寸第一类：凸模(或凹模)在磨损后增大的尺寸，如:d(或a,b,c)

第二类：凸模(或凹模)在磨损后减小的尺寸，如：a,b,c(或d)

第三类：凸模(或凹模)在磨损后不变的尺寸。如：e45落料凹模的尺寸，有精度要求落料凸模的尺寸（按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为（0.100~0.140）mm。落料凸、凹模尺寸：46第五节冲裁力一、冲裁力的计算冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据冲裁力变化曲线：普通平刃冲裁时的冲裁力：

F=KLtτ=Ltσb（K=1.3,σb=

1.3

τ

）冲裁力大小是变化的。AB——弹性变形阶段BC——塑性变形阶段CD——断裂变形阶段DE——推出已分离的料F-冲裁力；L-冲裁件周长；t-板料厚度；-材料抗剪强度；K-系数47当板料较厚或冲裁件较大，需要冲裁力过大或压力机吨位不够时，可采用以下方法降低冲裁力：二、降低冲裁力blankingforce的措施1、加热冲裁Heatingpunch

把材料加热后冲裁，可以大大降低冲裁力，缺点是断面质量较差（圆角大、有毛刺），精度低，冲裁件上会产生氧化皮，一般用于精度要求不高的厚料冲裁thickmatirals’punchingofLowaccuracyrequirements2、斜刃冲裁bevelledpunch

将凸模或凹模刃口做成斜刃口，整个刃口不是与冲裁件周边同时接触，而是逐步切入cut-inStepbystep，可减小冲裁力（如下图）斜刃口冲裁时，冲裁力：

F斜=K斜Ltτ（K斜=0.2～0.6）斜刃冲裁

优点：压力机能在柔和条件下工作，冲裁件很大时，显著降低冲裁力；

缺点：模具制造难度提高，刃口修磨也困难，冲裁时废料的弯曲会影响冲裁件的平整。

适用于形状简单、精度要求不高、料不厚的大件冲裁（汽车、拖拉机等大型覆盖件）Theshapeissimple,theaccuracyisnothigh,thebigcoverwhoesmaterialisnotthick,(automobile,tractor,etc.3、阶梯冲裁Steppunching

在多凸模的冲模中，将凸模做成不同高度，采用阶梯布置，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，降低冲裁力优点：可降低冲裁力，还能适当减少振动，工件精度不受影响，避免与大凸模相距近的小凸模的倾斜或折断；缺点：修磨刃口比较麻烦，主要用于有多个凸模而其位置较对称的模具50

F卸、F推、F顶与冲件的轮廓形状、冲裁间隙、板料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状有关。三、卸料力、推件力和顶件力

F卸=K卸FF推=nK推FF顶=K顶F（其中：F——冲裁力；n——梗塞在凹模内的冲件数；h——凹模直壁洞口的高度）经验计算公式：51采用弹压卸料装置和下出件模具时：F总=

F+

F卸+

F推采用弹压卸料装置和上出件模具时：F总=

F+

F卸+

F顶采用刚性卸料装置和下出件模具时：F总=

F+

F推三、压力机所需总冲压力的计算52第六节冲裁工件的排样直排（裁剪42次，冲2752件）斜对排（裁剪46次，冲2852件）直对排（裁剪72次，冲3168件）另一种直对排（裁剪91次，冲3185件）改变形状后直排（裁剪42次，冲3655件）排样nesting——冲裁件在条料上的布置方法。methodofblankingparts’arrangementinthestripmaterial.53一、排样原则⑴提高材料利用率Improvethematerialutilization（主要减少工艺废料：料头、料尾及边缘部分；在不影响冲件性能前提下也可适当改变冲裁件形状）⑵使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度Laborintensity（尽可能选条料宽、进距小的排样，减少板料裁切次数，节省时间）⑶使模具结构简单、寿命较高Dies’structureissimple,andlifeishigher⑷应保证冲件的质量ensurethequalityofpunchingparts（弯曲件落料时应考虑板料的纤维方向）

冲裁所产生的废料：一类是结构废料Structuralwaste；另一类是工艺废料Processwaste。

54第一节冲裁模的分类冲裁模是冲裁工序所用的模具，其结构形式很多，可以按不同的特征进行分类：按工序性质分：落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等按工序组合分：单工序模、多工序连续模、复合模、连续复合模按模具导向分：无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模、滚珠导柱模、导筒模等按控制送料步距的方法分：固定挡料销式、活动挡料销式、自动挡料销式、导正销式和侧刃式等按模具材料分：钢质冲模、硬质合金冲模、锌基合金冲模、橡皮冲模和聚氨脂橡胶冲模等按模具结构分：整体模和拼块模按模具卸料方法分：刚性卸料模和弹性卸料模送料、出件方法分：手动模、半自动模和自动模模具专业化程度：专用模、通用模、组合冲模和简易冲模

第四章冲裁模的结构设计55一、无导向的开式简单冲裁模open-typesimpleblankingdie第二节单工序冲裁模的典型结构单工序模又称简单模，指压力机在一次行程中完成一道工序的冲裁模模具特点：1、上下模之间无导向；2、导料板、挡料块、卸料板在一定范围内可调节；3、凸凹模装拆方便。工作过程：送料Feed—冲裁blank—卸料discharg、出件—送料1.模柄2.凸模3.卸料板4.导料板5.凹模6.下模座7.挡料块适用于精度低，形状简单，批量小的冲件。Suitablefor

stampingpartsoflowaccuracy,simpleshapeandsmallbatch.56二、导板式落料模guideTypeblankingdie导板作用：1、对上模导向（凸凹模间隙均匀）；2、与凸模间隙配合（薄H6/h5，厚H8/h7）；3、凸模不能脱离导板（压力机行程<20mm）；4、卸料作用；注意：缺点：导料板高度＞固定挡料销高度+板料厚度凸模与导板间的间隙必须小于凸、凹模间隙送料不方便，须把条料往上台一下。1.模柄2.上模座3.垫板4.凸模固定板5.凸模6.导板7.导料板8.固定挡料销9.凹模10.下模座11.承料板固定挡料销式57活动挡料销式活动挡料销：安装——板簧、螺钉结构——两条直槽，底部有斜面活动挡料销特点：送料方便，先推厚拉。导板模特点：比无导向模具的精度高，寿命长，使用安装install容易，操作安全safeoperation。但其可靠性，精度，寿命等方面不如导柱式落料模。58三、导柱式落料模HydraulicCylindertypeblankingdie

导柱与导套：作用：对上下模进行导向；安装：导套压入上模座，导柱压入下模座，其配合H7/h6。弹性卸料装置；弹性顶件装置；冲件平整、质量高；适合于冲裁薄而软的冲件Suitableforstampingpartsofthinandsoft。模具特点：应用：精度要求高，寿命长，生产大批量Largequantities59（1）节约钢材，用小料代替大料（2）便于加工，可将内表面加工转化为外表面加工（3）提高模具的制造精度和寿命（4）便于修理，哪部分坏了换哪部分弊端：各个拼块必须可靠地固定，以至于模具结构复杂，装配难度大，拼接处易产生接缝毛刺一般应用于大型零件或形状复杂的零件或尺寸特小的零件四、拼块式落料模Blocktypeblankingdie1.模具特点及其应用2.拼块方法分两种：拼接法和嵌入法Stitchingmethodandembeddingmethod，也可综合两种方法

拼接法是将凹模或凸模分成数块，加工后拼接起来；嵌入法是在凸、凹模刃口形状复杂或狭小细长部分，另作一嵌件，嵌入凹模体内603.模具结构示例61冲孔模的对象一般是已经落料或其他冲压加工后的半成品（重点解决定位、半成品放进与冲后取出方便）五、冲孔模piercingdie1.落料件上冲五个孔冲孔模结构定位板结构冲裁件自动弹出示意622.弯曲件上冲孔633.筒形件壁部冲孔64连续模progressivedie又称级进模、跳步模，是指压力机在一次行程中，依次在几个不同位置上同时完成多道工序的冲模，是多工序模的一种第三节连续冲裁模的典型结构连续模对送料步距要求较高，有两种基本结构：一、用导正销guidepin定距的连续模特点：用导正销定距结构简单，当两定位孔间距较大时，定位也比较精确；板料太薄（小于0.3mm）尤其是软材料易将孔边冲弯；冲孔太小导正销易折断；冲裁件的孔与外形间的距离很小，落料凸模中做导正销后，凸模强度差；不适用与工件上无圆孔而有不能设置工艺孔的情况等等651.模柄2.螺钉3.冲孔凸模4.落料凸模5.导正销6.固定挡料销7.始用挡料销66自动挡料销控制送料步距67如图，凸模固定板上，除冲孔、落料凸模外还有侧刃，侧刃断面的长度等于送料步距，一次冲压过程中，侧刃在条料边冲下一块长度等于步距的料边（双侧刃可保证最后一个工件步距可靠）二、用侧刃sideblade定距的连续模定居侧刃pitchpunch1、侧刃定距的工作原理优点：不受冲裁件结构的限制，操作方便安全，送料速度搞，便于实现自动化缺点：模具结构比较复杂，材料有额外的浪费，一般情况下定位精度比导正销低有时候将侧刃定距与导正销定距结合使用682、侧刃定距连续模结构带双侧刃的冲孔落料连续模排样方式：斜对排6个冲孔凸模2个落料凸模2个侧刃上模有冲压过程：123冲去料边冲三个孔落料冲三个孔落料冲去料边123冲去料边冲三个孔落料冲三个孔落料冲去料边69复合模compounddie是在压力机的一次行程中，在同一位置上，同时完成几道工序的冲模。第四节复合冲裁模的典型结构优点：没有连续模冲压时的定位误差问题：需要合理布置几套凸、凹模复合模分为：倒装复合模（落料凹模在上模）操作方便安全，生产效率高，应用广泛Easyandsafeoperation，highproductionefficiency,wideapplication。（废料从冲床台面落下，冲件从上模推下）正装复合模（落料凹模在下模）冲件平整，精度高Thesheetmetalpartsisflatandtheprecisionishigh.（顶料板、卸料板均为弹性）有利于减小凸凹模的最小壁厚Toreducetheminimumwallthicknessofpunch-cum-blankingdie（凸凹模内孔不积废料）

70一、倒装复合模特点：1.导柱导套导向2.刚性推件系统3.弹性卸料系统条料定位：1.布置在左侧的两个活动导料销控制送料方向2.中间一个活动挡料销控制送料步距1.下模座2.卸料螺钉3、14.垫板4.凸凹模固定板5.导柱6.凸凹模7.活动导料销8.卸料板9.落料凹模10.推件板11.导套12.冲孔凸模13.冲孔凸模固定板15.上模座16.推杆17.推板18.模柄19.推杆71特点：1、导柱导套导向2、上模推件系统3、上模卸料系统4、下模座下的弹顶装置二、正装复合模落料凹模下的空心垫板，能够使落料凹模的型孔成为柱形通孔，易加工，而且可使凹模减薄，节约模具钢72以硬质合金作为凸模和凹模材料的冲裁模第五节其他冲裁模一、硬质合金冲裁模硬质合金特点：强度高、耐磨性好、抗压强度高、弹性模量大；抗弯强度低、韧性差模具特点及设计注意问题：1.承受弯曲载荷能力差，避免凸模和凹模单边受力2.搭边比一般冲裁大，且大于料厚3.间隙适当增大，间隙凸模、凹模刃口碰撞的可能性4.模架应有足够的刚性，模具上各零件寿命要长5.模架导向必须可靠，且具有高精度、高寿命6.凸模和凹模的固定要牢固可靠7.采用弹压卸料装置卸料要防止卸料板对硬质合金凹模的冲击73普通冲裁的工件，断面比较粗糙，还有塌角、毛刺等，尺寸精度低，冲裁件断面质量和精度要求高是应采用精冲，精冲Fineblanking是指带V形齿圈压板的精密冲裁法aPreciseblankingmethodwithVshapedserratedring第六节精冲一、精冲方法及原理由凸模1、凹模5、齿圈压板2和顶板4，特点：

1.在压边力和顶板反压力作用下进行冲裁F2F3

2.凸、凹模的间隙很小，约为1%t3.模具刃口处采用适当的小圆角，落料时凹模刃口带圆角，冲孔时凸模刃口带圆角全部塑性剪切变形材料分离方式：全光亮带断面的冲件精冲后：Ra=0.4~3.2,IT7~8。(断面垂直，表面平整)74二、精冲过程75

1.材料的要求：具有良好的塑性、较大的变形能力和良好的组织结构，碳化物呈球状分布能取得良好的精冲效果2.结构形状：尽可能避免尖角

3.冲裁力：比一般冲裁时的冲裁力大（30~50）%4.凸、凹模间隙大小和沿刃口周边分布的均匀性要求合理

5.模具刃口的圆角半径要适当，太小出现撕裂，太大出现塌角增大

6.排样类似普通冲裁，搭边要比普通冲裁大一些

7.根据加工零件的形状和要求选择合适齿圈并合理分布齿圈三、被精冲的材料与精冲工艺特点76常用精冲模有两种类型：凸模固定式punchdiefixed-type精冲模和凸模移动式精冲模punchdiemovable-typeFineblanking四、精冲模具一般用于专用精冲压力机精冲压力机要求：高的导向精度、刚性足够和大的吨位，能产生三种互不干涉的压力：冲裁力、齿圈压板的压边力和推板的反压力；能准确控制长度和下止点的位置，滑块速度慢且能调节。

五、精冲用的压力机因此，专用的精冲设备结构复杂，价格昂贵，实际生产中常在一般压力机上进行改装，装上液压系统或者采用弹簧或橡皮产生压边力与反压力而成为简易精冲模。

78与普通冲裁方法相比，其特点是用小圆角刃口和很小的冲裁间隙。落料时，凹模刃口带小圆角，凸模为普通形式；冲孔时，凸模刃口带小圆角，凹模为普通形式工作机理：采用圆角刃口和很小的间隙，加强冲裁变形区的静水压，挤压作用加大，拉伸、断裂作用减小，剪裂带大大减小六、其它提高冲裁件质量的方法1、小间隙圆角刃口冲裁roundedgeblankingofsmallgap负间隙冲裁，凸模不能进入凹模。792、整修rebuild整修是在模具上利用切削的方法将冲裁件的边缘切去一薄层金属，以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛刺与断裂带等，以提高冲裁件的断面质量和加工精度工艺特点：①整修后，材料回弹小，工件精度高（IT7~IT6），表面粗糙度（0.8~0.4）②整修余量约为0.1~0.4mm，料厚、工件结构复杂、材料硬，余量取大值③整修要求能够准确定位，保证余量均匀④整修时必须及时清除切削，加工比较麻烦，生产率较低用切削加工方法去除塌角、毛刺与剪裂带。挤光整修是用挤光凸、凹模使冲裁件剪切面产生塑性变形，对不平处压光。80冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用81

第一节弯曲变形分析将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法Aprocessmethodforbendingthemetalmaterialintoacertainangleandshape。弯曲可分为压弯buckling

、拉弯stretchbending、折弯Bending、滚弯rollbending等。生活中的弯曲零件蝶形铁架座椅支架订书钉各种线束支架抽屉支架各种连接，支撑薄壁板件，环形件等压弯折弯滚弯拉弯V形弯曲板材受力情况1-凸模2-凹模坯料弯曲变形区内切向应为的分布

ａ）弹性弯曲ｂ）弹－塑性弯曲ｃ）纯塑性弯曲板料弯曲前后的网格变化1、弯曲变形主要发生在弯曲带中心角φ范围内，φ=180－α2、变形区内，板料在长、宽、厚三个方向都产生了变形。长度方向：厚度方向宽度方向中性层以内逐渐缩短，中性层以外逐渐伸长。内侧——厚度增加（受凸模限制）外侧——厚度变薄宽板（b/t＞3）横断面几乎不变窄板（b/t≤3）断面内宽外窄整体厚度变薄中性层内移中性层：缩短和伸长的两个变形区之间，长度在变形前后没有变化的一层金属1.应变状态

（1）长度方向外侧拉伸应变，内侧压缩应变（2）厚度方向外侧压缩应变，内侧拉伸应变（3）宽度方向

窄板（b/t≤3）外侧压应变，内侧拉应变宽板（b/t﹥3）宽度方向材料之间变形相互制约，材料流动受阻，内侧和外侧宽度方向应变近似为零弯曲变形时的应力、应变状态分析2.应力状态

（1）长度方向外侧拉应力，内侧压应力（2）厚度方向材料有挤向曲率中心倾斜，受压应力（3）宽度方向

窄板（b/t≤3）材料宽向变形不受限制，应力为零宽板（b/t﹥3）外侧材料宽向收缩受阻，产生拉应力；内侧宽向拉伸受阻，产生压应力85二、弯曲时的回弹回弹是指弯曲变形结束，工件不受外力作用时，由于弹性恢复，使弯曲件的角度、弯曲半径与模具的形状尺寸不一致的现象1、回弹的表现形式(右图)弯曲角增大Bendingangleincrease

△α=α0

－α弯曲半径Bendingradius增大△r=r0

－r2、影响回弹的因素力学性能相对弯曲半径☆材料的力学性能（的比值愈大，回弹值愈大）☆相对弯曲半径（愈小，回弹值愈小）☆弯曲角(弯曲角越小，回弹越大)☆弯曲方式（校正弯曲比自由弯曲回弹较小）☆模具间隙（间隙大，材料处于松动态，回弹大）☆工件形状（工件复杂，一次成形角数多，回弹小）☆非变形区的影响86三、弯曲时的偏移1、偏移现象的产生2、克服偏移的措施板料各边所受的摩擦阻力不等，沿工件长度方向产生移动Thefrictionforceofthesheet’seachsideisunequal,andmovesalongthedirectionoftheworkpiece’slongth.制件毛坯不对称Workpieceblank‘sasymmetry工件workpiece结构不对称模具结构不合理采用压料装置用定位销不对称工件作成对称在切割87第三节弯曲件的结构工艺性二、弯曲件的孔边距一、最小弯曲半径三、弯曲件的直边高度薄料小半径，改变工件结构形状厚料小半径，先开槽后弯曲t＜2mm时，L≥tt≥2mm时，L≥2t不满足此关系，可冲凸缘形缺口或月牙槽；变形去冲工艺孔等措施弯曲边高度H＞2t，不满足此关系，可先开槽后弯曲或增加直边高度，弯曲后再去掉四、添加工艺孔、槽或缺口五、加添连接带六、切口弯曲件的形状七、弯曲件的尺寸公差（IT13级以下，角度公差>15’）作成梯形切口或先冲出周边槽孔再弯曲89弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据第五节弯曲力的计算一、自由弯曲V形件弯曲力：U形件弯曲力：与宽度、厚度、内弯半径、材料强度极限有关二、校正弯曲校正力：三、压弯时顶件力和卸料力四、弯曲时压力机吨位确定自由弯曲：校正弯曲：第八节弯曲模的典型结构一、V形件弯曲模V形件弯曲模L形件弯曲模1－下模板2、5－圆柱销3－弯曲凹模4－弯曲凸模6－模柄7－顶杆8、9－螺钉10－定位板1－凹模2－凸模3－定位销4－压料板5－靠板91V形弯曲模特点：结构简单，在压力机上安装及调整方便，材料厚度公差要求不严，回弹较小，工件平面度较好L形弯曲模特点：竖边部分没有得到校正（图a）回弹较大；带有校正作用的可以改善回弹量V形件精弯模（右图）特点：在弯曲过程中，毛坯与凹模始终大面积接触；毛坯在活动凹模上不产生相对滑移。适用毛坯没有足够的定位支承面、窄长的形状复杂的工件。应用：92二、U形件弯曲模a)b)c)

a)竖直边无校正，回弹较大；

b)凸模活动结构，对侧壁、底部进行校正，外侧尺寸要求较高；

c)凹模活动结构，对侧壁、底部进行校正，内侧尺寸要求较高；1、一般U形件弯曲模凸模的一次行程中能将两个角同时弯曲93

拉深是将平面板料变成各种开口空心件的冲压工序Drawingisthestampingprocesswhichcanshapetheplanesheetmetalintoavarietyofopenhollowparts。拉深工艺分为不变薄拉深和变薄拉深两种。圆筒形零件—直壁旋转体Cylindricalpart-straightwallrotatingbody曲面形零件—曲面旋转体Curvedsurfaceparts-curvedbody盒形零件—直壁非旋转体Boxshapedpart-straightwallnonrotatingbody复杂形零件—不规则的复杂形状Complexshapedparts-irregularcomplexshapes拉深件的分类：拉深件特点：拉深压力机：效率高，精度高，材料消耗少，强度刚度高。Highefficiency,highaccuracy,lessmaterialconsumption,highstrengthstiffness.单动、双动、三动压力机和液压压力机第六章拉深工艺与拉深模具94第一节拉深过程分析一、拉深变形过程拉深模与冲裁模的区别：凸maledie、凹模femaledie有一定的圆角border-radius单面间隙稍大于板料厚度1、拉深过程实质是将毛坯凸缘部分材料逐渐转移到筒壁部分的过程2、凸缘部分材料，在径向产生拉应力σ1，切向产生压应力σ3（成矩形）将多余料沿径向挤出，成为筒壁二、拉深过程中毛坯各部分的应力、应变状态分析表示径向应力、应变表示厚度方向应力、应变表示切向应力、应变应力、应变状态分析：Ⅰ（凸缘部分）—径向受拉力、切向受压力作用，厚度方向产生压应力；径向拉应变，切向压应变，切向压缩应变最大，因此板厚方向产生拉应变，板料变厚Ⅱ（凹模圆角）—径向受拉应力与拉应变，切向受压应力与压应变，受凹模圆角压力和弯曲作用而产生压应力；径向拉应力最大，相应的应变值大，板厚方向则产生压应变，板料变薄Ⅲ（筒壁部分）—已变形区，基本不再变形，但此部分是传力区。板厚方向应力为零，切向应力是轴向应力一般，轴向拉应变最大，厚度方向产生压应变，板料拉长变薄趋势thesheetmaterialhasatendencytobecomelongerandthinner.Ⅳ（凸模圆角部分）—受径向和切向拉应力的作用，厚度方向受凸模压力和弯曲作用而收到压力，径向应变比切向拉应变大，再加上厚度方向压应变较大，板料严重变薄Ⅴ（筒底部分）—凸模圆角处摩擦的制约，筒底材料的应力与应变都不大，变薄甚微，可忽略。97四、拉深时质量问题——起皱与拉裂（一）起皱wrinkling

凸缘主要变形是切向压缩变形，切向应力较大，板料较薄时，凸缘部分材料会失稳而在凸缘整个周边产生波浪形的连续弯曲，Themaindeformationoftheflangeistangentialcompressiondeformation,thetangentialstressislarger.thesheetmaterialisthinner,andtheflangeportion’smaterialwillbeunstableandresulttothecontinuousaroundtheflange.即起皱现象切向压应力σ3愈大，凸缘相对厚度t/(Dt–d)愈小，则愈易起皱；弹性模量E越大，抵抗失稳能力大，不易起皱拉深过程中开始σ3↑→起皱↑凸缘↓→

t/(Dt–d)↑→起皱↓当Rt=(0.8~0.9)R0

时,起皱趋势最大防止起皱——采用压边圈变化规律和σ1max变化规律相似98（二）拉裂pullcrack1、拉深件筒壁部tubewallofdeepdrawingparts的“危险断面”2、筒壁所受的拉应力（拉深效率η=0.65~0.75）3、拉裂筒壁危险断面上的有效抗拉强度从上到下，厚度逐渐变小，硬度逐渐降低；筒壁部分与凸模圆角相接处的地方，变薄