第6章冲裁工艺与模具设计冲裁是利用模具使板料沿一定轮廓线产生分离的冲压工序。冲裁时所使用的模具称为冲裁模。根据变形机理的不同，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁，通常所说的冲裁是普通冲裁。精密冲裁断面较光洁，精度较高，但需专门的精冲设备与模具。本章主要讨论普通冲裁。图6-1所示的模具是冲压一板状零件的冲裁模。图6-1冲裁模典型结构与模具总体设计尺寸关系图1一下模座；2、15一销钉；3一凹模；4一套；5一导柱；6一导套；7一上模座；8一卸料板9一橡胶；10一凸模固定板；11一垫板；12一卸料螺钉；13一凸模；14一模柄；16、17一螺钉冲裁工艺的种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等，其中落料和冲孔应用最多。落料是沿工件的外形封闭轮廓线冲切，冲下部分为工件。冲孔是沿工件的内形封闭轮廓线冲切，冲下部分为废料。落料与冲孔的变形性质完全相同，但在进行模具设计时，模具尺寸的确定方法不同，因此，工艺上必须作为两个工序加以区分。冲裁工艺是冲压生产的主要方法之一，主要有以下用途：1.直接冲出成品零件；2.弯曲、拉深、成形等其它工序备料；3.对已成形的工件进行再加工（如切边，切舌，拉深件、弯曲件上的冲孔等）。6.1冲裁变形过程及断面特征图6-2冲裁时板料的变形过程1.弹性变形阶段(图6-2a)2.塑性变形阶段(图6-2b)3.断裂分离阶段(图6-2c)6.1.2冲裁件的断面特征图6-3冲裁件的断面特征1.塌角（圆角）区2.光亮带3.断裂带4.毛刺6.2冲裁间隙6.2.1合理间隙6.2.2合理间隙的确定２.查表法材料厚度t/mm材料厚度t/mm注：1.初始间隙的最小值相当于间隙的公称数值；2.初始间隙的最大值是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值；3.在使用工程中，由于模具工作部分的磨损，间隙将有所增加，因而间隙的使用最大数值要超过列表数值；材料厚度t/mm材料厚度t/mm6.2.3合理间隙的选择原则2.当冲裁件质量要求高时，在合理间隙范围内，应尽量取较小值，这样尽管模具寿命有所降低，但保证了零件的冲裁质量。在设计冲模时，一般取Zmin作为初始间隙，主要是考虑模具工作一段时间之后，要进行刃磨。修磨后会使间隙增大，使Zmin向Zmax过渡。所以，为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，降低生产成本，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。6.3凸、凹模刃口尺寸的计算6.3.1凸、凹模刃口尺寸的计算原则2.遵循冲模在使用过程中的磨损规律模具磨损预留量与工件制造精度有关。用x△表示，其中△为工件的公差值，x为磨损系数，其值在0.5～1之间，根据工件制造精度选取：工件精度IT10以上x＝1工件精度IT11～IT13x＝0.75工件精度IT14x＝0.53.考虑工件精度与模具精度的关系4.公差标注遵循“入体”原则6.3.2凸模、凹模刃口尺寸的计算1）冲孔设冲裁件孔的直径为，根据刃口尺寸计算原则，计算公式为：凸模（6-2）凹模（6-3）（2）落料设冲裁件的落料尺寸为，根据刃口尺寸计算原则，计算公式为：凹模（6-4）凸模（6-5）（3）中心距中心距属于磨损后基本不变的尺寸。在同一工步中，在工件上冲出孔距其凹模型孔中心距可按下式确定。（6-6）表6-3规则形状冲裁凸、凹模制造极限偏差表6-4磨损系数x这种计算方法适合于圆形和规则形状的冲裁件。设计时应分别在凸、凹模图上标注刃口尺寸及制造公差，为保证冲裁间隙在合理范围内，应保证下式成立。（6-7）如果上式不成立，则应提高模具制造精度，以减小δd、δp。所以当模具形状复杂时，则不宜采用这种方法。例6-1冲裁加工如图6-4所示的连接片，已知零件的材料为Q235，材料厚度为t=0.5mm。计算冲裁模具的凸、凹模刃口部分的尺寸及公差。解：由零件图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料件，凸、凹模按互换加工法分别制造。外形尺寸由落料获得，内孔尺寸及尺寸由冲孔同时获得。确定初始间隙查表6-2得，确定磨损系数x查表6-4，冲孔磨损系数x=0.75；落料磨损系数x=0.5。冲孔凸、凹模刃口尺寸计算：查表6-3,。凸模刃口尺寸凹模刃口尺寸校核，。满足的要求。落料凸、凹模刃口尺寸计算：查表6-3，，。凹模刃口尺寸凸模刃口尺寸校核，。满足的要求。中心距尺寸计算：=（18±0.125×2×0.09）=（18±0.023）mm6.凸、凹模分开加工法的刃口尺寸计算配作法就是先按设计尺寸制造出一个基准件(凸模或凹模),然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证,工艺比较简单,不必校核的条件,并且还可放大基准件的制造公差,使制造容易。设计时,基准件的刃