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第九章冲压工艺
冲压工艺按变形性质分为分离工序与成形工序两大类。
第一节冲裁
一、冲裁变形过程 

图 9­1  冲裁时作用于板料上的力图 9­2  冲裁应力状态图 
1—凹模  2—板料  3—凸模 

冲裁过程包括弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。 

冲裁件的断面有三个特征区,即圆角带、光亮带和断裂带(图 9­3)。
图 9­3  冲裁件的断面
二、冲裁间隙 

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1)间隙对断面质量的影响
间隙合理时,上下刃口处产生的裂纹在冲裁过程中将相互重合,此时冲出的制件断面虽有一定斜度,
但比较平直、光洁,毛刺很小[如图 9­4(a)],且冲裁力小。
图 9­4  间隙大小对冲裁件断面质量的影响 
a)间隙过小  b)间隙合适  c)间隙过大 
1­断裂带  2­光亮带  3­圆角带。 
2)间隙对尺寸精度的影响
冲裁件相对于模具尺寸的偏差,主要是因为板料冲裁过程中伴随挤压变形、纤维伸长和穹弯发生的
弹性变形,在零件脱离模具时消失所造成的。偏差值可能是正的,也可能是负的。影响这一偏差的主要
因素是模具间隙(如图 9­5)。零件的材料性质、形状及尺寸对此也有一定影响。
图 9­5  间隙对冲裁件精度的影响 [17] 
材料:黄铜料厚:4 mm 
a)冲孔  b)落料 

由图 9­6 可以看出,随着模具间隙的减小,冲裁力增大,这是因为间隙小,弯矩  M 减小,材料所
受拉应力减小,而压应力增大。增大间隙,冲裁力减小,但继续增大间隙值,由于从凸、凹模刃口产生
的裂纹不重合,所以冲裁力下降变缓。
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图 9­6  间隙 z 对冲裁力户的影响 [17] 

冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品的冲裁次数表示。冲裁过程中模具的损坏是磨钝、崩刃和
凹模刃口涨裂。凸、凹模的磨损形式如图 9­7 所示。
增大间隙可使冲裁力减小,因而模具的磨损也减小。但间隙取得太大,因弯矩与拉应力增大,使模
具刃口损坏。一般间隙为材料厚度的 10%~15%时,磨损最小,模具寿命较高。当间隙小时,落料件卡
在凹模洞口中,可能引起模具开裂。 
 
1)理论方法模具制造中的偏差及使用中的磨损,生产中通常选择一个适当的范围作为合理间隙;
这个范围的最小值称为最小合理间隙值,最大值称为最大合理间隙值。设计与制造新模具时采用最小合
理间隙值。
图 9­7 凸、凹模的磨损形式图 9­8 合理间隙值的确定
确定合理间隙值的理论方法的依据是保证凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合。由图 9­8 所示中可以
得到合理间隙值的计算公式如下;
式中  C——单面间隙值; 
t——板料厚度;
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h0——凸模压入深度;
β——破裂时的倾角。
上式表明,间隙值 C 与板料厚度及材料性质有关。 
2)经验方法经验方法也是根据材料的性质与厚度,来确定最小合理间隙值。建议按下列数据确
定双面间隙值:
软材料:  t<1mm  C=(6%~8%)t 
t=1~3mm  C=(10%~15%)t 
t=3~5mm  C=(15%~20%)t 
硬材料:  t<1mm  C=(8%~10%)t 
t=1~3mm  C=(11%~17%)t 
t=3~5mm  C=(17%~25%)t 
间隙值也可查确定。试验研究结果与实践经验表明,对于尺寸精度和断面垂直度要求高的零件,应
选用较小的间隙值。
三、凸、凹模刃口尺寸的计算 

在设计和制造模具时,需遵循下述原则: 
1)设计落料模时,以凹模为准,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,以凸模为准,间隙取在凹模上。 
2)设计落料模时,凹模公称尺寸应取零件尺寸公差范围内的较小尺寸;设计冲孔模时,凸模公称
尺寸应取零件孔的尺寸范围内的较大尺寸。 
3)凸、凹模刃口部分尺寸的制造公差要按零件的尺寸要求决定,一般模具的制造精度比冲裁件的
精度高 2~3 级。若零件未注公差,对于非圆形件,冲模按 IT9 精度制造;对于圆形件,一般按 IT6~IT7 
级精度制造。 
 
1)凸模与凹模分开加工设计计算中要分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差。模具的制造公差
应当满足下列条件:
式中δp、δd  分别为凸模和凹模的制造公差(mm)。
下面对冲孔和落料两种情况进行讨论。
冲孔设零件孔的尺寸为,其凸、凹模工作部分尺寸的计算公式如下:
式中