冲裁主要参数的确定方法

为保证冲裁加工件的质量，在制订冲裁加工工艺及进行冲模设计时，应做好以下工艺参数的确定。

1.排样的确定

冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样的基本原则为：提高材料利用率，使操作人员操作时方便、安全且劳动强度低，使模具结构简单等。排样的工作主要是设计排样图，为此，必须确定搭边、步距等数值。

（1）搭边值的确定 冲裁排样时，冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下一定的工艺余量，称为搭边。设置搭边的目的，是为了补偿冲裁过程中，条料的裁剪误差、送料步距误差及补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差等，同时使冲裁过程中凸、凹模刃口能双边受力，使条料在连续送进时有一定的刚度，避免工件缺角等废品的发生以及提高模具寿命与工件断面质量。

搭边过大浪费材料，若过小不但起不到应有的作用，并且过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，影响模具寿命。

搭边值通常由经验确定。表3-4为低碳钢板料的搭边值。搭边值确定后，便可根据零件的排样方式决定剪切的条料宽度。

表3-4 低碳钢板料的搭边a和a₁数值 （单位：mm）

注：对于其他材料，应将表中数值乘以下列系数：中碳钢0.9；高碳钢0.8；硬黄铜1～1.1；硬铝1～1.2；软黄铜、纯铜1.2；铝1.3～1.4；非金属（皮革、纸、纤维板等）1.5～2。

（2）步距的确定 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距A。步距是决定挡料销位置的依据。

步距的计算与排样方式有关，送料步距的大小为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，如图3-42所示。

图3-42 步距的确定

a）圆形件排样图 b）异形件排样图

2.冲裁力的计算

冲裁力是选用合适压力机的主要依据，也是设计模具和校核模具强度所必需的数据。对普通平刃口的冲裁，其冲裁力的计算公式为：

F=Ltσ_b

式中 F——冲裁力（N）；

L——冲裁件周长（mm）；

t——板料厚度（mm）；

σ_b——材料的抗拉强度（MPa）。

在冲裁加工中，除冲裁力外，还有卸料力、推件力和顶件力。将冲裁后紧箍在凸模上的料卸下来的力称为卸料力，以F_卸表示；将卡在凹模中的料推出或顶出的力称为推件力与顶件力，以F_推与F_顶表示。各种力的大小一般是冲裁力F乘以系数（0.04～0.12）。系数的具体选取可参阅相关冲压计算资料。

冲裁时所需总冲压力为冲裁力、卸料力、推件力和顶件力之和，这些力在选择压力机时是否都要考虑进去，应根据不同的模具结构分别对待：

采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模的总冲压力F_总=F_冲+F_推；

采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模的总冲压力F_总=F_冲+F_推+F_卸；

采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模的总冲压力F_总=F_冲+F_卸+F_顶。

根据冲裁模的总冲压力选择压力机时，一般应满足：压力机的公称压力≥1.2F_总。

3.冲裁间隙的确定

冲裁间隙Z是指冲裁凸模和凹模之间工作部分的尺寸之差，即Z=D_凹-D_凸，其中Z为冲裁双面间隙，D_凹和D_凸分别为凹模和凸模的刃口尺寸。

冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影响，它的大小直接影响到冲裁件的质量，同时对模具寿命也有较大的影响。冲裁间隙是保证合理冲裁的最主要的工艺参数。在实际生产中，合理冲裁间隙的数值是由实验方法来确定的。合理冲裁间隙值有一个相当大的变动范围，为（5%～25%）t。由于没有一个绝对合理的冲裁间隙数值，加之各个行业对冲裁件的具体要求也不一致，因此各行各业甚至各个企业都有自身的冲裁间隙表。在具体确定冲裁间隙数值时，往往是参照相关的冲裁间隙表来选取。一般来说，取较小的合理冲裁间隙有利于提高冲压件的质量，取较大的合理冲裁间隙则有利于提高模具的寿命。因此，在保证冲压件质量的前提下，应采用较大的合理冲裁间隙。

除此之外，冲裁的双面间隙Z还可按下式进行计算：

Z=mt

式中 m——系数，见表3-5和表3-6；(www.xing528.com)

t——板料厚度（mm）。

表3-5 机械制造及汽车、拖拉机行业的m值

4.凸、凹模工作部分尺寸的确定

在冲裁作业中，模具工作部分尺寸及精度是影响冲裁件尺寸公差等级的首要因素，而模具的合理冲裁间隙也要靠模具工作部分的尺寸及其公差来保证，因此在确定凸、凹模工作部分尺寸及其制造公差时，必须考虑到冲裁变形规律、冲裁件公差等级、模具磨损和制造的特点。

表3-6电器仪表行业的m值

（1）冲裁凸、凹模尺寸计算的基本原则 冲裁凸、凹模尺寸计算的基本原则是：

冲孔时，孔的直径决定了凸模的尺寸，冲裁间隙由增加凹模的尺寸取得。

落料时，外形尺寸决定了凹模的尺寸，冲裁间隙由减小凸模的尺寸取得。

由于凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减小冲孔件的尺寸，为提高模具寿命，在制造新模具时应使凹模尺寸趋向于落料件的下极限尺寸，使凸模尺寸趋向于冲孔件的上极限尺寸。

（2）冲裁间隙保证的方法 制造冲裁模时，常用以下两种方法来保证合理冲裁间隙：

一种是分别加工法。分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差来保证冲裁间隙的要求。该种加工方法加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。

另一种是单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理冲裁间隙。加工后，凸模和凹模必须对号入座，不能互换。通常，落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。在作为基准模的零件图上标注尺寸和公差，相配的非基准模的零件图上标注与基准模相同的公称尺寸，但不注公差，其冲裁间隙按基准模的实际尺寸配作，并保证冲裁间隙值在Z_min～Z_max之内。单配加工法多用于形状复杂、冲裁间隙较小的冲模。

（3）凸、凹模分别加工时的工作尺寸计算 凸模和凹模分别加工时的工作尺寸系指给出了凸模和凹模制造偏差的尺寸，工作尺寸的确定可按以下两种情况计算：

1）冲孔模：

2）落料模：

式中 d_凸、d_凹——分别为冲孔凸模和凹模的公称尺寸；

D_凹、D_凸——分别为落料凹模和凸模的公称尺寸；

d_min——冲孔件的下极限尺寸；

δ_凸、δ_凹——分别为凸模和凹模的制造偏差，凸模偏差取负向，凹模偏差取正向。一般可按零件公差Δ的1/3～1/4来选取，对于简单的圆形或方形等形状，由于制造简单，精度容易保证，制造公差可按IT6～IT8级选取；

Z_min、Z_max——分别为冲裁模初始双面间隙的最小、最大值，按各行业或各企业相关冲裁间隙表选取；

Δ——冲裁件的公差；

x——磨损系数，其值在0.5～1之间，可按冲裁件的公差等级选取，即当工件公差为IT10以上时，取x=1；当工件公差为IT11～IT13时，取x=0.75；当工件公差为IT14以下时，取x=0.5。

（4）凸、凹模单配加工的步骤 单配加工法常用于复杂形状及薄料的冲裁件，其凸、凹模公称尺寸的确定原则是保证模具工作零件在尺寸合格范围内有最大的磨损量。确定单配加工凸模和凹模制造尺寸的步骤为：

1）首先选定基准模。

2）判定基准模中各尺寸磨损后是尺寸增大、减小还是不变。

3）根据判定情况，增大尺寸按冲裁件上该尺寸的上极限尺寸减xΔ计算，凸、凹模制造偏差取正向，大小按该尺寸公差Δ的1/3～1/4选取；减小尺寸按冲裁件上该尺寸的下极限尺寸加xΔ计算，凸、凹模制造偏差取负向，大小按该尺寸公差Δ的1/3～1/4来选取；不变尺寸按冲裁件上该尺寸的中间尺寸计算，凸、凹模制造偏差取正负对称分布，大小按该尺寸公差Δ的1/8选取。

4）基准模外的尺寸按基准模实际尺寸配制，保证冲裁间隙要求。