冲裁工艺的优化——7.2.1工序

1.合理确定模具压力中心

要使模具正常、平稳的工作，冲裁模的模柄不能与模具压力中心发生偏移，否则会加速导向机构的磨损。无导向装置的敞开式模具磨损特别严重。

如图7⁃1a所示，由于压力中心不在模柄中心线上，使滑块承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低了模具的使用寿命。若改为图7⁃1b所示结构，用平行力系求点的方法，先确定模具的压力中心（X₀，Y₀），进而进行加工。

2.管材的冲裁

管材的冲裁，生产率高，切口飞边小。但是为了防止管壁被压扁，不能采用一般的冲裁模或剪切机而应采用板状尖头的凸模。大批量生产时，可采用双重冲切法。例如，如图7⁃2所示管材工件的加工。改进前采用图7⁃3a、b所示加工装备，若使用一般的冲裁模会使管壁被压扁，模柄与模具压力中心的偏离会加速导向机构的磨损。

改进后的结构如图7⁃3c右图所示，没有发生偏离，能够顺利地进行管材的冲裁，可以保证加工精度和模具的使用寿命。

3.孔的冲裁

冲孔时，由于受到凸模的强度和稳定性的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的性能及材料的厚度有关。材料为黄铜、纯铝、纯锌时，孔径不应小于材料厚度的0.5～0.8倍；材料为低碳钢时，孔径不应小于材料厚度的0.7～1.0倍；材料为高碳钢时，孔径应大于材料厚度的1.1～1.5倍。

图7⁃1 模具压力中心的确定

图7⁃2 管材工件

图7⁃3 加工管材的装备

图7⁃4a所示冲裁件孔的尺寸过小，不易加工且易造成模具的损伤。将其改为图7⁃4b所示结构，在允许的范围内，不仅能够顺利的加工，还能延长模具的使用寿命。

图7⁃4 合理确定冲裁件孔的尺寸

4.凸模、凹模

对于小直径冲孔凸模，为了避免应力集中，保证刚度和强度，不宜采用简单的圆柱形，应做成圆滑过渡的阶梯形或采用护套结构。护套既可以提高抗纵向弯曲的能力，又能节省模具材料，否则小直径冲孔凸模工作时容易被折断。

为了使工件或废料易于下落，凹模孔腔不应做成直壁，而应做成锥形或阶梯柱形。阶梯柱形制造较方便、刃口强度高，修磨后壁部尺寸不变。冲裁时，如果凹模内壁是直壁，则冲下的工件或废料会卡在孔腔内，若积累过多将损坏模具。

如图7⁃5右“错误一”所示，小直径冲孔凸模采用简单的圆柱形，冲裁凹模为直壁内腔，易产生应力集中，在加工时凸模也容易折断；如图7⁃5右“错误二”所示，原凹模结构易使工件或废料卡在内腔内，积累过多时将会使模具损坏。经改进后，如图7⁃5右“正确”所示，阶梯形凸模可以避免应力集中，保证刚度和强度；护套可提高抗纵向弯曲的能力，又能节省模具材料，工件或废料也易于落下。(www.xing528.com)

5.非金属材料的冲裁

毛毡、皮革、橡胶板、石棉橡胶板、纸及棉布制品等非金属材料，不能采用一般的平凸模进行冲孔或落料，而常用尖刃凸模。刃口的锐角常为10°～30°，为了防止刃口变钝和崩裂，在被冲裁的材料下常垫以硬质木材、硬纸板或聚氨酯橡胶等。因尖刃凸模易损坏，应考虑其装拆、制造和维修方便。

如图7⁃6右“错误”所示，若毛毡、皮革等非金属材料采用平凸模进行冲裁，易造成刃口变钝和崩裂。经改进后，如图7⁃6右“正确”所示，则不会造成刃口变钝和崩裂。

图7⁃5 凸模、凹模的结构

图7⁃6 非金属材料的冲裁凸模结构

6.高精度冲裁

用一般冲裁模所得到的工件，剪切面上有塌角、断裂带和飞边，还有明显的锥度，表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm。

对冲裁件断面质量和尺寸精度有更高要求时，可采用修整、负间隙冲裁及上下冲裁等方式。修整是利用整修模沿冲裁件外缘或孔壁刮去一层薄切屑，从而获得光滑而垂直的断面和精确的尺寸；负间隙冲裁法的实质是冲裁—整修的复合工艺过程；上下冲裁法是用两个凸模上、下两次冲裁工件，可以获得上、下两个光亮带，并可清除飞边。

图7⁃7a为高精度冲裁件，由于采用的是一般冲裁模，剪切面上有塌角、断裂带和飞边，还有明显的锥度。将其改为图7⁃7b所示结构，可以获得上、下两个光亮带，并可清除飞边。

图7⁃7 高精度冲裁分析

7.导柱式冲模

要求较高的冲裁模应有导向装置。无导向或导板式简单冲模只适用于要求不高、形状简单、批量小的冲裁件。这种模具安装调整麻烦，模具寿命低，冲裁精度差，操作也不安全。而导柱式冲模，上模和下模用导柱和导套的滑动配合导向，可靠性大，导向精度高，寿命长，使用安装也方便。

如图7⁃8a所示结构，其模具寿命低，冲裁精度差，操作也不安全。若改为图7⁃8b所示结构，则不仅可靠性大，导向精度高，寿命长，使用安装也方便。

图7⁃8 导柱式冲模分析

1—活动料销 2—凸模 3—模柄 4—上模板 5—垫板 6—凸模固定板 7—导板 8—凹模 9—下模板 10—导套 11—导柱