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常用冲压工艺基本原理
制作:工程部
版本:A/1
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第一讲：冲裁
冲裁变形力学过程
作用与特征
主要影响
序 号
名 称
1
冲击压缩阶段
材料相应处出现小圆角，为冲件断面塌角部分的形成作了准备
产生振动与噪声原因之一
2
压入剪切阶段
形成冲裁件断面的塌角部分及不断生成剪切部分
设备与模具受力最大的时刻，冲头、凹模在高压下受摩擦，其剪切面愈长，磨损愈严重
3
裂缝生长阶段
产生冲裁件断面毛刺，继续生成剪切面，逐渐形成断裂面部分
倘若裂缝不会合或冲裁间隙过小，模具磨损更甚；或间隙过大，则冲件质量差、模具寿命短
4
突然分离阶段
裂缝会合或错开后连合，冲头突然卸载，一部分材料进入凹模内而到彼此分离
产生振动与噪声之主要原因；材料之间、材料与模具之间有摩擦，冲头凹模受到磨损
5
推出凹模阶段
获得工件或取走废料
冲裁工件的剪切面与模具有摩擦，冲头、凹模受磨损
6
卸离冲头阶段
取走废料或取得工件
剪切面与冲头有摩擦，冲头受磨损，且引起拉应力，造成不对称循环交变应力；也是产生噪声原因之一
一、冲裁
1、冲裁变形过程： 根据实测到的冲裁力曲线，并经过对冲裁变形的观察与分析，冲裁变形全过程可以分为以下6个阶段 。 冲裁变形过程中，材料经受各个变形阶段的作用与特征及其对冲裁加工之实现诸方面的主要影响见下表。
冲裁变形过程各阶段的特征与影响
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冲裁变形全过程的6个阶段，所反映的分别是模具工作的冲击压缩阶段、压入剪切阶段、裂缝生长阶段、突然分离阶段、一部分材料推出凹模阶段、另一部分材料卸离冲头阶段等6个阶段。
冲裁变形过程中各个变形阶段的变形情况及其位置关系如下图所示：
a)、冲击压缩 b)、压入剪切 c)、裂缝生长 d)、突然分离 e)、推出凹模 f)、卸离冲头
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2、冲裁变形区与受力分析
（1）、冲裁变形区是指材料被分离断开的那一部分区域，但具体的模型未有统一的认识。现公认的有纺锤形变形区(如下左图)和8字形变形区(如下中图)
（2）、变形区及邻域的应力分析
（a）、冲裁力造成的应力：如下右图所示，冲裁变形时，于冲头平面下方、凹模平面上方的材料，由于分别受到模具直接传递的高压作用，成为压应力区。同时，材料的塌角处，既要支撑变形区又因摩擦力的作用而受到拉伸，成为拉应力区。

（b）、力偶引起的（弯曲）应力：
讨论这种应力时，首先应分清冲裁时模具结构上
加压料板和不加压料板有所不同，如右图所示。
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3、冲裁变形过程中力的计算
在纯剪切的场合，剪切变形的屈服应力为拉伸变形屈服应力的1/2。虽然可以推论出剪切抗力是抗拉强度的1/2，但因冲裁时变形范围较大，它并不是一种纯剪切，在其剪切变形中包含有拉伸、压缩、弯曲等作用，还有工具与材料间的摩擦影响等，因此，冲裁时的剪切抗力大于这种比值。实际上作为经验数值，，即τ=
冲剪力 F剪切= τ* t * L
式中： τ－材料抗剪强度（kg/mm2）
t －材料厚度（mm）
L －剪切形状的周长（mm）
卸料力 F卸料>=6%冲剪力
4、冲裁件的质量
（1）、冲裁断面
如下图所示，冲裁件的断面是由4个部分组成的：
a、塌角（一端圆角部分）
b、剪切面（紧挨圆角的较光洁面部分）
c、断裂面（粗糙表面部分）
d、毛刺（另一端高出板平面部分）
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（2）、冲裁件的精度
关于冲裁件的精度问题，主要表现在以下三个方面：
（a）、弯拱：从冲裁过程的受力与变形分析中得知，材料受到弯曲力偶的作用， 因而冲裁件会有弯拱出现，严重的会看到明显的挠度存在。
一般预防弯拱的错施是：对于冲孔件，在模具结构上增设压料扳；若是落料件，则在凹模孔中加顶料板。
弯拱的深度即弯拱挠度取决于材料的特性。容易弯曲变形的材料、加工硬化指数大的材料，其弯拱较大。另外，间隙愈大，弯拱也愈大。
（b）、尺寸精度：冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公称尺寸之差，差值愈小，表明尺寸精度愈高。除了模具制造偏差外，这个差值主要是指冲裁件相对于模具尺寸的偏差。比如，冲裁时所得到的外径尺寸，如果与凹模孔径尺寸相同，则认为其尺寸精度好。但实际上工件的外径与凹模孔径尺寸往往有百分之几毫米的偏差。这是因冲裁后的