插件怎么算产量看这里!冷冲模具教程（五）

第三节布局

一、空白布局

定义排泄：在板、皮带或带材上放置冲裁零件的方法称为排泄。

在冲压零件的成本中，材料费用约占 60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。

如，我设计制造的这个屏蔽罩零件，出厂价为0.5元，产量为200万件。其成本中的模具制造成本为8万元，算下来每个零件的模具制造成本为0.04元。所以模具制造成本在一个冲裁零件的成本中只占很小的比例。而冲裁件的制作材料才是冲压零件成本中所占比例最大的。还有这个MOTO的手机接插件，是在镍带上镀了金的，如果材料利用率低了，不只浪费镍带更可惜的是对金的浪费。

制件的排样与材料的利用率有密切的关系。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率。合理的排样是降低成本和保证冲件质量及模具寿命的有效措施。

排样的目的：在有限的材料面积上冲出最多数量的制件（废料最少）。

排样的原则：

1） 提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件形状。）

2） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。

3） 模具结构简单，寿命长。

4） 保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。（见教材的11页。排样时既要保证材料利用率又要保证合理的塑性应变比，同时保证板料的纤维方向有利于冲压变形。轧制的扳料是各向异性的，顺着纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。）

见图2-11

比如：a图材料利用率最低，首先宽度方向相对于b、d两种排样方式要宽，而且a图17毫米之内可以冲压两个零件，而b、d图12毫米和10毫米之内就可以完成两个零件的冲压。所以相比之下，a图的排样方法最浪费材料。

提问：c图排样方法所用条料宽度比b图宽，但是为什么材料利用率比b图高？

排样的分类：

从废料角度来分：可以分为有废料排样、少废料排样和无废料排样。

如图：

见CAD图LX-078-1864

提问：哪种是有废料、哪种是无废料排样？

哪种材料利用率低？

有废料排样冲裁件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂、尺寸精度要求较高的冲裁件。因为冲件的形状、尺寸都是有模具保证，所以不仅精度高，而且冲件的形状复杂程度不受条料限制。

少废料排样材料利用率较高，但是由于只沿冲件部分轮廓切断或冲裁，所以冲件部分精度和形状要由条料保证，所以其只适合精度要求不高的零件冲裁。

无废料排样材料利用率最高，但是其对冲裁件的形状有太大的限制。

采用少、无废料排样可以简化模具结构，减少冲裁力。但是，因为条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单面受力，不但会加剧模具磨损（冲裁力没有分散，全部集中在单边冲裁上，使剪切应力增大，故增加了模具与材料的磨损。），降低模具寿命，而且直接影响冲裁件的断面质量。（无须切边的一面由于凸、凹模之间没有剪切应力，故端面不会受到凸、凹模具的挤压，而冲裁面由于冲裁力的增大，使端面的挤压应力增大，从而增大材料与凸、凹模的磨损，所以断面质量不仅与无冲裁端面不一致而且容易出现毛刺。）

从制件排列形式来分，可分为直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭边六种。

直排法：用于简单几何形状（方形、圆形、矩形）的冲裁件。

斜排法：用于T形、L形、S形、十字形、椭圆形冲件

对排法又分为直对排法和斜对排法。

直对排法用于T形、山形、梯形、三角形、半圆形的冲件。

斜对排法用于材料利用率比直对排法高时的情况。

混合排法用于材料和厚度都相同的两种以上的冲件。

多排法用于大批生产中 尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形冲件。

冲裁搭边大批生产中用于小的窄冲件（表针及类似的冲件）或带料的连续拉深。此种排样方式在完成冲裁后，会专门制造出一种模具对工艺搭边进行切除。使所有零件实现分离。提问：这种用于切除的模具称之为什么模具？

举例：公司的MOTO电池接插件。

二、工艺废料的确定

1、搭边

排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘之间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边虽然是在冲压工艺中起了很大的作用，但是它始终是属于废料，也就是我们所说的工艺废料。

搭边值要合理确定，搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，材料虽然利用率虽然高。但是过小的搭边会使条料的强度和刚度不够，在冲裁过程中容易翘曲（提问：为什么？f=μN）或被拉断（同等材料壁厚越厚肯定抵抗变形能力越强。），不仅会增大毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。（解释：受力不均匀容易使凸模的下行轨迹发生改变与垂直运动轨迹出现夹角而使凸凹模发生碰撞，出现崩刃现象。）。另外，搭边值过小时，条料在送料过程中由于刚度不足，容易出现条料中的冲件和搭边之间出现错位，使条料不能准确就位，而出现零件精度误差，甚至报废。

搭边值一般都由经验确定，每个模具厂一般都有自己比较固定的产品和相应的用料，因此也有比较行之有效的一套搭边值经验值。

具体见表2-8

搭边值的大小与以下因素有关：

1） 材料的力学性能 软材料、脆材料，搭边值要大一点，硬材料，搭边值要小一些。（提问：为什么？）

2） 材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大。（提问：为什么？）

3） 零件的形状和尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。

4） 排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边值。

5） 卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边值要小一些。（提问：何为弹性卸料？何为刚性卸料？为什么？弹性卸料，卸料板装在上模和下模，用弹簧或橡皮的弹力来卸料，卸料力较小，但冲压时兼起压料的作用，故多用于冲裁薄料及表面平面度要求高的零件。刚性卸料，卸料板用螺钉、销钉固定在下模的凹模工作面上，卸料板能承受较大的卸料力，但冲压时不起压料作用，可以起导料作用，故多用于冲裁材料较厚、表面平面度要求不高的零件。）

2.送料步距和条料宽度的确定。

提问：什么是送料步距？

排样方案和搭边数值确定以后就可以确定送料步距和条料宽度。

（1）送料步距

条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）。

每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。（为什么？因为排样方式的不同，请看图2-11。）

步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。

S=D+a1

式中D—平行于送料方向的冲裁件宽度；

a1—冲裁件之间的搭边值。

提问：冲裁排样方式为无废料排样时，冲裁件的步距为多少？

举例：LX-110-1864步距的确定过程！

送料步距的控制方式：挡料。

A:挡料销，在模具中用于控制条料或卷料送进距离的定位销件。挡料销分为：固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销三类。（解释）

B:侧刃，在级进模中，由于模具是连续不断的生产，不可能由人工完成送料。所以必须实现送料步距的自动控制。因此，在条料的侧边冲切一定形状缺口的凸模，称为侧刃。（

）侧刃一般适合用于送料精度和生产率要求高的场合，但是其缺点是增加了材料消耗和冲裁力。

侧刃分为成形侧刃和矩形侧刃。矩形侧刃，其结构和制造都较简单，但刃口尖角磨损后，在条料被冲去的一边会产生毛刺，影响送料精度。成形侧刃，产生的毛刺在条料侧边的凹进处，可以克服上述缺点，但制造困难，冲裁废料较多。

导料板：确定冲压加工中条料沿直线方向正确前进的定位零件。

提问：为什么要设置导料板？

导料板的作用：除了对条料的前进方向进行导向和与侧刃配合完成定距以外，还可以对凹模镶件进行固定，防止其在冲裁过程中随凸模一起运动而导致加工无法正常进行甚至出现模具打烂等不良情况。（解释）

（2）条料宽度

条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。

有侧压装置时条料的宽度：

条料宽度： B 0 –Δ=(Dmax+2a) 0 –Δ

导料板间的距离： B0=B+Z= Dmax+2a+C

无侧压装置时条料的宽度：

条料宽度：B 0 –Δ=(Dmax+2a+C) 0 –Δ

导料板间的距离： B0=B+C= Dmax+2a+2C

式中：B—条料宽度（mm）

Dmax—冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）

a— 侧搭边值

C—导料板与最宽条料之间的间隙。

Δ—条料宽度的单向公差

有定距侧刃时条料的宽度：

条料宽度：B 0 –Δ=(Dmax+2a+nb1) 0 –Δ

式中 n—侧刃数

b1—侧刃冲切的料边宽度。

因为侧刃只有单双向之分，所以这里的n最大只能取2。

（3） 材料利用率

定义：制件的实际面积与条料或板料面积之比称为材料利用率，一般用η表示。

1、通用计算法

通用计算法中采用一个步距的条料面积与此单位面积内所得到的制件面积的百分比来表示：

η= A0/A×100%

其中A0—一个步距内冲裁件的总面积

A—一个步距的条料面积

提问哦：a. A0是否包括在冲裁件冲出的废料面积？比如一个方形落料件上有个圆孔，那A0是否包括圆孔的面积？

b.如果一个步距内冲出几个零件，那A0应该这么计算？

c.A怎么计算？教材计算公式中的L代表什么？

d.提高材料利用率说道底就是将什么废料减到最小？

第四节 冲裁力和压力中心的确定。

一、冲压力

定义：在冲裁压模具中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。

1.冲裁力的计算

冲裁力是冲裁过程中材料对凸模的抵抗力称为冲裁力。（注意：我写的这个定义与书上的定义有所区别。）

它是选择压力机与校核模具强度的一个重要依据。（解释，见16页，表1-8）

冲裁力是随凸模的行程而不断变化的。（见大学教材图3-6，图释。）

冲裁力的直接影响因素有板料的力学性能、厚度与冲裁件的轮廓周长。但是，冲裁间隙、刃口锋利程度、冲裁速度、润滑情况等也对冲裁力有较大影响。综合考虑上述影响因素，平刃口的冲裁力可按下式计算：

F=KLδτ

式中F—冲裁力（N）

K—系数，通常取1.3

L—冲裁件周边长度（mm）

δ—材料厚度（mm）

τ—抗剪强度（MPa）

提问：冲裁力F为什么可以通过这个公式来计算？

2．降低冲裁力的措施

当现场冲压设备的吨位不能满足冲裁力的要求时，或者虽然满足但需要减少冲击振动和噪声时，可采用斜刃冲裁、阶梯冲裁和加热冲裁等方法。

（1）斜刃冲裁

a) 斜刃落料； b)斜刃冲孔； c)梯形布置冲头

提问：为什么斜刃冲裁可以降低冲裁力？

原理与剪床一致！见教材第15页

为了得到平整的制件，斜刃开设的方向性是斜刃冲压的核心。落料时，斜刃应开设在凹模上，凸模为平刃；冲孔时，凸模为斜刃，凹模为平刃。（提问：为什么？）除此之外，斜刃开设还应保持平衡和对称。（提问：为什么？）

（2）阶梯冲裁

在同一副模具上将多个凸模做成不同的高度，如做成阶梯形式，便可分散全部凸模同时压下时的冲裁力，从而降低冲裁力，减少冲击振动。（提问：怎么理解这句话？）

由于是先后冲裁，所以设计时应特别注意平衡和金属的流动方向。比如图c应该先对中间的大孔进行冲裁，然后，旁边两个小孔同时冲裁。如果先冲出两个小孔，再冲大孔，那小孔周边的金属材料很容易被大孔凸模拉入凹模中，从而使两个小孔变形。另外两个小孔如果不同时进行冲裁，会造成模具压力中心与压力机滑块主轴线不重合，而使滑块受偏心载荷！

冲裁的高度请将教材上的内容勾下来！

阶梯冲裁时，应该以冲裁过程中冲裁力最大层的冲裁力之和作为选择压力机的依据。

其余见教材！

第三章 冲裁模具的结构及设计

冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备。

教材对冷冲模具的定义：冲压时，在一组上、下模（凸模、凹模）间送入材料，通过压力机施力，可得到所需的尺寸和形状的制件。

注意：在冷冲模具中一般都是凸模安装在上模，而凹模安装在下模。因此一般说到上模一般是指凸模，而提到下模一般是指凹模。但在有时由于零件结构的特殊，或者工艺的特殊要求会将凸模装在下模。此时，这种结构的模具称为倒装模具。

提问：冲裁的概念？

冲裁是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生分离的一种冲压加工工序。

冲裁模具就是冲裁工序中使用的一种特殊的工艺装备。

冲压零件的质量好坏和精度高低，主要决定于冲裁模具的质量和精度。

提问：冲裁件的质量主要通过哪三个指标来衡量？

断面质量、尺寸精度和形状误差。这三个方面都是由模具来保证。所以模具质量和精度越高，冲裁件的质量和精度越高。