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作者：曾斌,张文琼,肖书浩、等编

出版社：电子工业出版社

出版时间：2015-02-01

书籍编号：30468068

ISBN：9787121250989

正文语种：中文

字数：271788

版次：1

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：模具设计与制造

作者：曾斌　张文琼　肖书浩　等

ISBN：9787121250989

版权所有 · 侵权必究

前言

随着汽车制造业的发展与塑料产品的需求不断增强，模具设计与制造行业的发展日新月异。新的设计理念、新的制造技术不断得到应用。有限元分析应用在模具的优化设计中，使模具设计更合理。特种加工的技术使模具制造空间更大。本书在介绍模具设计的常规手段及模具制造工艺的同时，对模具设计的新方法及模具制造新工艺也做了充分介绍。

本书共分14章：第1～6章介绍冷冲压模具设计及应用eta/DYNFORM进行冲压模具优化设计；第7～9章介绍塑料注射模具及其他塑料模具设计；第10章为塑料成型模流分析，应用C-MOLD的Process Solution对塑料模具进行模拟分析；第11～14章介绍模具制造工艺及模具的特种加工技术。

在本书的编写过程中，作者力求体现应用型本科教育的性质、任务和培养目标，坚持“以就业为导向、以能力培养为本位”的原则，突出教材的实用性、适用性和先进性。本书从培养应用型、实用型本科人才的目的出发，采用案例配合的教学方法，深入浅出、循序渐进地引导读者学习和掌握本课程的知识点。每章后面均附有习题与思考题，可供读者自我测试之用。

本书实例中所用到的一些人名、通信地址和电话号码均为虚构，若有雷同，实属巧合。

本书由曾斌、张文琼、肖书浩、李平、严小黑、熊小琴、李婷、曾真、周严、吴修玉、王文艺、张美林、王伟艺编写。参加本书编写的肖文完成了表格及部分图片的绘制，在此一并致谢。

由于作者水平所限，书中疏漏和错误之处在所难免，欢迎广大读者提出宝贵意见。

曾 斌

第1篇 冷冲压模具设计

第1章 冷冲压模具

冲压——是指在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力的加工方法。

冲压模具——是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊的工艺装备，也称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。

在冲压零件的生产中，合理的冲压成型工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。

1.冲压工艺分类

冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成型工序两类。

分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限σ_b以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有剪裁和冲裁等。

成型工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限σ_s，但未达到强度极限σ_b，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成型工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率及生产成本等与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类。

1）根据工艺性质分类

（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具，如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

（2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。

（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

（4）成型模 是将毛坯或半成品工件按凸、凹模的形状直接复制成型，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具，如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成型模、翻边模、整形模等。

2）根据工序组合程度分类

（1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。

（2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

（3）级进模（也称连续模）

在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

2.冷冲压模具设计的内容及步骤

1）冷冲压模具设计的内容

冷冲压模具设计分课程设计和毕业设计两种形式。课程设计通常在学完冷冲压模具设计课程后进行，时间为1～2周，一般以设计较为简单的、具有典型结构的中小型模具为主，要求学生独立完成模具装配图一张，工作零件图3～5张，设计计算说明书一份。

2）冷冲压模具设计步骤

（1）分析冲压件的工艺性。

根据设计题目的要求，分析冲压件成型的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。如果发现冲压件工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可修改。

（2）制订冲压件工艺方案。

在分析了冲压件的工艺性后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案（包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式），从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。

（3）确定毛坯形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。

在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。

（4）确定冲模类型及结构形式

根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构形式，并绘制模具结构草图。

（5）进行必要的工艺计算。

① 计算毛坯尺寸，以便在最经济的原则下进行排样和合理使用材料。

② 计算冲压力（包括冲裁力、弯曲力、拉深力、卸料力、推件力、压边力等），以便选择压力机。

③ 计算模具压力中心，防止模具因受偏心负荷作用影响模具精度和寿命。

④ 计算或估算模具各主要零件（凹模、凸模固定板、垫板、凸模）的外形尺寸，以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。

⑤ 确定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸。

⑥ 对于拉深模，要计算是否采用压边圈，并计算拉深次数、半成品的尺寸和各中间工序模具的尺寸分配等。

（6）选择压力机。

压力机的选择是模具设计的一项重要内容，设计模具时，必须把所选取用的压力机的类型、型号、规格确定下来。

压力机型号的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。选用曲柄压力机时，必须满足以下要求。

① 压力机的公称压力Fg必须大于冲压计算的总压力F，即

② 压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，即

式中 H_max、H_min——分别为压力机的最大、最小装模高度（mm）；

H_m——模具闭合高度（mm）。

当多副模具联合安装到一台压力机上时，多副模具应有同一个闭合高度。

③ 压力机的滑块行程必须满足冲压件的成型要求。对于拉深工艺，为了便于放料和取料，其行程必须大于拉深件高度的2～2.5倍。

④ 为了便于安装模具，压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸，一般每边要大50～70mm。台面上的孔应保证冲压件或废料能漏下。

（7）绘制模具总图和非标准零件图。

根据上述分析、计算及方案论证后，绘制模具总装配图及零件图。

（8）编写设计计算说明书。

（9）设计总结及答辩。

3.冷冲压模具设计应注意的问题

冷冲压模具设计的整个过程是从分析总体方案开始到完成全部技术设计，这期间要经过计算、绘图、修改等步骤。在设计过程中应注意以下问题。

1）合理选择模具结构

根据零件图样及技术要求，结合生产实际情况，提出模具结构方案，分析、比较、选择最佳结构。

2）采用标准零部件

应尽量选用国家标准件及工厂冲模标准件。使模具设计典型化及制造简单化，缩短设计制造周期，降低成本。

3）其他

（1）定位销的用法。

冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径相近，不能太细，每个模具上只需两个销钉，其长度勿太长，其进入模体长度是直径的2～2.5倍。

（2）螺钉用法。

固定螺钉拧入模体的深度勿太深。拧入铸铁件的深度是螺钉直径的2～2.5倍，拧入一般钢件的深度是螺钉直径的1.5～2倍。

（3）打标记。

铸件模板要设计出加工、定位及打印编号的凸台。

（4）对导柱、导套的要求。

模具完全对称时，两导柱的导向直径不宜设计为相等，避免合模时误装方向而损坏模具刃口。导套长度的选取应保证开始工作时导柱进入导套10～15mm。

（5）取放制件方便。

设计拉深模时，所选设备的行程应是拉深深度（即拉深件高度）的2～2.5倍。

4.冷冲压模具的成本分析

在冷冲压模具设计中，常常要提到模具成本问题，即经济性。所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。在冲压生产中，既要保证产品质量，完成所需的产品数量，又要降低模具的制造费用，这样才能使整个冷冲压的成本得到降低。

在模具设计中，主要考虑的问题是如何降低模具的制造成本。因为产品的成本不仅与材料费（包括原材料费、外购件费）、加工费（包括工人工资、能源消耗、设备折旧费、车间经费等）有关，而且与模具费有关。一副模具少则几万，多则上百万，所以必须采取有效措施降低制造成本。

1）小批生产中的成本问题

试制和小批量冲压生产中，降低模具费是降低成本的有效措施。除制件质量要求严格，必须采用价高的正规模具外，一般采用工序分散的工艺方案。选择结构简单、制造快且价格低廉的简易模具，用焊接、机械加工及钣金等方法制成，这样可降低成本。

2）工艺合理化

冲压生产中，工艺合理是降低成本的有力手段。由于工艺的合理化能降低模具费，节约加工工时，降低材料费，所以必然降低零件总成本。

在制定工艺时，工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于零件的批量、结构（形状）、质量要求、工艺特点等。一般情况下，大批量生产时应尽量把工序集中起来，采用复合模或级进模进行冲压，很小的零件采用复合或连续冲压加工，既能提高生产率，也能安全生产。而小批量生产时，则以采用单工序模分散冲压为宜。

根据实践经验，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，对于复合模，一般为2～3个工序，最多4个工序，对于级进模，集中的工序可以多些。

3）多个工件同时形成

产量较大时，采用多件同时冲压，可使模具费、材料费和加工费降低，同时有利于成型表面所受拉力均匀化。

4）冲压过程的自动化及高速化

从安全和降低成本两方面来看，自动化生产将成为冲压加工的发展方向，今后不仅大批量生产中采用自动化，在小批量生产中也可采用自动化。在大批量生产中采用自动化时，虽然模具费用较高，但生产率高，产量大，分摊到每个工件上的模具折旧费和加工费比单件小批量生产时要低。从生产安全性考虑，在小批量多品种生产中采用自动化也是可取的，但自动化的经济性问题急待研究。

5）提高材料利用率，降低材料费

在冲压生产中，工件的原材料费占制造成本的60%左右，所以节约原材料、利用废料具有非常重要的意义。提高材料利用率是降低冲压制件成本的重要措施之一。特别是材料单价高的工件，此点尤为重要。

降低材料费的方法如下。

（1）在满足零件强度和使用要求的情况下，减少材料厚度。

（2）降低材料单价。

（3）改进毛坯形状，合理排样。

（4）减少搭边，采用少废料或无废料排样。

（5）由单列排样改为多列排样。

（6）多件同时成型，成型后再切开。

（7）组合排样。

（8）利用废料。

6）节约模具费

模具费在工件制造成本中占有一定比例。对于小批量生产，采用简易模具，因其结构简单、制造快速、价廉，所以能降低模具费，从而降低工件制造成本。

在大批量生产中，应尽量采用高效率、长寿命的级进冲模及硬质合金冲模。硬质合金冲模的刃磨寿命和总寿命比钢模具大得多。总寿命为钢模具的20～40倍，而模具制造费用仅为钢模具的2～4倍。

而对于中批量生产，首先应尽量使冲模标准化，大力发展冲模标准件的品种，推广冲模典型结构，最大限度地缩短冲模设计与制造周期。

5.模具装配图设计

图纸幅面尺寸按国家标准的有关规定选用，并按规定画出图框，最小图幅为A4。

1）总图

模具视图主要用来表达模具的主要结构形状、工作原理及零件的装配关系。视图的数量一般为主视图和俯视图两个，必要时可以加绘辅助视图；视图的表达方法以剖视为主，以表达清楚模具的内部组成和装配关系。主视图应画模具闭合时的工作状态，而不能将上模与下模分开来画。主视图的布置一般情况下应与模具的工作状态一致。

图面右下角是标题栏。标题栏上方绘出明细表。图面右上角画出用该套模具生产出来的制件形状尺寸图，其下面画出制件排样图。

（1）标题栏。

装配图的标题栏和明细表的格式按有关标准绘制。目前无统一规定，可采用图1-1所示的格式。

（2）明细表。

明细表中的件号自下往上编，从1开始为下模板，接着按冲压标准件、非标准件的顺序编写序号，同类零件应排在一起。在备注栏中，标出材料热处理要求及其他要求。标题栏与明细表格式尺寸均符合国标要求。

图1-1

2）制件图及排样图

制件图严格按比例画出，其方向应与冲压方向一致，复杂制件图不能按冲压方向画出时须用箭头注明。

（1）在制件图右下方注明名称、材料及料厚；若制件图比例与总图比例不一致时，应标出比例。

（2）排样图的布置应与送料方向一致，否则须用箭头注明；排样图中应标明料宽、搭边值和进距；简单工序可不画排样图。

（3）制件图或排样图上应注明制件在冲模中的位置（冲模和制件中心线一致时不注）。

3）尺寸标注

主视图上标注如下尺寸。

（1）注明轮廓尺寸、安装尺寸及配合尺寸。

（2）注明封闭高度尺寸。

（3）带导柱的模具最好剖出导柱、固定螺钉、销钉等，同类型零件至少剖出一个。

（4）带斜锲的模具应标出滑块行程尺寸。

俯视图上应标注的尺寸。

（1）在图上用双点画线画出条料宽度及用箭头表示出送料方向。

（2）与本模具有相配的附件时（如打料杆、推件器等），应标出装配位置尺寸。

习题与思考题

1.1 什么是冲压模具?根据工艺性质可以分为哪几类?

1.2 试简述冷冲压模具设计步骤?

1.3 选用曲柄压力机时，必须满足什么要求?

1.4 冷冲压模具在设计过程中应注意什么问题?

1.5 冷冲压模具制造成本降低材料费的方法有哪些?

第2章 冲裁

分离工序（广义冲裁）包括落料、冲孔、切断、切边、剖切、切口、整修等，其中冲裁（落料、冲孔）应用最多。生产实际中往往对冲裁与广义冲裁不加区分。

冲裁得到的制件可以是最终零件，也可以作为弯曲、拉深、成型等其他工序的坯料、工序件、半成品。

2.1 冲裁变形过程

如图2-1所示，冲裁要用到的凸模1（实体）与凹模2（型孔）工作部分（刃口）的水平投影轮廓按所需制件轮廓形状制造，但尺寸有微小差别（要有一定间隙）。当压力机滑块把凸模推下时，板料就受到凸、凹模的剪切作用而沿一定的轮廓互相分离。

图2-1 普通冲裁示意图

2.1.1 冲裁变形的3个阶段

板料的分离是瞬间完成的，冲裁变形过程大致可分成3个阶段，如图2-2所示。

图2-2 冲裁时板料的变形过程

1）弹性变形阶段

当凸模开始接触板料并下压时，板料发生弹性压缩和弯曲。板料略有挤入凹模洞口的现象。此时，以凹模刃口轮廓为界，轮廓内的板料向下弯拱，轮廓外的板料则上翘。凸、凹模间隙愈大，弯拱和上翘愈严重。随着凸模继续下压，直到材料内的应力达到弹性极限，弹性变形阶段结束，进入塑性变形阶段。

2）塑性变形阶段

当板料的应力达到屈服点，板料进入塑性变形阶段。凸模切入板料，板料被挤入凹模洞口。在剪切面的边缘，由于存在凸、凹模间隙而引起弯曲和拉深作用，从而形成塌角面。同时，由于剪切变形，在切断面上形成光亮且与板面垂直的断面。随着凸模的继续下压，应力不断加大，直到应力达到板料抗剪强度，塑性变形阶段结束。

3）断裂分离阶段

当板料的应力达到抗剪强度后，凸模继续下压，凸、凹模刃口附近产生微裂纹不断向板料内部扩展。当上、下裂纹重合时，板料便实现了分离。由于拉断，结果断面上形成一个粗糙的区域。凸模继续下行，已分离的材料克服摩擦阻力，从板料中推出，完成整个冲裁过程。

2.1.2 冲裁变形区及受力

由上述冲裁变形过程的分析可知，冲裁过程的变形是很复杂的。冲裁变形以凸、凹模刃口连线为中心而形成的纺锤形区域为最大，如图2-3（a）所示，即从模具刃口向板料中心变形区逐步扩大。凸模挤入材料一定深度后，变形区域也同样按纺锤形区域来考虑，但变形区被此前已变形并加工硬化的区域所包围，如图2-3（b）所示。其变形性质是以塑性剪切变形为主，还伴随有拉深、弯曲与横向挤压等变形。

图2-3 冲裁变形区

无压边装置的冲裁过程中，板料所受外力如图2-4所示，其中：

P₁，P₂——凸、凹模对板料的垂直作用力；

P₃，P₄——凸、凹模对板料的侧压力；

μP₁，μP₂——凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般在间隙合理或偏小的情况下指向模具的刃口；

μP₃，μP₄——凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。

由图2-4可知，板料由于受到模具表面的力偶作用而弯曲上翘，使模具表面和板料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，接触面宽度为板厚的0.2～0.4倍，且此垂直压力的分布并不均匀，随着向模具刃口的逼近而急剧增大。

由于冲裁时板料弯曲的影响，其变形区的应力状态是复杂的，且与变形过程有关。冲裁应力状态图如图2-5所示，它是无压边装置冲裁过程中塑性变形阶段变形区的应力状态，其中：

A点（凸模侧面）——σ₁为板料弯曲与凸模侧压力引起的径向压应力，切向应力σ₂为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力，σ₃为凸模下压引起的轴向拉应力。

B点（凸模端面）——凸模下压及板料弯曲引起的三向压应力。

C点（切割区中部）——σ₁为板料受拉深而产生的拉应力，σ₃为板料受挤压而产生的压应力。

D点（凹模端面）——σ₁、σ₂分别为板料弯曲引起的径向拉应力和切向拉应力，σ₃为凹模挤压板料产生的轴向压应力。

E点（凹模侧面）——σ₁、σ₂为板料弯曲引起的拉应力与凹模侧压力引起的压应力的合成应力，该合成应力是拉应力还是压应力与间隙大小有关，一般为拉应力；σ₃为凸模下压引起的轴向拉应力。

图2-4 板料所受外力

图2-5 冲裁应力状态图

2.1.3 冲裁断面的4个特征区

由于冲裁变形的特点，冲裁断面可明显分成4个特征区，即塌角带、光亮带、断裂带和毛刺，如图2-6所示。

塌角带产生在板料不与凸模或凹模相接触的一面，它是由于板料受弯曲、拉深作用而形成的。材料塑性愈好，凸、凹模之间间隙愈大，形成的塌角也愈大。

光亮带是由于板料塑性剪切变形所形成的，光亮带表面光洁且垂直于板平面。凸、凹模之间的间隙愈小，材料塑性愈好，所形成的光亮带高度愈高。

断裂带是由冲裁时所产生的裂纹扩张形成的。断裂带表面粗糙，并带有3°～6°的斜度。材料塑性愈差，凸、凹模之间间隙愈大，则断裂带高度愈高、斜度愈大。

毛刺的形成是由于板料塑性变形阶段后期在凸模和凹模刃口附近产生裂纹，由于刃口正面材料被压缩，刃尖部分为高静水压应力状态，使裂纹的起点不会在刃尖处发生，而会在刃口侧面距刃尖不远的地方产生，裂纹的产生点和刃尖的距离成为毛刺的高度。刃尖磨损，刃尖部分高静水压应力区域范围变大，裂纹产生点和刃尖的距离也变大，毛刺高度必然增大，所以普通冲裁产生毛刺是不可避免的，如图2-7所示。

综上所述，冲裁件的断面不是很整齐的，仅光亮带一段是柱体。若忽略弹性变形的影响，则孔的光亮带柱体尺寸约等于凸模尺寸，而落料件光亮带的柱体尺寸约等于凹模尺寸，由此可得出以下重要的关系式：

这是计算凸、凹模刃口尺寸的重要依据。

图2-6 冲裁件的断面状况

图2-7 刃口磨损对裂纹产生点的影响

2.2 冲裁件的质量分析及控制

衡量冲裁件的质量主要有4个方面：尺寸精度、形状误差、断面质量和毛刺高度。

2.2.1 尺寸精度

冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如冲模的制造精度、材料性质、模具结构、冲裁间隙和冲裁件形状等。

1.冲模的制造精度

可以说，冲裁件的尺寸精度直接由冲模的制造精度所决定。冲模精度愈高，冲裁件尺寸精度愈高。一般情况下，冲裁件所能达到的精度比冲模精度低1～3级。模具制造精度与冲裁件精度的关系见表2-1。

表2-1 模具制造精度与冲裁件精度的关系

2.材料性质及模具结构

由于冲裁过程中材料会产生一定的弹性变形，因此冲裁件会产生“回弹”现象。使冲孔件与凸模、落料件与凹模尺寸不符，从而影响其精度。一般地讲，比较软的材料，弹性变形量小，冲裁后的“回弹”值也小，因而制件精度较高。反之，硬的材料的情况与此正好相反。

同种材料在模具结构上增设压料板及顶件器，如图2-8所示，冲裁后的“回弹”值也会减小，制件精度相应提高。

3.冲裁间隙

冲裁间隙对冲裁件的尺寸精度也有一定影响。在冲裁过程中，当间隙适当时，板料的变形区在比较纯的剪切作用下分离；当间隙过大时，板料除受剪切外，还产生较大的拉深与弯曲变形；当间隙过小时，剪切外板料还会受到较大的挤压作用。因此，间隙合理时，冲孔件最接近凸模尺寸，落料件最接近凹模尺寸；间隙偏大，冲孔件尺寸会大于凸模尺寸，落料件尺寸会小于凹模尺寸；间隙过小，冲孔件尺寸会小于凸模尺寸，落料件尺寸会大于凹模尺寸。如图2-9、图2-10所示，冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响还和板料的轧制方向有关。

图2-8 弯拱及预防措施

图2-9 冲裁间隙对冲孔尺寸精度的影响

图2-10 冲裁间隙对落料尺寸精度的影响

4.冲裁件的形状

冲裁件的形状愈简单，其冲裁精度愈高。这主要是因为对形状简单的冲裁件，其冲模的加工精度愈容易保证。

总之，提高冲裁件尺寸精度的最直接措施就是提高冲模的制造精度。当然，合理的模具结构也是保证冲模制造精度和直接提高冲裁件尺寸精度的主要措施之一。

2.2.2 形状误差

由2.2.1节对冲裁变形区及受力分析得知，材料在冲裁过程中会受到弯曲力偶的作用，因此冲裁件会出现弯拱现象，如图2-8（a）所示。

加工硬化指数大的材料，弯拱较大。凹模间隙愈大，弯拱也愈大。

预防和减少弯拱的措施：对于冲孔件，在模具结构上增设压料板；对于落料件，则在凹模孔中加顶件板如图2-8（b）、（c）所示。

2.2.3 断面质量

在2.1.3节中已阐明，同种材料，对断面质量起决定作用的是冲裁间隙。这是因为当间隙过大时，如图2-11（a）所示，凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹向里移动一个距离，板料受拉深弯曲的作用加大，光亮带高度缩短，断裂带高度增加，斜度也加大；当间隙过小，如图2-11（b）所示，凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹向外移动一个距离，上、下裂纹不重合，产生第二次剪切，从而在剪切面上形成第二光亮带，在光亮带与第二光亮带之间夹有残留的断裂带；当间隙适中时，如图2-11（c）所示，凸模与凹模产生的裂纹接近重合，所得冲裁件断面有一较小的塌角带和正常且与板面垂直的光亮带，其断裂带虽然也粗糙但比较平坦，斜度也不大。

当然希望得到塌角带、断裂带小且光亮带长的冲裁断面，但结合控制毛刺和延长冲模寿命等因素综合考虑，图2-11（c）所示的断面质量才是正常合理的。

图2-11 间隙大小对制件断面质量的影响

提高断面质量的主要措施是将模具凹、凸模之间的间隙控制在合理范围内，并使间隙均匀分布。同时，对硬质材料，冲裁加工前要进行退火处理，以提高材料的塑性。还可以通过增加整修工序来提高断面质量。

2.2.4 毛刺高度

毛刺的形成原因在2.1.3节中已做分析，由分析可知，冲裁件产生微小毛刺是不可避免的。正常冲裁件允许的毛刺高度见表2-2。

表2-2 毛刺的允许高度

一般情况下，毛刺高度超过表2-2生产时的规定，即被认为是出现了不正常毛刺。不正常毛刺可分为两类：间隙毛刺和刃口磨损毛刺。

1.间隙毛刺

间隙过大与间隙过小都会使冲裁裂纹发生点偏离刃尖的距离加大，如图2-7所示，从而出现不正常毛刺。间隙过大形成的不正常毛刺称为拉断毛刺，其特征是高而厚，难以去除，出现这种情况应及时停止生产。间隙过小形成的不正常毛刺称为挤出毛刺，其特征是高而薄，这种毛刺较易去除，如有后续去毛刺工序仍可继续生产。

2.刃口磨损毛刺

冲模在冲裁一定次数后，凸、凹模刃口刃尖会磨损。刃尖磨损是产生毛刺的主要原因。凸模刃尖磨损后，如图2-12（a）所示，会在落料件上端产生毛刺；凹模刃尖磨损后，如图2-12（b）所示，会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸模和凹模刃口同时磨损后，则冲裁件上、下端分别产生毛刺。刃口磨损产生的毛刺根部很厚，并且随着磨损量的增大，毛刺会不断地增高，因此出现这种情况，应及时停止生产。

图2-12 凸模和凹模刃口磨损时的毛刺

控制刃口磨损毛刺高度的主要措施：及时刃磨模具的凹、凸模刃口；提高模具工作零件和导向零件的制作质量，以保证模具在使用中凹、凸模之间的间隙不发生变化；增加后续去毛刺工序，如滚动光饰、离心光饰等工序；对于薄而软的冲压件，可采用振

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