冲裁模具间隙

2.2.1间隙对冲裁件尺寸精度的影响

冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于 凸模或 凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。

冲裁件相对于 凸 、凹模尺寸的偏差，主要是制件从凹模推出 (落料件)或从 凸模上 卸下(冲孔件 )时， 因材料 所受的挤压变形、纤维伸长、 穹弯等 产生弹性恢复而造成的。偏差 值可能 是正的，也可能是负的。影响这个偏差值的因素有： 凸 、凹模间隙，材料性质，工件形状与尺寸。其中主要因素是 凸 、凹模间隙值。当凸 凹模间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁结束后， 因材料 的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体方向收缩，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径 (图2.2.1)。图中曲线与δ＝０的横轴交点表明制件

尺寸与模具尺寸完全一样。当间隙较小时，由于材料受 凸 、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。尺寸变化量的大小与材料性质、厚度、轧制方向等因素有关。材料性质直接决定了材料在冲裁过程中的弹性变形量。软钢的弹性变形量较小，冲裁后的弹性恢复也就小；硬钢的 弹性恢复量较大。上述因素的影响是在一定的模具制造精度这个前提下讨论的。若模具刃口制造精度低，则冲裁件的 制造精度也就无法保证。所以， 凸 、凹模刃口的制造公差一定要按工件的尺寸要求来决定。此外，模具的结构形式及定位方式对孔的定位尺寸精度也有较大的影响，这将在模具结构中阐述。冲模制造精度与冲裁件精度之间的关系见表 2.2.1。

2.2.2 间隙对模具寿命的影响

模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是影响模具寿命诸因素中最主要的因素之一。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间 ，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利。 而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并减缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命

2.2.3 间隙对冲裁工艺力的影响

随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的 5～２０％左右时，冲裁力的降低不超过5～１０％。间隙对卸料力、 推件力 的影响比较显著。间隙增大后，从 凸模上 卸料和从凹模里推出零件都省力，当单边间隙达到材料厚度的 15～25%左右时卸料力几乎为零。但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、 顶件力 迅速增大。

2.2.4 间隙值的确定

由以上分析可见，凸 、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求、所需冲裁力小、模具寿命高。但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个 适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙 cmin，最大值称为最大合理间隙cmax。考虑到模具在使用过程 中的磨损使间隙增大， 故设计 与制造新模具时要采用最小合理间隙值 cmin。确定合理间隙的方法有理论确定法与经验确定法

( 一 )理论确定法

理论确定法的主要依据是保证上下裂纹会合，以便获得良好的断面。图 2.2.2所示为冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态。

 图 2.2.2冲裁过程中产生裂纹的瞬时状态

根据图中三角形 ABC的关系可求得间隙值c为：

c =( t - h0 ) tanβ = t (1-h0/t) tanβ

式中， h０—— 凸 模切入深度；β——最大剪应力方向与垂线方向的夹角。从上式看出，间隙 c与材料厚度t、相对切入深度h0／t以及裂纹方向β有关。而h０与β又与材料性质有关，材料愈硬， h0／t愈小。因此影响间隙值的主要因素是材料性质 和厚度。材料愈硬愈厚，所需合理间隙值越大。表 2.2.2为常用冲压材料的h０／t与β的近似值。由于理论计算方法在生产中使用不方便，故目前间隙值的确定广泛使用的是经验公式与图表。

(二)经验确定法

根据近年来的研究与使用经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度、断面垂直度要求 高的制件应选用较小间隙值，对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大间隙值。其值可按下列经验公式和实用间隙表选用：

软材料：t＜ 1 mm, c= 〔 3% ~ 4% 〕t

t = 1 ~ 3mm, c = (5% ~8%)t

t = 3 ~ 5mm ,c =(8% ~10%)t

硬材料 ： t ＜1mm,c = ( 4% ~5% )t

t = 1 ~ 3mm, c = ( 6% ~8% )

t = 3 ~ 8mm, c = ( 8% ~ 13%)