冲裁件结构设计

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第616页（2774字）

(一)冲裁件外形设计

设计时，落料件的外形和冲孔件的孔形应力求简单、对称，多采用圆形、矩形等规则形状(图8－52a)，尽量避免复杂形状，以便简化模具结构，使排样时废料最少。

图8－52 冲裁件外形及圆角半径

a．合理外形 b．内外圆角半径

同时，冲裁件的内、外转角处还应避免尖锐的清角，在各直线或曲线连接处设置适当的过渡圆角(图8－52b)，并且其外形和内孔的最小圆角半径可根据弯曲角度按经验公式计算，或根据使用材料参考表8－27适当选取，以便使用通用机床加工模具，并减缓刃口的磨损。

1．按经验公式计算最小圆角半径

(1)落料时：当α≥90° R₁≥(0．25～0．70)t

α＜90° R₂≥(0．50～0．90)t

(2)冲孔时：当α≥90° R₃≥(0．30～0．80)t

α＜90° R₄≥(0．60～1．00)t

其中：R₁、R₂、R₃、R₄为圆角半径(mm)；α为连接处的夹角(°)；t为板料厚度(mm)。

2．按使用材料选取最小圆角半径

常用的低碳钢、合金钢和铜及铝材料件的最小圆角半径R值如表8－27所示。

表8－27 冲裁件的最小圆角半径

3．省材料的冲裁件外形

图8－53b所示落料件为不合格设计外形，不利于制模及冲制成型。而图8－53a落料件虽可冲制，但其上排料图浪费材料，对于图中圆与圆之间的直线连接和内锐角连接，可保持其孔距不变，改变零件的外形为其下图中的圆弧曲线连接，且过渡圆角半径R≥(0．3～0．9)t，这样不仅节约材料，使材料的利用率由38%提高到79%。还使其外形美观并利于模具制造。

图8－53 冲裁件外形与节约用料

a．不合理改为合理外形 b．不合理落料件外形

(二)冲裁件外形最小尺寸设计

1．规则外形的最小尺寸

冲裁件可冲裁加工的最小尺寸，与裁件的形状、板厚及材料性能有关。采用一般冲模在软钢上所能冲出的最小尺寸：圆形零件的最小直径应等于板厚t；方形零件的最小边长应等于0．9t；矩形零件的最小短边应等于0．8t；长圆形零件两直边最小距离应等于0．7t。

2．不规则外形的最小尺寸

当冲裁零件的外形中有凸出或凹入部分(图8－54b)时，这些部位不能太窄太深，其宽度和深度应根据材料的性质按经验公式进行计算：

图8－54 冲裁件外形尺寸最小值

a．悬臂和窄槽 b．凸出和凹入

(1)软钢、黄铜等材料应使其宽度b=(1．0～1．2)t。

(2)紫铜、铝应使其宽度b=(0．8～0．9)t。

(3)高碳钢或合金钢等硬材料应取b=(1．5～2．0)t。

(4)板厚t＜1．0mm时按1．0mm考虑。

(5)悬臂和窄槽的长度最大为5b(图8－54a)。

通常，不规则外形件在悬臂和窄槽处最薄弱，其凸模和凹模应采用镶拼结构。

(三)孔距与边距最小尺寸设计

冲裁件上孔与孔之间、孔与外形边缘的尺寸不能太小，以免影响凹模强度和冲裁质量。当冲孔边缘与冲裁件外形边缘不平行时应不小于板厚t，平行时应不小于1．5t；外缘凸出或凹进尺寸距孔边应大于1．5t，如图8－55所示。

图8－55 孔距与边距的最小数值

(四)冲孔孔径最小尺寸的设计

冲裁件上冲孔孔径的尺寸不宜太小，否则极易损坏冲孔凸模。冲孔孔径的最小尺寸与孔的形状、材料性能及厚度和凸模结构有关。用一般冲模冲圆孔时，硬钢件直径要求d≥1．3t；软钢及黄铜件则要求直径d≥1．0t；铝及锌要求直径d≥0．8t。

然而，冲方孔时，硬钢要求边长b≥1．0t；软钢及黄铜要求边长b≥0．7t；铝和锌则要求边长b≥≥0．5t(其中t为板料厚度)。

各种材料的最小冲孔尺寸，可参考表8－28和表8－29。显然，若采用有导向装置的凸模，可提高凸模工作时的稳定性，冲裁件最小极限尺寸还可减小。

表8－28 无导向凸模冲孔的最小尺寸(mm)(t为板厚)

表8－29 有导向凸模冲孔的最小尺寸

(五)冲裁件尺寸基准

冲裁件的结构尺寸标注基准，应尽可能与冲裁时的定位基准相重合，以免基准不重合误差，如图8－56所示的冲裁件需要在互相垂直的面上冲制圆孔。图8－56a的两个孔分别以左右两端面为尺寸基准，冲裁工艺采取两次以左端面定位冲制两孔，尺寸c受尺寸a的影响可能难以保证其精度，而采取图8－56b的标注方式，则排除了a尺寸误差对c尺寸的影响，容易保证b、c二尺寸的精度要求。

图8－56 冲裁件的尺寸基准

a．以左右两端面为基准 b．以左端面为基准