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冲裁是利用冲裁模来完成板料分离的一种冲压加工方法。冲裁可以得到平板零件，也可为弯曲、拉深、成形等工序准备毛坯。冲裁工艺包括冲孔、落料、切断、切口、切边、剖切、冲槽、冲缺、修整等内容。
一般来说，冲裁工艺主要是指落料和冲孔工序。如果冲裁时，沿封闭曲线以内被分离的板料是零件时，称为落料。反之，封闭曲线以外的板料作为零件时，称为冲孔，见表2.1所示。
表2.1 冲裁工序及应用
冲裁过程如图2.2所示。凸模1与凹模2具有与工件轮廓一致的刃口。凸、凹模之间存在一定的间隙，当外力（如压力机滑块运动）将凸模推下时，便将放在凸、凹模之间的板料冲裁成需要的工件。
图2.2 冲裁过程示意图
冲裁过程是在瞬间完成的，在模具刃口尖锐，凸、凹模间隙正常时，这个过程大致可以分为三个阶段，图2.3所示为板料冲裁变形的全过程。
图2.3 板料冲裁变形过程
当凸模开始接触板料并下压时，在凸、凹模压力作用下，板料表面受到压缩产生弹性变形，板料略有压入凹模洞口现象。由于凸、凹模间隙的存在，在冲裁力作用下产生弯矩，使板料同时受到弯曲和拉伸作用，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘起。间隙越大，弯曲和上翘现象越明显。而材料的弯曲和上翘又使凸、凹模端面与材料的接触面逐渐移向刃口的附近。此时，凸、凹模刃口周围材料应力集中现象严重。位于刃口端面的材料出现压痕，而位于刃口侧面的材料则形成圆角。由于开始时压力不大，材料的内应力还未达到屈服点，仍在弹性范围内，若撤去压力，板料可回复原状。
凸模继续下压，材料内应力达到屈服点，板料在与凸、凹模刃口接触处产生塑性剪切变形，凸模切入板料，板料下部被挤入凹模洞内。板料剪切面边缘的网角小于弯曲和拉伸作用的加大而形成明显塌角，剪切面显现明显的滑移变形，形成一段光亮且与板面垂直的剪切断面。凸模继续下压，光亮剪切带加宽，而冲裁间隙造成的弯矩使材料产生弯曲应力。当弯曲应力达到材料抗弯强度时便发生弯曲塑性变形，使冲裁件平面边缘出现“穹弯”现象。随着塑性剪切变形的发展，分离变形应力随之增加，终至凸、凹模刃口侧面材料内应力超过抗剪强度，便出现微裂纹。由于微裂纹产生的位置是在离刃尖不远的侧面，裂纹产生后也就留下了毛刺。
凸模继续下行，刃口侧面附近产生的微裂纹不断扩大并向内延伸发展，至上、下两裂纹相遇重合，板料便完全分离，粗糙的断裂带同时也留在冲裁件断面上。此后凸模再下压，已分离的材料便从凹模型腔中推出，而已形成的毛刺同时被拉长并留在冲裁件上。
冲裁零件的机床主要是机械压力机，俗称冲床。常用的冲床包括曲轴冲床和偏心冲床两种，两种具有相同的工作原理，区别主要在主轴，前者主轴是曲轴，后者主轴是偏心轴。
曲轴冲床的基本结构如图2.4所示，工作原理如图2.5所示。冲床的床身与工作台是一体的，床身上有与工作台面垂直的导轨，滑块可沿导轨做上、下运动。上、下冲裁模分别装在滑块和工作台面上。
图2.4 曲轴冲床结构
图2.5 曲轴冲床工作原理
冲裁模的凸模尺寸总要比凹模小，其间存在一定的间隙。设凸模刃口部分尺寸为 d ，凹模刀口部分尺寸为 D （如图2.6），则冲裁模具间隙 Z （双边）可用下式表示：
图2.6 冲裁间隙示意图
冲裁模具间隙是一个重要的工艺参数。合理的间隙除了能保证工件良好的断面质量和较高的尺寸精度外，还能降低冲裁力，延长模具的使用寿命。
合理的间隙值，是一个尺寸范围。间隙尺寸范围的上限称为最大合理间隙 Z max ，下限为最小合理间隙 Z min 。凸模与凹模在工作过程中必然会有磨损，使间隙逐渐增大。因此，制造新模具时，应采用合理间隙最小值。但对尺寸精度要求不高的零件，为减少模具的磨损，可采用大一些的间隙。
对于飞机工厂的常用金属板料，冲裁模的合理单面间隙 Z /2是板料厚度的2％～5％。板料薄而材料软时，间隙占板料厚度的百分比应小。
在模具使用过程中，间隙随着凸、凹模的磨损而逐渐扩大，因此，新制的模具应取间隙最小值。
（1）落料（冲裁外形）时，凹模的尺寸取为零件的最小极限尺寸。决定落料尺寸的是凹模，间隙由减小凸模的尺寸得到，即 d ＝ D － Z 。
（2）冲孔时，凸模的尺寸取为孔的最大极限尺寸。决定冲孔尺寸的是凸模，间隙由增加凹模的尺寸得到，即 D ＝ d ＋ Z 。
冲裁力是指冲裁时，材料对凸模的最大抵抗力，它是用冲压设备检验冲模强度的依据。
冲裁力的计算公式（在平刃冲模上冲裁时所需的冲裁力）
其中， P ——冲裁力（N）；
L ——冲裁零件的周长（mm）；
t ——冲裁零件的厚度（mm）；
τ ——材料的抗剪强度（MPa）；
K ——系数，考虑间隙和刃口磨钝的影响，一般取值1～1.3。
冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力为卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力为推件力，逆冲裁方向顶出的力叫顶件力。通常多为经验公式计算：
式中： P ——冲裁力，N；
n ——同时卡在模里的工件（或废料）的件数；
K 卸 ， K 顶 ， K 推 ——均为系数，一般在0.3～0.8之间，可查表得到。
这些力在选择冲裁设备时是否考虑进去，要根据不同的模具结构区别对待。因此，总冲裁力可能是：
冲裁加工的零件多种多样，冲裁模具的类型也很多，常用的模具是在冲床每一次冲程中只完成一道冲裁工序的简单冲裁模。简单冲裁模的组成包括：凸模和凹模、定位装置、卸料装置、导向装置和装卡、固定装量等，如图2.7所示。
图2.7 简单冲裁模组成
凸模和凹模：这是直接对材料产生剪切作用的零件，是冲裁模具的核心部分。由图2.7中凸模10和凹模8组成，凸模10固定在上模板2上，凹模8固定在下模板6上。
定位装置：其作用是保证冲裁件在模具中的准确位置。由图2.7中导板11和定位销9组成，固定在下模架上，控制条料的送进方向和送进量。
卸料装置（包括出料零件）：其作用是使板料或冲裁下的零件与模具脱离。图2.7中刚性卸料板12，当冲裁结束凸模10向上运动时，连带在凸模上的条料被刚性卸料板挡住落下。此外，凹模上向下扩张的锥孔，有助于冲裁下的材料从模具中脱出。
导向装置：其作用是保证模具的上、下两部分具有正确的相对位置。图2.7中导套3和导柱4即此模具的导向装置。工作时，装在导模板上的导套在导柱上滑动，使凸模与凹模得以正确配合。
装卡、固定装量：其作用是保证模具与机床、模具与零件间连接的稳定、可靠。图2.7中的上模板2、下模板6、模柄1、压板5和用板7及图中未画出的螺柱、螺钉等，都属装卡、固定零件。靠这些零件将模具各部分组合装配，并固定在冲床上。冲裁模具还可根据不同冲裁件的加工要求，增加其他装置。例如为防止冲裁件起皱和提高冲裁断面质量而设置压料圈等。
为保证冲裁质量和寿命，冲裁时材料在凸模工作刃口外侧应留有足够的宽度，即所谓搭边。搭边值一般可根据冲裁件的板厚 t 按如下关系选取：
圆形零件 a ≥0.7 t ；
方形零件 a ≥0.8 t 。
冲裁加工时的合理排样，是降低生产成本的有效途径。合理排样，是在保证必要搭边值的前提下，尽量减少废料，如图2.8所示。
图2.8 排样
各种冲裁件的具体排样方法，应根据冲裁件形状、尺寸和材料规格，灵活考虑。
零件冲裁加工部分尺寸越小，则所需的冲裁力也越小，但尺寸过小，将造成凸模单位面积上的压力过大，使其强度不足。零件冲裁加工部分的最小尺寸，与零件的形状、板厚及材料的力学性能有关。采用一般冲模，在软钢材料上所能冲出的最小尺寸为：
圆形零件最小直径＝ t （板厚）
方形零件最小边长＝0.9 t
矩形零件最小短边＝0.8 t
（1）使用前，对冲床的各部分要进行检查，并加注润滑油。
（2）安装模具时，要使模具压力中心与冲床压力中心相吻合，且要保证凸、凹模间隙均匀。
（3）启动开关后，空车试转3～5次，检查操纵装置及运转状态是否正常。冲裁时，精神要集中，不能随意踩踏板，要防止手伸向模具间或头部接触滑块，以免发生事故或造成废品。
（4）不能冲裁过硬或经淬火的材料，而且冲床绝不允许超载工作。
（5）停止冲裁后，需切断电源或上保险开关。冲裁出的零件及边角料应及时运走，保持冲床周围无工作障碍物。
（6）长时间冲裁，要注意检查模具有无松动，间隙是否均匀。
