样设备抬起才能取出圆形试样；(2)冲剪孔13内侧面是球面，无法实现冲剪凸模 3、凹模同轴的定位，如果加载过程中存在偏载，很容易导致凸模与凹模的运动干涉，严重时 卡死，同时球面的自适应性和互换性差，当球面存在磨损，很难保证配合精度。基于以往设 计存在的确定，本实施例中做了如下改进：（1)下支座8的底面设计了长方形的卸料槽17， 用于取出圆形试样，方便快捷：（2)冲剪凹模10为倒圆台形，侧面设计成圆锥面，不仅定位 准确，自适应性和互换性更好、可多次拆装而不影响定位精度。
[0047] 由于该加工设备由多套冲剪模组组成，为了方便更换冲剪凹模10,冲剪凹模10的 呈倒圆台结构，其侧面上边缘和第二通孔14内侧面上边缘可拆卸连接。以往的设计中，冲 剪凹模10由两部分组成，上侧为冲剪凹模10,下侧为冲剪凹模10座，冲剪凹模10座侧面为 球形面。球形面虽然可以自动摆动以调整铝合金板下底面与冲剪凹模10、冲剪孔13的垂 直度，却调整不了冲剪凸模3的冲剪外圆面与冲剪凹模10冲剪孔13的同轴度，同时加载的 时候往往存在偏载，且冲剪凸模3与冲剪凹模10间隙仅有约0. 1mm，因此很容发生冲剪凸、 凹模的干涉、卡死。基于以往设计中存在的问题，在本实施例中做了如下改进：将冲剪凹模 10和冲剪凹模10座合并为一个零件，侧面改为圆锥面。在保证不同孔径冲剪凹模10的简 易更换前提下，还少了一个零件，同时侧面改为圆锥面（也可称为倒圆台侧面），更容易通 过装配后再钻、铰销柱15孔配销柱15来提高冲剪凸模3与冲剪凹模10的同轴度，同时圆 锥面的互换性更好、拆装更方便。冲剪凹模10侧面上边缘和第二通孔14内侧面上边缘可 拆卸连接。比如：卡接、螺纹连接、借助摩擦力的连接等等；可拆卸连接，易于更换冲剪凹模 10,调用不同的冲剪模组。
[0048] 由于在取样过程中会产生很大的冲剪力和强烈的冲击，所以对设备中直接完成冲 剪取样动作的主要零部件（冲剪杆1、冲剪凸模3、冲剪凹模10)的材料有较严格的要求。其 所受载荷的特性决定了所用材料应当具较高的抗拉强度、良好的冲击韧性以及优良的综合 力学性能，并且表面经热处理后具有较高的硬度。综上，本设备的冲剪凸模3和冲剪凹模10 选择优质合金钢42CrMo,经氮化后表面硬度达到Hv500-600,氮化层深0. 6-0. 8mm。
[0049] 冲剪杆1选择优质合金钢40Cr，经调质硬度达到HB280-300。
[0050] 上支座5在一个冲剪动作中，其端面承受第一弹簧2反作用力的同时，其销柱15 孔和内孔又承受2次冲剪凸模3和销柱15之间的滑动摩擦，因此应选用具有较高的综合 力学性能和表面硬度。因此选用42CrMo,经氮化后表面硬度达到Hv500-600,氮化层深 0· 6-0. 8mm〇
[0051] 下支座8因仅承受冲剪凹模10间接传递的冲剪力和基本可以忽略的第二弹簧7 力，故选用45钢调质HB260-280。
[0052] 因在一个冲剪循环中，上支座5与销柱15经历了 2次滑动摩擦，因此销柱15表面 应具有较高的硬度。选用40Cr，整体淬火后表面硬度达到HRc45-55。
[0053] 第一弹簧2主要承受和传递冲剪力，因此选用60Si2Mn，第二弹簧7受力小选用 65Mn即可满足使用要求，两者热处理均采用油淬+回火。
[0054] 实施例2
[0055] 本实施例是在实施例1的基础上做的改进：
[0056] 为了实现准确冲剪，在本实施例中还提供了设计四：弹簧套筒，其套于第一弹簧的 外面，其下表面与上支座5的第一通孔边缘固定连接。一方面固定第一弹簧2的运动轨迹， 规范第一弹簧2的弹力方向，避免第一弹簧2压缩中促使冲剪凸模3偏离移动方向；另一方 面能够包裹第一弹簧2,外部观赏美观。
[0057] 弹簧套筒选用Q235,在其加工好后与完工的上支座进行点焊组合成一体。第一挡 圈因属于标准件故采用相关标准规定的材料。
[0058] 不过，在本实施例中，对实施例1中的设计二做了改进，本实施例中采用一个第二 弹簧，第二弹簧需要处于中心区，与冲剪杆同轴。
[0059] 实施例3
[0060] 针对上述实施例1和实施例2,发明人对冲剪间隙、冲剪凸模、冲剪凹模、第一弹 簧、第二弹簧的选择和参数设定都进行了非常具体的分析：
[0061 ] -、有关冲剪间隙的分析
[0062] 冲剪间隙对冲剪操作影响较大：（1)减小间隙，应力状态中拉应力减小，推迟了裂 纹的产生，使断面光亮带增大，塌角、断裂面及毛刺减小，从而提高了待冲剪片断面的质量。 但减小间隙，会增大制模、修模的难度，且增大了冲剪力，缩短模具的寿命。（2)增大间隙，使 断面光亮带变窄，塌角、断裂面及毛刺增大，降低待冲剪片断面的质量，且影响待冲剪片11 的尺寸精度。但增大间隙，可使制模、修模较为容易，且减小了冲剪力，提高了模具的寿命。 发明人在本实施例中主要考虑以下几方面因素以选取合理的间隙值：
[0063] (1)待冲剪片的厚度
[0064] 待冲剪片的厚度是影响冲剪间隙的最主要的因素。材料越厚，间隙应越大。以如 下公式表示两者关系：
[0065] c = X%
[0066] 式中c一间隙（双面）；x -比例系数；t一料厚
[0067] 随着材料的增厚即t增大，可以适当提高比例系数x%。
[0068] (2)冲剪表面质量要求
[0069] 根据GB/T5125-2008铝及铝合金冲杯试验方法中对试样圆片质量的要求：表面平 整不能有划痕，周边无毛刺试样圆片的标准直径公差为-〇. 05?-0. 20_。
[0070] 可知所设计的间隙值既要保证落料试样的直径公差，又要保证较好的外观质量。 因此，应取较小的间隙值。
[0071] ⑶材料的力学性能
[0072] 由于硬性材料冲剪时，表面不易弯曲，且因韧性不足，毛刺难于拉长，可以相对使 用较大的间隙。而较软的材料因表面易弯曲，断面易产生毛刺，当选用过大的间隙时，容易 将搭边拉进模腔内，将冲剪凹模挤坏。故软材料冲剪模具设计应选用较小之间隙值。
[0073] (4)模具磨损量
[0074] 在实际工作中，凸、凹模由于磨损而导致间隙不断增大，因此选用间隙时，应留有 一定的磨损量。
[0075] 冲剪间隙直接影响模具的寿命，影响待冲剪片的质量。它不是一个不变的定值，需 要设计者依据实际，灵活选择。而且间隙选定后，要继续追踪，要深入生产现场，根据冲出来 的工件及模具的使用情况进行调查，其结果是否满意，再增大（或减小）间隙，只有这样，模 具的寿命和待冲剪片的质量才能不断提尚。
[0076] 综合考虑上述因素，本项目共设计了 52mm、55mm和60mm三种规格的冲剪凸、凹 模组，适用于制取冲杯试验圆片16的直径有52mm、55mm和60mm，冲杯试验圆片的厚度为 0. lmm-3mm。最大许用冲剪力为150000N。每种规格分别有一个公用的冲剪凹模和与之对应 的六个冲剪凸模，此六个冲剪凸模能满足冲剪不同厚度试样时对冲剪模具的间隙要求。冲 剪间隙和板厚对应关系见表1。该冲剪凸、凹模可根据试验要求快捷、方便地进行更换。 [0077] 二、第一弹簧、第二弹簧的分析
[0078] 在这个设计中充分利用了第一弹簧、