2.2 合理選用沖裁間隙
沖裁凸模和凹模之間的間隙，不僅對沖裁件的質量有極重要的影響，而且還影響模具壽命、沖裁力、卸料力和推件力等。因此，間隙是沖裁模設計的一個非常重要的參數。
2.2.1 間隙對沖裁件質量的影響
沖裁件的質量主要通過切斷面質量、尺寸精度和表面平直度來判斷。在影響沖裁件質量的諸多因素中，間隙是主要的因素之一。
（1）間隙對斷面質量的影響
沖裁件的斷面質量主要指塌角的大小、光面（光亮帶）約占板厚的比例、毛面（斷裂帶）的斜角大小及毛刺等。
間隙合適時，沖裁時上、下刃口處所產生的剪切裂紋基本重合。這時光面占板厚的1/3～1/2，切斷面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全可以滿足一般沖裁的要求。
間隙過小時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向外錯開一段距離。上、下裂紋之間的材料，隨沖裁的進行將被第二次剪切，然后被凸模擠入凹模洞口。這樣，在沖裁件的切斷面上形成第二個光面，在兩個光面之間形成毛面，在端面出現擠長的毛刺。這種擠長毛刺雖比合理間隙時的毛刺高一些，但易去除，而且毛面的斜度和塌角小，沖裁件的翹曲小，所以只要中間撕裂不是很深，仍可使用。
間隙過大時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向內錯開一段距離。材料的彎曲與拉伸增大，拉應力增大，塑性變形階段較早結束，致使斷面光面減小，塌角與斜度增大，形成厚而大的拉長毛刺，且難以去除；同時沖裁件的翹曲現象嚴重，影響生產的正常進行。
若間隙分布不均勻，則在小間隙的一邊形成雙光面，大間隙的一邊形成很大的塌角及斜度。普通沖裁毛刺的允許高度見表2-1。
表2-1 普通沖裁毛刺的允許高度 mm
（2）間隙對尺寸精度的影響
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高。從整個沖裁過程來看，影響沖裁件的尺寸精度有兩大方面的因素：一是沖模本身的制造偏差；二是沖裁結束后沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差。
沖裁件產生偏離凸、凹模尺寸的原因，是由于沖裁時材料所受的擠壓變形、纖維伸長和翹曲變形都要在沖裁結束后產生彈性回復，當沖裁件從凹模內推出（落料）或從凸模卸下（沖孔）時，相對于凸、凹模尺寸就會產生偏差。當間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁后材料的彈性回復，使落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔件尺寸大于凸模尺寸；間隙較小時，則由于材料受凸、凹模側向擠壓力增大，沖裁后材料的彈性回復，使落料件尺寸大于凹模尺寸，沖孔件尺寸小于凸模尺寸。
材料性質直接決定了該材料在沖裁過程中的彈性變形量。對于比較軟的材料，彈性變形量較小，沖裁后的彈性回復值亦較小，因而沖裁件的精度較高；硬的材料則正好相反。
材料的相對厚度越大，彈性變形量越小，因而沖裁件的精度也越高。
沖裁件尺寸越小，形狀越簡單則精度越高。這是由于模具精度易保證，間隙均勻，沖裁件的翹曲小，以及沖裁件的彈性變形絕對量小的緣故。
2.2.2 間隙對沖裁力的影響
試驗證明，隨間隙的增大，沖裁力有一定程度的降低，但當單面間隙介于材料厚度的5%～20%范圍內時，沖裁力的降低不超過5%～10%。因此，在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不是很大。
間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當單面間隙增大到材料厚度的15%～25%時，卸料力幾乎降到零。
2.2.3 間隙對模具壽命的影響
沖裁模常以刃口磨鈍與崩刃的形式而失效。凸、凹模磨鈍后，其刃口處形成圓角，沖裁件上就會出現不正常的毛刺。凸模刃口磨鈍時，在落料件邊緣產生毛刺；凹模刃口磨鈍時，所沖孔口邊緣產生毛刺；凸、凹刃口均磨鈍時，則制件邊緣與孔口邊緣均產生毛刺。
由于材料的彎曲變形，材料對模具的反作用力主要集中于凸、凹模刃口部分。當間隙過小時，垂直力和側壓力將增大，摩擦力增大，加劇模具刃口的磨損；隨后二次剪切產生的金屬碎屑又加劇刃口側面的磨損；沖裁后卸料和推件時，材料與凸、凹模之間的滑動摩擦還將再次造成刃口側面的磨損，使得刃口側面的磨損比端面的磨損大。
2.2.4 沖裁模間隙值的確定
凸模與凹模間每側的間隙稱為單面間隙，兩側間隙之和稱為雙面間隙。如無特殊說明，沖裁間隙就是指雙面間隙。
（1）間隙值確定原則
從上述的沖裁分析中可看出，找不到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件斷面質量最佳，尺寸精度最高，翹曲變形最小，沖模壽命最長，沖裁力、卸料力、推件力最小等各方面的要求。因此，在沖壓實際生產中，主要根據沖裁件斷面質量、尺寸精度和模具壽命這幾個因素給間隙規定一個范圍值。只要間隙在這個范圍內，就能得到合格的沖裁件和較長的模具壽命。這個間隙范圍就稱為合理間隙，合理間隙的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。設計和制造時，應考慮到凸、凹模在使用中會因磨損而使間隙增大，故應按最小合理間隙值確定模具間隙。
（2）間隙值確定方法
確定凸、凹模合理間隙的方法有理論法和查表法兩種。
①理論法 用理論法確定合理間隙值，是根據上、下裂紋重合的原則進行計算的。圖2-3所示為沖裁過程中開始產生裂紋的瞬時狀態，根據圖中幾何關系可求得合理間隙Z為：
圖2-3 沖裁產生裂紋的瞬時狀態
（2-1）
式中 t——材料厚度，mm；
h0——產生裂紋時凸模擠入材料深度，mm；
h0/t——產生裂紋時凸模擠入材料的相對深度，見表2-2；
β——剪切裂紋與垂線間的夾角，見表2-2。
表2-2 h0/t與β值
由式（2-1）可知，合理間隙Z主要決定于材料厚度t和凸模相對擠入深度h0/t，然而h0/t不僅與材料塑性有關，還受料厚的綜合影響。因此，材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，則所需間隙值Z就越大；料厚越薄，塑性越好的材料，則所需間隙值Z就越小。
②查表法 由于理論計算法在生產中使用不方便，常用查表法來確定間隙值。有關間隙值的數值，可在一般沖壓手冊中查到。對于尺寸精度、斷面垂直度要求高的制件應選用較小間隙值（表2-3）。對于斷面垂直度與尺寸精度要求不高的制件，以提高模具壽命為主，要采用大間隙值（表2-4）。
表2-3 沖裁模初始雙面間隙（汽車、拖拉機行業） mm
表2-4 沖裁模初始雙面間隙（電器、儀表行業） mm
①無間隙。
按沖裁件尺寸精度、剪切面質量、模具壽命等主要因素，將金屬板料沖裁間隙分為五大類，即Ⅰ類（小間隙）、Ⅱ類（較小間隙）、Ⅲ類（中等間隙）、Ⅳ類（較大間隙）和Ⅴ類（大間隙）。
Ⅰ類沖裁間隙適用于沖裁件剪切面、尺寸精度要求高的場合；Ⅱ類沖裁間隙適用于沖裁件剪切面、尺寸精度要求較高的場合；Ⅲ類沖裁間隙適用于沖裁件剪切面、尺寸精度要求一般的場合。因殘余應力小，能減小破裂現象，適用于繼續塑性變形的制件的場合；Ⅳ類沖裁間隙適用于沖裁件剪切面、尺寸精度要求不高時，應優先采用較大間隙，以利于提高沖模壽命的場合；Ⅴ類沖裁間隙適用于沖裁件剪切面、尺寸精度要求較低的場合。