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冲裁模是利用模具使板材分离的冲压工序,包括落料、冲孔、切口、修边等工序。(图1)

1.冲裁过程:

冲裁即是分离工序,工件受力时必然从弹、塑性变形开始,以断裂告终。当凸模下降接触板料,板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形,随着凸模下压,模具刃口压入材料,内应力状态满足塑性变形条件时,产生塑性变形,冲件塑性变形从刃口开始,随着切刃的深入,变形区向板料的深度方向发展、扩大,直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形,板料的一部分相对于另一部分移动。

2.冲裁零件的断面形状及分析:

如下图所示,由于冲裁变形的特点,使冲出的工件断明显地分成三特征区,即圆角带、光亮带与断裂带。圆角带、光亮带与断裂带三部分在冲裁件断面上所占的比例随材料的机械性能、凸与凹模间隙、模具结构等不同而变化。要想提高冲裁件切面的光洁程度与尺寸精度,可通过增加光亮带的高度或采用整修工序来实现。

3.冲裁间隔:

模具间隙系指凸、凹模刃口间缝隙的距离,间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。影响冲裁件质量的因素有:凸、凹模间隙大小及分布的均匀性,模具刃口状态、模具结构与制造精度,材料性质等,其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。

1)冲裁间隔值对冲裁质量的影响  间隙过小时,将产生二次剪切,制件断面的中部留下撕裂面。而两头为光亮带,在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽有所增长,但易去除,且制件穹弯小,断面垂直。间隙过大时,材料的弯曲与拉伸增大,材料易被撕裂,致使制件光亮带减小,毛刺大而厚,难以去除。间隙在一定范围内[z=(14~24%)t]变化时,毛刺高度小,且变化不大,这称为毛刺稳定区,可供选择合理间隙值时参考。

2)间隙对尺寸精度的影响 当凸、凹模间隙较大时,材料所受拉伸作用增大,冲裁完后因材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸,冲孔孔径大于凸模直径。在间隙较小时,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,此外,尺寸变化量的大小还与材料性质、厚度、轧制方向等因素有关。软钢的弹性变形量较小,冲裁后的弹性恢复量也就小,硬钢的弹性恢复量较大。

3)间隔对冲裁力的影响 间隙Z减小,则Fmax增大。其原因是间隙小,材料所受拉应力减小,压应力增大,材料不易产生撕裂,故使冲裁力Fmax增大。

4)间隔对模具寿命的影响 冲裁凸、凹模的损坏有磨损、崩刃和折断等形式。间隔减少,模具磨损加快,容易崩刃和折断,减短模具寿命。

4.冲裁件间隔的确定:

理论计算法  由裂纹重合形成几何三角形计算。

经验确定法  软材料: T

                     T=1~3mm      Z=(10~15%)T

                     T=3~5mm     Z=(15~25%)T

硬材料:T

                           T=1~3mm      Z=(11~17%)T

                                   T=3~5mm      Z=(17~25%)T

5.冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则: 

冲孔件以凸模为准,在凹模放冲裁间隔,而凸模以工件尺寸和公差要求计算。落料以凹模为准,在凸模放冲裁间隔,而凹模以工件尺寸和公差要求计算。(如下图所示)

6.冲裁件排样:

冲裁件在条料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样能提高材料的利用率。下面两种排样比较:

7.冲裁件工艺性:(如下图表所示)

冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料。

冲裁件各直线或曲线连接处宜有适当的圆角。

冲裁件凸出或凹入部分宽部不宜太小,并应避免过长的悬臂与狭槽。

冲孔时,由于受到凸模强度的限制,孔的尺寸不宜过小,其数值与孔的形状、材料的机械性能,材料的厚度有关。

冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离受模具强度和冲裁质量的限制,其值不能过小。

在弯曲件或拉深件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间的距离不能过小。

8.冲裁件常见问题及解决方案:

冲裁件毛刺出现及解决方法,在冲裁过程中,由于凸凹模之间间隙的不合理性会出现毛刺或凸凹模在冲压过程中有磨损现象,其间隙会增大,从而出现毛刺,所以在设计冲裁模时根据材料厚度、性能合理选取凸凹模间隙。

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