板料冲裁工艺探析

2014-03-18张大林刘炳承

江西化工 2014年4期

关键词：冲裁刃口凹模

张大林刘炳承

(南昌职业学院，江西南昌 330004)

冲裁是将板料按封闭的轮廓线分离的工序，包括落料和冲孔两种工序。落料时，冲落部分为成品，而周边为废料；冲孔时，冲下部分为废料，而带孔的周边为成品，如图1所示。

图1 冲裁

①冲裁变形过程

为了深入了解冲裁工艺，控制冲裁件质量，分析冲裁是板料分离的实际过程是很重要的。这个过程大致可分为三个阶段，如图2所示。

图2 冲裁变形过程

弹性变形阶段：凸模接触板料并下压后，板料产生弹性压缩、弯曲与拉伸等变形。随着凸模继续压入，材料内的应力达到弹性极限。此时，涂抹下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘。间隙越大，弯曲和上翘越严重。

塑性变形阶段：凸模继续向下运动，板料中的应力值达到屈服极限，板料金属产生塑性变形。变形达到一定程度时，位于凸、凹模刃口处的金属硬化加剧，出现微裂纹。

断裂分离阶段：凸模再继续向下运动，已形成的上、下裂纹逐渐扩展并向内延伸，当上、下裂纹相遇重合时，板料便被剪断分离。

冲裁件分离面的质量主要与凸凹模的间隙、刃口锋利程度有关，同时也受模具结构、材料性能及板料厚度等因素影响。

②凸凹模间隙

凸凹模间隙不仅严重影响冲裁件的断面质量，也影响着模具寿命、冲裁力和冲裁件的尺寸精度等。间隙过大或过小均将导致上、下裂纹不能相交重合于一线，如图3所示。间隙过大时，凸模刃口附近的剪裂纹较正常间隙时向内错开一段距离，难以与凹模刃口附近的裂纹汇合，冲裁件被撕开，边缘粗糙。间隙太小时，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙时向外错开一段距离，这时上、下两裂纹也不能很好重合。只有间隙值控制在合理范围内，上下裂纹才能基本重合于一线，冲裁件断口质量最好。

图3 间隙大小对冲裁件断面质量影响

③凸凹模刃口尺寸的确定

凸模和凹模刃口的尺寸取决于冲裁件尺寸和冲模间隙，因此必须正确设计冲模刃口尺寸。

冲裁所得的落件和板料孔的断面均由圆角带、光亮带和断裂带三部分组成，如图4所示。其中光亮带部分为柱形，代表落件和孔的尺寸。落件尺寸决定于凹模刃口尺寸，孔的尺寸决定于凸模刃口尺寸。所以落料时，由工件尺寸确定凹模尺寸，凸模尺寸等于凹模尺寸减去双边间隙值。冲孔时，由工件尺寸确定凸模尺寸，凹模尺寸等于凸模尺寸加上双边间隙值。

图4 冲裁件的断面

冲模在使用过程中有磨损，落料件的尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，而冲孔的尺寸则随凸模的磨损而减小。为了保证零件的尺寸要求，并提高模具的使用寿命，因此落料时所取凹模刃口尺寸应靠近落件公差范围内的最小尺寸，冲孔时所取凸模尺寸刃口的尺寸应靠近孔的公差范围内的最大尺寸。不管是落料还是冲孔，冲模间隙均应采用合理间隙范围内的最小值。

刃口尺寸确定原则：

a)落料以凹模为基准，先设计凹模尺寸，凹模刃口的名义尺寸取接近或等于落料件的最小极限尺寸，凸模的名义尺寸以凹模尺寸减去最小合理间隙Zmin获得。

b)冲孔以凸模为基准，先设计凸模尺寸，凸模刃口的名义尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，凹模的名义尺寸以凸模尺寸加上最小合理间隙Zmin获得。

c)凸凹模刃口尺寸公差

凸模刃口的制造公差的下偏差按IT6级，凹模刃口的制造公差的上偏差按IT7级，凸模制造精度比凹模制造精度高一级。

︱σd︱+︱σp︱<=Zmax-Zmin

式中σd为凹模上偏差，σp为凸模下偏差。

当不满足上述条件，则采用分割法调整。

σp=0.4×(Zmax-Zmin) σd=0.6×(Zmax-Zmin)

当工件精度等级为IT10级以上时，取x=1；当工件精度等级为IT11-13级时，取x=0.75；当工件精度等级为IT14级以下时，取x=0.5。

[1]孟少明.垫片冲裁工艺与模具设计[J].金属加工(冷加工).2009(11).

[2]肖似蹼.冲裁件工艺要求探讨[J].邵阳学院学报(自然科学版).2005(01).