冲裁间隙

冲裁间隙 在冲裁过程中，材料受到弯矩的作用，工件产生穹弯，而不平整。由于冲裁变形的特点，在冲裁断面上具有明显的4个特征区(图2—3)，即“a一塌角、b一光亮带、c一断裂带和d一毛刺。冲裁件的4个特征区在整个断面上所占比例的大小并非一成不变，而是随着材料的力学性能(冲裁问隙、刃口状态等条件的不同而变化的。 冲裁问隙的大小对冲裁件质量、模具寿命、计中的一个重要的工艺参数。 冲裁间隙系指冲裁模的凸模与凹模刃口之间的间隙，单面间隙用 c示(双面间隙隙用z表示(图2—7)。 图 2-7 冲裁间隙示意图 一、 间隙的影响 1(对冲裁质量的影响 冲裁什的质量主要是指断面质量、尺寸精度和弯曲度。 (1)对断面质量的影响 冲裁断面应平直、光洁、圆角小;光亮带应^有一定的比例，毛刺较小，冲裁件表面应尽可能平整，尺寸应在图样规定的公差范围之内。影响冲裁件质量的因素有:凸、凹模间隙值大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态，模具结构与制造精度、材料性能等。其中。间隙值大小与分布的均匀程度是主要因素。 冲裁时，间隙合适，可使上下裂纹与最大切应力方向重合，此时产生的冲裁断面比较平直、光洁、毛刺较小， 制件的断面质量较好(图2—8b)。间隙过小或过大将导致上、下裂纹不重合。间隙过小时，上、下裂纹中间部分被第二次剪切，在断面上产生撕裂面，坪形成第二个光亮带(图2—8a)，在端面出现挤长毛刺。间隙过大(板料所受弯曲与拉伸均变大，断面容易撕裂，使光亮带所占比例减小(产生较大塌角，粗糙的断裂带斜度增大，毛刺大而厚，难于除去(使冲裁断面质量下降(图2 8c)。 a) 间隙过小 b) 间隙合适 c) 间隙过大 1—断面带 2—光亮带 3—圆角带 (2)对尺寸精度的影响 冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。该差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸之偏差，二是模具本身的制造偏差。 冲裁件对于凸模或凹模尺寸的偏差。主要是由于冲裁过程中，材料受到拉伸、挤压、弯曲等作用而引起的变形，在工件脱模后产生的弹性恢复造成的。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模间隙。 当间隙值较大时，材料受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸;当间隙较小时，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。冲裁件的尺寸变化量的大小还与材料性能、厚度、轧制方向、冲件形状等因素有关。模具制造精度及模具刃口状态也会影响冲裁件质量。 (3)对弯曲的影响 冲裁过程中由于材料受到弯矩作用而产生弯曲，若变形达到弹性弯曲(冲裁件脱模后即使回弹(工件仍残留有一定弯曲度。这种弯曲程度随凸、凹模间隙的大小、材料性能及材料支撑而异。图2 ,20—9为1.6mm厚的钢板上冲制mm的冲件的实验所求得的凸、凹模刃口双面间隙与冲件曲率半径的关系。 图2—9 间隙与冲裁曲率半径的关系 2(对模具寿命的影响 冲裁模具的寿命是以冲出合格制品的冲裁次数来衡量的，可再分为两次刃磨间的寿命与全磨损后总的寿命。 在冲裁过程中，模具刃口处所受的压力非常大(使模具刃口和板材的接触面之间出现局部附着现象，产生附着磨损，其磨损量与接触压力(相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要形式。 当间隙减小时，接触压力(垂直力、侧压力、摩擦力)会增大，摩擦距离增长，摩擦发热严重，导致模具磨损加剧(图2—10)，使模具与材料之间产生粘结现象(还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。间隙过大时(板料弯曲拉伸相对增加，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形，使磨损加剧。可见间隙过小与过大都会导致模具寿命降低。因此，间隙合适或 适当增大模具问隙，可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。 从图2—10可看出，凹模端面磨损比凸模大，这是因为凹模端面上材料的滑动比较自由，而凸模下面的材料沿板面方向滑动受到限制的原因。而凸模侧面的磨损最大，是因为凸模侧面受到卸料作用的长距离摩擦，加剧了侧壁的磨损。若采用较大间隙，可使孔径在冲裁后的回弹增大，减小卸料时与凸模侧面的摩擦。从而减小凸模侧面的磨损。 模具刃口磨损，导致刃口的钝化和间隙增加，使制件尺寸精度降低(冲裁能量增大，断面粗糙，毛刺增大。为了提高模具寿命(一般需采用较大间隙(若制件要求精度不高时(采用合理大间隙，模具寿命可以提高。若采用小间隙，就必须提高模具硬度与制造精度，对冲模刃口进行充分润滑，以减少磨损。 3(对冲裁力的影响 一般认为。增大间隙可以降低冲裁力，而小间隙则使冲裁力增大。当间隙合理时，上下裂纹重合，最大剪切力较小。而小间隙时，材料所受力矩和拉应力减小，压应力增大，材料不易产生撕裂(上下裂纹不重合又产生二次剪切，使冲裁力、冲裁功有所增大;增大间隙时材料所受力矩与拉应力增大，材料易于剪裂分离，故最大冲裁力有所减小，如对冲裁件质量要求不高，为降低冲裁力、减少模具磨损，倾向于取偏大的冲裁间隙。 二、间隙的确定 由以上分析可见，冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响，设计模具时应选用合理间隙值。但分别符合这些要求的合理间隙值并不相同，只是彼此接近。生产中通常是选择一个适当的范围作为合 zmin理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙()，最 zmax大值称最大合理间隙()。考虑到生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造模具时，通常采用最小合理间 zmin隙值。确定合理间隙值有两种方法: 1(理论确定法 理论确定法的主要依据是保证裂纹重合，以获得良好的冲裁断面。图2—1l是冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态。 图 2—11 合理冲裁间隙的确定 由图中几何关系可得出计算合理间隙的公式: z,2(,h)tg,,2t(1,h/t)tg,00 (2-1) 式中 t—板料厚度(mm); h/t0—产生裂纹时凸模相对压入深度(mm); ,—裂纹与垂线间的夹角。 h/t0由上述可知，间隙z与板材厚度、相对压入深度、 h,,0裂纹方向角有关。而、又与材料性质有关，表2— h/t,01为常用材料的与的近似值。由表可知，影响间隙 值的主要因素是板材力学性能及其厚度，板料越厚、越 h/t0硬或塑性越筹，值越小，合理间隙值越大。材料越h/t0软(值越大(合理间隙值越小。 h/t,0表2-1 与 的 值 (单位: mm) h/t0(,) ,材料 t= 1,t =2,t,1 t,4 2 4 05,75,70,65,软钢 50,40 70 65 55 06 04,中硬65,60,55,45,35 钢 60 55 48 05 0硬钢 54,47,44,35,25 4 47 45 38 因为计算法在生产中使用不方便，故目前普遍使用查表选取法。 2(查表选取法 综上所述，间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，由于多种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在实际生产中很难有一种统一的间隙数值(而应区别情况、分别对待，在保证冲裁件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。国内工厂常用的间隙值见表2—2、表2—3、表2—4。表2—2,表2—4给出了汽车、拖拉机、电器仪表和机电行业推荐的几种间隙值。