凸凹模间隙对冲裁件质量的影响

凸凹模间隙对冲裁件质量的影响
摘要：本文通过描述在冲裁过程中的一些原理，来说明凸凹模间隙对冲裁件质量的影响以及凸凹模间隙在实际中的选择情况。

关键词凸凹模间隙冲裁件刀具寿命
冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，冲裁间隙是指冲裁模具中凹模与凸模刃口侧壁之间缝隙的距离。

冲裁间隙是冲裁设计中一个很重要的工艺参数，选择合理的间隙，会使冲裁件断面质量较好，冲裁力较小，模具寿命较高。

1 冲裁变形的特点
冲裁是一种在凸模和凹模刃口作用下，使板料分离的冲压工序，它是落料、冲孔工序的总称。

板料在冲裁过程中可分为3个阶段。

（1）弹性变形阶段由于凸模施加的压力尚小，材料产生弹性压缩和弯曲，部分材料被挤入凹模洞口，凹模洞口内材料呈锅底形弯曲，凹模上部分材料则向上翘，间隙越大，弯曲和上翘越严重。

（2）塑性变形阶段凸模压力继续增加，当材料内的应力超过屈服点时便进入塑性变形阶段。

材料沿凸模运动方向，在凸模和凹模刃口侧面处发生塑性剪切，产生光亮剪切带。

由于凸模和凹模之间存在间隙，同时还伴随纤维方向的弯曲和拉伸（显然，间隙越大，弯曲和拉伸也越大）。

（3）剪切分离阶段随着凸模切入材料深度增加，抗剪面积相应的逐渐变小，先后在凹模与凸模刃口侧产生的裂纹沿着最大切应力方向向材料内层扩展，在间隙合理的情况下，上下裂纹相互重合，材料随即分离，形成粗糙的锥形剪切带和毛刺。

从上述材料受力分析可以看出，凸凹模刃口间隙对冲裁变形区的受力和变形有重要的影响，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力量消耗。

2 冲裁件的断面分析
根据冲裁变形的特点，使冲出的冲裁件有4个特征区：圆角带：是冲裁中刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果。

光亮带：是材料塑性变形时，在材料的一部分相对于另一部分移动过程中，
切刃侧压力将材料压平面形成的光亮垂直的断面。

断裂带：是由刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，断面粗糙，且有斜度。

毛刺：毛刺产生于材料在凸凹刃口侧面处产生裂纹的时候。

3冲裁间隙对冲裁件质量的影响
由于弹性变形的存在，冲裁结束后材料出现弹性恢复，使冲裁件尺寸与凸凹模刃口尺寸产生偏差。

在间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲孔零件的孔径变大，落料零件的尺寸变小；在间隙减小时，材料所受挤压力增大，冲孔零件的孔径变小，落料尺寸变大。

当冲裁间隙正常时，冲裁件断面上下裂纹重合，光亮带大，塌角、毛刺小，表面平整；当冲裁间隙过大时，冲裁件断面上下裂纹不重合，撕裂拉断，断面粗、光亮带小、塌角、毛刺锥度大。

同时冲裁件与凸凹模侧壁之间存在摩擦，道具的寿命也与凸凹模的间隙有关。

4在实际生产过程中冲裁间隙的选择
由以上可知，冲裁间隙对冲裁件质量有影响，因此在设计模具时要选择一个合理的间隙。

选用冲裁间隙的主要依据是在保证冲裁件断面质量和尺寸精度的前提下提高刀具的寿命。

根据冲裁件质量和模具寿命的不同，常常将冲裁间隙分为小间隙和大间隙两类。

小间隙主要适用欲零件尺寸精度和断面质量要求较高的精密冲裁件。

大间隙主要适用于一般技术要求的冲裁件，适用范围比较广。

参考文献
[1]模具设计基础及模具CAD 华中科技大学李建军李德群主编
[2]冲裁间隙对冲裁件质量和模具寿命的影响郑龙伟王丽娟。