冲压件断面质量中的冲裁速度影响分析

冲压件断面质量中的冲裁速度影响分析
作者：任海欧姚景辉
来源：《科技资讯》2012年第36期
摘要：文章在结合实践的基础上，重点就冲裁件断面的质量诱发因素进行了分析，研究和探讨了压力机的冲压速度对其所产生的影响规律，旨在希望能和从事此项工作的同仁们进行交流和学习，为今后进一步提高产品质量奠定基础。

关键词：冲裁速度断面质量影响因子
中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0074-01
实践表明，冲裁速度的改变可以直接影响其产品质量的高低，高速度冲裁不但可以杜绝产品小毛刺的高度，而且还可以进一步地提升整个生产效率。

笔者结合实际生产的过程总结出如下规律：在加工和过程中模具相互接触的时候降低其运行速度，就会对冲裁件的断面质量产生重大的影响，最常见的一种解决方式就是通过压力机变形速度，进行冲裁生产就可以避免此类现象。

1 冲裁模具的选择
冲裁实验的零件材料主要是Pb镀Zn钢板，其中圆环的外半径为72 mm，内半径为49 mm，钢板厚度为1.6 mm。

凸模的直径Φ通常也设为72 mm，凹模的直径Φ一般都是72.2 mm，凸模和凹的两边间隙都为0.2 mm。

冲裁实验的零件其内形为冲孔、外形为落料，分别有着特殊的断面形状，断面的形状可以根据具体实验的特殊要求进行设计和变化。

2 冲压速度的设置
最常见的一种方式就是在压力机的下死点旁边，通过设定一个比正常滑块还要缓慢的速度。

对于不同的下死点位置与速度的比例进行特定的设置，这样就可以改变实际冲裁时候的切断速度。

表一所示的是滑块具体的速度调节比例，次数据是距离下死点2.65 mm高度处所设置不同速度而形成的不同比例。

（如表1）。

3 冲裁物理过程
在刃口锋利以及间隙都比较正常的情况下，冲裁物理的变形过程一般都分为塑性变形、弹性变形和断裂分离等三个不同的阶段。

塑性变形阶段，因为凸、凹模之间存在间隙，使得其变形比较复杂，因此不属于纯理性的剪切变形，通常都会伴随着一定的拉伸、弯曲、压缩等不确定的变形现状。

而弹性变形阶段，其主要得变形区集中在凸、凹模的刃口连线左右。

凹模端面
上方和凸模端面下方板料，因为受到了刃口左右高度相对比较集中非均力的作用，往往都是处在弯曲和拉伸的变形状态，所以随着冲裁的进行，凹模的刃口板料就会出现一定的塑性变形，随之凸模的刃口板料也将进入了塑性变形，紧接着上下两个塑性变形区就会沿着刃口的连线向内部进行扩展。

断裂分离阶段，就是上下裂纹在扩展的过程中相遇，从而引发了材料的断裂和分离。

根据上述物理变化过程，冲裁零件断面形状包括四个区域如图1所示，即圆角带a、光亮带b、断裂带c、毛刺区d。

好的断面质量，其毛刺和圆角均小，剪切面斜度小，光亮带宽。

根据塑性变形过程的力学分析，毛刺的高度，是由于塑性变形阶段凹模刃口附近板料最大应力点产生的位置决定的，此点离刃口近，则毛刺高度低，此点离刃口远，则毛刺高度高。

冲裁件断面上的圆角区，是由于刃口附近的板料在分离后所保留的残余变形产生的，光亮区，是由于塑性变形与脱离模具时板料与模具摩擦引起的。

不同的实际冲裁速度，凹模刃口附近板料最大应力点产生的位置也不同。

变形速度对残余应力、应变的大小及分布、摩擦系数也有不同程度的影响。

从变形机理上看，按照现代金属物理学的观点，冲裁弹性变形时，板料内各处都具有同一数量级的位错。

冲裁塑性变形过程的实质，是位错在滑移面上的运动。

塑性变形过程中，由于位错的运动和塞积等原因而使裂纹形核。

随着变形的发展导致裂纹不断长大，当裂纹长大到一定尺寸后，便失稳扩展，直至最终断裂。

因此，金属的塑性变形过程和断裂过程是同时发生的。

位错的运动和增殖及断裂过程，与材料的性质、应力状态、冲裁速度等外部条件密切相关。

（如图1）
4 结语
通过分析不同的冲裁速度下，各区断面的不同高度值，结果发现设置冲裁速度如果在常规速度的20%附近时，冲裁零部件的光亮带就会达到最大，而且其毛刺带也比较小，断面的质量最佳；如果速度逐渐减小，则光亮带的高度也会随之下降，伴随而来的还有不断增加的毛刺高度。

这一事实说明冲裁速度不能无限度地进行降低，当其速度达到临界值之后就会对断面的质量产生不利因素；如果不断提升速度，光亮带就会随之减少，毛刺的高度也将有所增加。

在压力机最大速度附近，光亮带又有增加的趋势，毛刺高度有减小的趋势，断面质量略有提高。

所以合理的冲裁速度通常都是设置在常规速度的20%上下。

参考文献
[1] 刘柏海.冷冲模冲裁件表面质量控制[J].企业技术开发，2012，1（2）：87.
[2] 黄珍嫒.高速精密级进冲压中的冲裁断面质量实验研究[J]，工程学报，2011，5：25.。