冲裁工艺分析

处的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形成的撕 裂面，其断面粗糙，且带有斜度。
4) 毛刺 毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模
和凹模的刃口切入被加工材料一定深度时，刃口正面 材料被压缩，使裂纹起点不会在刃尖处发生，而是在 模具侧面距刃尖不远的侧面
上，在拉应力作用下，裂纹
加长，材料断裂而产生毛刺。
μ是摩擦系数， μF1、μF2——凸、凹模侧面与板材间 的摩擦力
板材由于受到模具表面的力偶作用而弯曲，并从模具表面上翘起， 使模具表面和板材的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，宽度 约为板厚的0.2～0.4。接触面间相互作用的垂直压力分布并不均匀， 随着向模具刃口的逼近而急剧增大。
冲裁中，板材的变形是在以凸模与凹模刃口连线为中 心而形成的纺锤形区域内最大，即从模具刃口向板料 中心，变形区逐步扩大。
刺按磨损后的刃口形状，成为根部很厚的大毛 刺。
3 提高断面质量的措施
通过增加光亮带的高度或采用整修工序 来实现。
增加光亮带高度的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂 纹的产生，要求材料的塑性好，对硬质材料要尽量进 行退火；
要选择合理的模具间隙值，并使间隙均匀分布，保持 模具刃口锋利。
当间隙过大时
材料的弯曲和拉伸增大，接近于胀形破裂状态，容易 产生裂纹，使光亮带所占比例减小。
材料在凸、凹模刃口处产生的裂纹会错开一段距离而 产生二次拉裂，断面的垂直度差，毛刺大而厚，难以 去除，使冲裁件断面质量下降。
3) 模具刃口状态的影响
刃口越锋利，拉力越集中，毛刺越小。 当刃口磨损后，压缩力增大，毛刺也增大。毛
便产生微裂纹。
3 断裂分离阶段
凸模继续压入，凸、凹模刃口附近产生的微裂 纹不断向板材内部扩展，若间隙合理，上、下 裂纹则相遇重合，板料被拉断分离。断面上形 成一个粗糙的区域。当凸模再下行，冲落部分 将克服摩擦阻力从板材中推出，全部挤入凹模
洞口。
无压边装置冲裁的受力
Fp、Fd——凸、凹模对板材的垂直作用力； F1、F2——凸、凹模对板材的侧压力； μFp、μFd——凸、凹模端面与板材间 的摩擦力，其方向一般指向模具刃口。
当凸、凹模间隙合适时，凸、凹模刃口附近沿最大切 应力方向产生的裂纹在冲裁过程中能会合成一条线， 此时尽管断面与材料表面不垂直，但还是比较平直、 光滑，毛刺较小，制件的断面质量较好。
当间隙过小时
最初从凹模刃口附近产生的裂纹，指向凸模下面的高 压应力区，裂纹成长受到抑制而成为滞留裂纹。
当凸模继续下压时，在上、下裂纹中间将产生二次剪 切，在光亮带中部夹有残留的断裂带，部分材料被挤 出材料表面形成高而薄的毛刺。这种毛刺比较容易去 除。
始上翘，间隙越大，弯曲和上翘越严重。
2 塑性变形阶段
凸模继续下降，压力增加，当材料内部应力达到屈服 点时，板料进入塑性变形阶段。板料在凸、凹模刃口 附近产生塑性剪切变形，形成光亮的剪切断面。
随着切刃的深入，变形区向板材的深度方向发展，扩 大，应力也增大，变形区材料的硬化加剧，最后在凸 模和凹模刃口附近，达到极限应变与应力值时，材料
二、冲裁断面质量分析
1 断面特征：
1) 圆角带 当凸模下降，刃口刚压入板料时，刃口附近产
生弯曲和伸长变形，刃口附近的材料被带进模具间隙。
2) 光亮带 发生在塑性变形阶段。由于金属板料产生塑
性剪切变形时，材料在和模具 侧面接触中被模具侧面挤光而 形成的光亮垂直的断面。
通常占全断面的1／2—1／3。
3) 断裂带 这个区域是在断裂阶段形成的。是由刃口
冲裁概述及工艺分析
冲裁： 是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生 分离的一种冲压工序。
冲裁包括：
落料、冲孔、切口、切边、冲缺、剖切、整 修等。
从板料上冲下所需形状的零件称为落料;在工 件上冲出所需形状的孔称为冲孔。
冲裁的零件可以作为零件使用或用于装配部 件，也可以作为弯曲、拉深、成形等其他工 序的毛坯。
B点—凸模下压及 板材弯曲引起的三向 压缩应力。
C点—σ1 为板材受拉伸而产生的拉应力，σ3为 板材受挤压而产生的压应力。
D点—σ1、σ2分别为板材弯曲引起的径向拉应 力和切向拉应力，σ3为凹模挤压板材产生的轴 向压应力。
E点—σ1、σ2为由板材弯曲引起的拉应力与凹模 侧压力引起的 压应力合成产生 的应力。 Σ3为凸模 下压引起的轴向拉应 力
一、冲裁过程
冲裁：利用凸、凹模与工件轮廓一样形状的
锋利刃口，实现板料的相互分离。
冲裁过程分为三个阶段：
1 弹性变形阶段 2 塑性变形阶段 3 断裂分离阶段
1 弹性变形阶段
板料在凸模的压力下，发生弹性压缩和弯曲。 由于凸、凹模之间有间隙存在，使板料同时受
到弯曲和拉伸的作用。
凸模下的板料产生弯曲，位于凹模上的板料开
当间隙不合适或刃口变钝时，
会产生大的毛刺。
2 影响断面质量的因素
1) 材料力学性能
材料塑性好，冲裁时裂纹出现得较迟，材料被 剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例 就大，圆角也大。
塑性差的材料，容易拉裂，材料被剪切不久就 出现裂纹，使断面光亮带所占的比例小，圆角 小，大部分是粗糙的断裂面。
2) 模具间隙的影响
凸模挤入材料一定深度后，变形区也以纺锤形区域来 考虑，但变形区被在此以前已经变形并加工硬化了的
区域所包围。
塑性变形阶段变形区压力引起的径向 压应力，切向应力σ2为板材弯曲引起的压应力 与侧压力引起的拉应力的合成应力，σ3为凸模 下压引起的轴向拉应力。
塑性变形阶段变形区的应力状态