普通冲裁的基本原理

3．断裂分离阶段
裂纹产生后，随凸模继续压入，凸、凹模刃口附近产生的微裂纹沿最大剪应变 速度方向不断向板材内部扩展。若间隙合适，上、下裂纹则相遇重合，板料上 下部分分离。
8.1.2 普通冲裁件的断面情况
一般把断面分为四个特征区:即塌角带（圆角带）、光亮带、
断裂带和毛刺区.
塌角带
光亮带
断裂带
毛刺
塌角带
塑性变形阶段
断裂分离阶段
图8.1 冲裁变形过程
1．弹性变形阶段
• 凸模对板料施压，使材料产生弹性变形。板料稍微挤入凹模口。板料与凸、 凹模接触处形成很小的塌角。由于凸、凹模之间存在间隙，板料同时受到弯 曲和拉伸的作用，凸模下的板料产生弯曲，凹模上的板料开始上翘。
2．塑性变形阶段
凸模继续压到一定深度时，材料内部应力达到屈服点，板料开始 在与凸模、 凹模的刃口接触处产生塑性剪切变形。凸模切入板料并将下部板料挤入凹模孔内。 在板料剪切面处形成塌角，同时在切断面上形成一小段光亮且与板料垂直的表面。 随着冲压过程的继续，应力不断增加，材料的变形程度便不断增加，变形区向板 材的深度方向发展、扩大，同时硬化加剧，变形抗力也不断上升，应力也随之增 加，直至凸、凹模刃口处达到极限应力和应变值，这就意味着塑性变形结束，材 料即产生微小裂纹。
光亮带
图8.2冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况
a）冲孔件 b）落料件
1.塌角带
• 塌角带发生是由于金属材料的弯曲与拉伸变形而形成的。弹性初 始塌角随着凸模的下降而进入塑性变形阶段，从而成为永久性的 塌角留在断面上，塑性好的材料塌角大。
2．光亮带
光亮带产生于塑性变形阶段，金属产生塑剪变形时，由于，材料 在与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。 所以断面光滑、平整、且与板料平面垂直，是断面质量最好的一 段。通常，光亮带占断面的1/2～1/3，塑性好的材料，光亮带所 占的比例更大。
3．间隙对模具寿命的影响
模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。 模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断 和胀裂。 小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结 现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相 互啃刃等异常损坏。
• 间隙越小，摩擦越严重，模具寿命越短。 • 较大的间隙，不仅可以减小磨损，也可以缓解间 隙不均匀的影响，从而提高模具的寿命
一 冲裁间隙是决定弹性恢复量大小的重要因素。
当间隙较大时，材料的拉变形大，冲裁后，弹性恢复使落料件
外径收缩，使冲孔孔径扩张，结果是落料件尺寸小于凹模尺寸， 冲出的孔径大于凸模尺寸 • 当间隙较小时，材料的侧向挤压变形大，冲裁后弹性恢 复使落料件外径扩张，使冲出的孔径收缩，结果是落料 件尺寸大于凹模尺寸，冲孔孔径小于凸模直径。
拉应力成分增大，材料容易产生裂纹、使塑性变形较早 结束。 所以光亮带变窄，断裂带、圆角带增大，毛刺相对较大， 锥度也较大。
间隙过小
间隙合适
间隙过大
间隙大小对断面质量的影响
（2）间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与 基本尺寸的差值。 这个差值包含两个方面的偏差： 一是冲裁件相对凸模或凹模刃口尺寸的偏差 二是模具本身的制造偏差。
• 凸、凹模每侧间隙称 为单边间隙 • 两侧间隙之和称为双
边间隙
• Z=Dd-Dp
式中 Z——冲裁间隙（mm）； Dp——凸模刃口尺寸（mm）； Dd——凹模刃口尺寸（mm）。
图8.3 冲裁间隙
8.2.1 冲裁间隙对冲裁工序的影响
1．冲裁间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件质量包括冲裁断面质量、尺寸精度 和弯曲度三个方面。
样将板料剪断分离，这就决定了其断面 粗糙且有斜度 等弊端。 理凸、凹模间隙、等措施，可以改善断面质量。
另外，也可通过增加整形工序来提高冲裁件断面
• 所以，通过提高模具和冲床的精度、刚度，以及采用合
质量。表8.1为冲裁件断面的近似粗糙度值。
表8.1 一般冲裁件断面的近似表面粗糙度
8.2 冲 裁 间 隙
3．断裂带
断裂带产生于冲裁变形第3阶段，由于拉应力的作用促使裂纹不
断扩展，金属纤维拉断，生成表面粗糙无光泽且有斜度的断裂带。
4．毛刺区
毛刺，是由于刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态， 微裂纹的起点在模具侧面距刃尖不远的地方发生而产生 。
• 由上可知 ： 冲裁 是通过凸、凹模的刃口像剪子一
8.1 普通冲裁的基本原理
8.1.1 板料的分离过程
冲裁时材料的分离过程 由于有间隙存在，材 料受垂直方向压力、剪切 力、横向挤压力、弯矩和 拉力的共同作用，除主要 的剪切变形外，还要产生 弯曲、过深、挤压等附加 变形。
• 分离过程大致可分为3个阶段。
图8.1为无弹压板的金属板料分离过程
弹性变形阶段
二 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具本身的制造精度
表8.2 冲裁件的尺寸精度与冲模的制造精度
（3）间隙对弯曲度的影响
间隙对弯曲度的影响是：
间隙愈大，弯曲愈严重。为了减小弯曲度， wk.baidu.com在模具上加压料板或另外加校平工序。
2．间隙对冲裁力的影响
间隙愈小
冲裁变形区的压应力成分越大，拉应力成分越小， 材料变形抗力大，冲裁力越大
（1）间隙对冲裁件断面质量的影响
• 间隙过小时，上、下裂纹不能相遇重合，板料将被第 二次剪切，断面会产生两个光亮带，并造成夹层，毛 刺被拉长。 间隙合理时，上、下表面产生的初始裂纹能相遇重 合，光亮带较大，塌角带、断裂带、毛刺区都较小， 锥度也比较小。
间隙过大时，上、下裂纹仍然不重合，因应力状态中的