2.7 冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算

2. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 2.7.1 冲裁变形过程及冲件断面质量 １、冲裁的变形过程 板（带）料在凸、凹模之间被剪切、使板料产生分离的变形过程，称冲裁变形过程。变形过程可分为三个阶段。见图2-64。 图2-64冲裁变形过程

3. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 • 弹性变形阶段：凸模与板料接触并压下板料，板料产生上翘，下拱。但板料内部应力小于屈服极限。在板料与凸模、凹模接触处出现微痕为止。卸载后，板料能恢复原状。 • 塑性变形阶段：，板料内部应力达到并超过屈服极限，此时凸模挤入材料。材料挤入凹模洞口。直到应力达到强度极限，板料与凸、凹模接触处出现微裂为止。 • 剪裂阶段：板料内部应力大于强度极限后，第二阶段产生的微裂逐渐扩大，上、下裂纹重合，板料产生分离。

4. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 2、冲裁件的剪切断面特征 • 由于冲裁变形的特点，不仅使冲出的制件或孔有毛刺，而且使其剪切断面具有四个部分，见图2-65。 图2-65 冲裁断面状态

5. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 • 圆角带a：是塑性变形阶段纤维的拉伸与弯曲所形成的，软料比硬料圆角大。 • 光亮带b：是塑性变形阶段凸模挤入材料，材料挤入凹模所形成的，其断面光亮垂直，通常占全断面的1/2～1/3。材料塑性好，模具间隙小，光亮带所占比例大。 • 断裂带c：是断裂阶段凸凹模刃口处的微裂扩展而形成的，其断面粗糙、有斜度。 • 毛刺带d：是断裂阶段材料拉断后的纤维延伸而形成的，毛刺太大影响冲件质量。

6. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 2.7.2 冲裁凸模与凹模之间的间隙 冲裁凸模与凹模之间的间隙又称冲裁间隙。是指凹模刃口横向尺寸的差值，通常用Ｚ表示。其值可为正，也可为负，但在普通冲裁模中均为正值。 1、间隙对冲裁断面质量和模具寿命的影响 图2-66 间隙对冲裁断面的影响

7. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 当间隙过小时，如图2-66 a）所示，上、下裂纹互不重合，两裂纹之间的材料随着冲裁的进行将被第二次剪切，在断面上形成第二光亮带，造成潜伏裂纹（夹层）。摩擦磨损严重，模具寿命低（冲硬质材料更为突出）。光亮带宽度增加，圆角、毛刺、斜度、曲翘、穹弯等弊病都有所减小，制件质量较高。 当间隙过大时，如图2-66 c）所示，上，下裂纹仍然不重合，使塑性变形较早结束。所以，光亮带变窄，断裂带、圆角带增宽，毛刺和斜度较大，穹弯、翘曲现象显著。对于厚材料，圆角带增宽更为突出，毛刺更长。因弹性回复会使外尺寸缩小，内尺寸增大：推料力与卸料力大为减小，甚至为零。模具寿命较高。

8. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 2、间隙对冲件尺寸精度的影响 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，差值越小，则精度越高，这个差值包括两个方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。 当凸、凹模间隙较大时，材料所受拉深作用增大，冲裁完成后落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。 当凸、凹模间隙较小时，由于材料受凸、凹模压力大。使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。

9. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 3、间隙大小的确定 • 由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择一个合理的初始间隙。 • 初始间隙：为模具制造成功时所存在的间隙，也是设计时所选用的间隙。 • 考虑到模具制造中的偏差和模具的磨损情况，生产中通常选择一个适当的范围作为合理的初始间隙，只要初始间隙在这个范围内，就可冲出良好的制件,这个范围称为最小初始间隙Zmin，和最大初始间隙Zmax 。

10. 2.7　冲裁变形过程与凸凹模刃口尺寸计算 • 确定初始间隙的方法一般用经验确定法。 • 根据近年来的研究与使用经验，在确定初始间隙值时要按使用要求分类选用。对于尺寸精度、断面垂直度要求高的制件，应选用较小初始间隙值。如表2-12所示。对于断面垂直度与尺寸精度不高的制件，应以降低冲裁力，提高模具寿命为主，可采用较大初始间隙值。