冲裁间隙对冲压件质量影响探讨.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：冲裁间隙对冲压件质量影响的实验研究吕建强王玲(1.淮阴工学院机械工程学院江苏淮安223003)摘要：本文通过一套刚性卸料冲模以一组十个不同尺寸的冲头形成不同的冲裁间隙研究了在自由冲裁状态时冲裁间隙的取值对冲裁件尺寸精度、冲裁面质量、平面度的影响。关键词：冲裁件；间隙；断面质量中图分类号：TG386.41文献标识码：A文章编号：前言冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序在自由冲裁时（即在没有压板和顶出器的情况下）板料冲裁变形区的受力状态如图1所示。冲裁时板料最大的塑性变形集中在以凸模与凹模刃口连线为中线的纺锤形区域内（图1-b）所示）纺锤形内以剪切变形为主。当凸模与凹模的间隙（以下称冲裁间隙）较小时纺锤形区域的宽度将减小冲裁变形将更接近剪切。由于冲裁间隙的存在使得板料在受到凸、凹模正压力作用的同时还受到弯矩M的作用。由于弯矩M的影响材料的变形及受力情况变的非常复杂且随冲裁间隙的变化及冲裁过程的进行而发生相应的变化。a）b）图1刃口处的受力情况由冲裁变形过程的分析可知冲裁过程的变形是很复杂的所有这些冲裁间隙值是主要的影响因素。本文从冲裁间隙值的变化对冲裁件的质量影响作一次探讨。研究条件及试验数据材料为厚2.5mm的08F钢板正装下出料刚性卸料冲模一副凹模刃口尺寸：为了得到不同的冲裁间隙采用表一所示凸模刃口不同尺寸的一组十个冲头进行冲裁比较。表一凸模刃口参数组号凸模参考尺寸(mm)相对间隙（Z/t×100%）保证间隙Z值12.5%0.0525%0.137.5%0.15410%0.2512.5%0.25615%0.3720%0.4825%0.5930%0.61035%0.7我们对每组冲裁出的零件进行了零件尺寸、光亮带宽度、圆角带宽度、内斜角和平面度的测量数据列于表二。断面的光亮带、圆角带情况如图2所示端面的圆角带情况如图3所示。表二冲裁件的质量情况(mm)组号零件直径（mm）光亮带宽度(平均)塌角内斜角（°）平面度h/t(%)断面形态134.8261—10.3%—均匀双光亮带234.812753.0%13.1%3.757连续岛形双光亮带334.824050.4%13.7%3.782连续岛形双光亮带434.812644.4%14.5%4.568断续岛形双光亮带534.817440.0%15.9%5.494点状岛形双光亮带634.801837.0%16.4%6.252点状岛形双光亮带734.809735.5%17.7%7.132单光亮带834.809134.6%20.1%9.462单光亮带934.807132.0%20.9%10.22单光亮带1034.778131.4%25.5%13.42单光亮带图2光亮带、断面圆角带图3端面圆角冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响尺寸精度是指制件的实际尺寸与图样上标注的基本尺寸的差值δ所能达到的公差等级。冲裁件的外形尺寸精度主要受凸、凹模刃口尺寸制造精度和冲裁间隙的影响。若忽略材料的弹塑性共存规律的影响则理论上落料件的尺寸与凹模孔尺寸一致但是由于材料塑性变形时具有弹塑性共存规律冲裁结束后制件从模具中脱离出来原来在冲裁时所承受的力及产生的变形将发生一定程度的弹性回复这使得冲裁件与凹模的刃口尺寸及形状产生了偏差。图4所示当冲裁间隙（Z/t值）较小时凸、凹模刃口周围的材料所受弯矩较小此时拉应力较小挤压应力较大凸、凹模刃口周围材料的径向呈弹性压缩变形落料后因板料的弹性恢复使落料件尺寸将大于凹模孔尺寸产生正偏差。随冲裁间隙（Z/t值）的增大弯矩逐渐变大拉应力增大凸、凹模刃口周围材料的径向呈弹性拉伸变形落料后因板料的弹性恢复使冲裁件向实体方向收缩则产生负偏差。由图4变化趋势分析理论上当冲裁间隙值为一特定值时偏差可能为零（但这在实际中是不可能的）。图4零件尺寸精度冲裁间隙对冲裁件光亮带、圆角带的影响由变形区应力特征点的分析可知凹模侧壁靠近刃口处的静水压力最低材料呈现的塑性较差。当凸模切入板料一定深度时由于加工硬化和组织缺陷的增多促使材料塑性进一步降低。随着材料内部的应力达到强度极限裂纹首先在凹模侧壁刃口处出现。图5-a)所示当凸模与凹模的间隙正常时裂纹的发展可能有两种方式：一是如A曲线所示凹模侧壁产生的裂纹在向凸模刃口方向发展的过程中因为进入压应力区比较困难此时在凸模刃口侧壁也将产生裂纹上、下裂纹对向发展贯通后便使冲裁件断裂分离开来形成粗糙的断裂面（又称为断裂带）；第二种如B曲线所示凹模刃口侧壁产生的裂纹选择静水压力较低的路径