冲裁件质量判定与控制

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库其他金属材料成型技术课程冲裁件质量判定与控制主讲教师：王嘉冲裁件质量的评定指标有三项，分别为冲裁件断面质量、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光滑、毛刺小；尺寸精度应该保证在图样规定的公差范围之内；零件外形应该满足图样要求：表面尽可能平直，即拱弯小。一、冲裁件断面质量及其影响因素1.冲裁件切断面的组成由于冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分成四个特征区，即塌角带、光亮带、断裂带与毛刺区，如图1所示，光亮带越宽，说明断面质量越好。图1 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 塌角带a 该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近

2、的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果。光亮带b 该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材料与凸、凹模刃口的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的1/2l/3。断裂带c 该区域是在断裂阶段形成。是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且带有斜度。毛刺区d 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板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是压应力状态，使裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。裂纹的产生点和刃尖的距离成为毛刺的高度，在

3、普通冲裁中毛刺是不可避免的。2.冲裁件切断面质量的影响因素冲裁件的四个特征区域的大小和在断面上所占的比例大小并非一成不变，而是随着材料的力学性能、模具间隙、刃口状态等条件的不同而变化。（1）材料力学性能的影响材料塑性好，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；而塑性差的材料，容易拉断，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）模具间隙的影响图2 间隙对剪切裂纹与断面质量的影响）间隙过小 ）间隙合理 ）间隙过大 冲裁时，断裂面上下裂纹是否重合，与凸、凹模间隙值的大小有关。其具体影响见下表。表1 冲裁间隙对冲

4、裁件切断面质量的影响间隙情况切断面质量间隙合适凸、凹模刃口附近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，冲件的断面质量较好。间隙偏大材料内的拉应力增大，使得拉伸断裂发生早，于是断裂带变宽，光亮带变窄，弯曲变形增大，因而塌角和拱弯也增大。另外，材料在凸、凹模刃口附近产生的裂纹向外错开，不能重合。零件在第二次拉裂产生的断裂层的斜度增大，冲件的断面出现二个斜角，断面质量不理想。间隙偏小变形区内弯矩小、压应力成分大。材料在凸、凹模刃口附近产生的裂纹向内错开，当裂纹进入压应力区域时停止扩展，裂纹不能重合，在两条裂纹之间发生第二次剪切，在断面中部出

5、现夹层，两头呈光亮带，在端面有挤出薄而高的毛刺。当间隙过小时，虽然塌角小、拱弯小，但断面质量是不理想的。（3）模具刃口状态对质量的影响模具刃口状态对冲裁过程中的应力状态及冲件的断面质量有较大影响。当刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，所以冲件塌角带和光亮带增大。同时，材料中减少了应力集中现象而增大了变形区域，产生的裂纹偏离刃口，凸、凹模间金属在剪裂前有很大的拉伸，这就使冲裁断面上产生明显的毛刺。当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。图3 凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a) 凹模磨钝 b

6、) 凸模磨钝 c) 凸、凹模均磨钝 二、冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度，是指冲裁件的实际尺寸与公称尺寸之差。差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件的尺寸精度与许多因素有关。其主要影响因素有：1. 冲模的制造精度冲模的制造精度对冲裁件尺寸精度有直接影响。冲模的精度越高，冲裁件的精度亦越高。2. 材料的性质材料的性质对该材料在冲裁过程中的弹性变形量有很大影响。对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值亦小，因而零件精度高。而硬的材料，情况正好与此相反。(3) 冲裁间隙当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，使落料件的尺寸等于凹模尺寸；冲孔件尺寸等于凸模的尺寸。如间隙过大，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形，冲裁后因材料弹性恢复，将使冲裁件尺寸向实际方向收缩。对于落料件，其尺寸将会小于凹模尺寸；对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。但因拱弯的弹性恢复方向与以上相反，故偏差值是二者的综合结果。如间隙过小，则板料的冲裁过程中除剪切外还会受到较大的挤压作用，冲裁后，材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体的反方向胀大。对于落料件，其尺寸将会大于凹模尺寸；对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。三、冲裁件的形状误差冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲