探讨冲裁模调试及其试验改进方法

1、探讨冲裁模调试及其试验改进方法 袁宏培（六安高级技工学校）摘 要：凸凹模刃口之间的间隙是影响冲裁件断面质量的重要因素，对实验冲裁模进行改进后，使凸凹模刃口之间的间隙能够进行自由调整，在实验时能观察到三种不同的断面质量，让学生能够理论联系实际，很直观地了解间隙对冲裁件断面质量的影响，从而拓宽了实验目的。关键词：冲裁间隙、断面质量、二次光亮带、二次撕裂带 Abstract： The cleft between the convex and cave mould blade is the important factor that the influence hurtles to cut a cro

2、ss section quantity, hurtling to cut the mould to the experiment can make the cleft between the convex and cave mould blade carry on the adjustment after carry on the improvement, while experiment can observe to three kinds of different cross section quantities, let student the theories contact phys

3、ically, kept the view ground understand the cleft to open widely the experiment purpose towards hurtling to cut a cross section quantity of affect.Keyword：Hurtle to cut the cleft、Cross section quantity、Two times shining take、Tear to pieces to take two times1、 冲裁过程分析1 1冲裁变形过程冲裁变形过程如图1-1所示。凸模与凹模组成上、下刃

4、口，材料放在凹模上，凸模逐步下降使材料产生变形，直到全部分离完成冲裁。 整个冲裁过程分为三个阶段：弹性变形、塑性变形、断裂分离（1） 弹性变形阶段 如图1-1a所示，凸模开始接触板料下压，板料发生弹性压缩和弯曲，并略微挤入凹模型孔里，这时材料内的应力没有超过屈服点，若凸模卸除压力，材料回复原状，故称弹性变形阶段。（2） 塑性变形阶段 如图1-1b所示，凸模继续加压时，部分材料被挤入凹模型孔内，使材料产生塑性剪切变形，形成光亮的剪断面。由于凸、凹模之间存在间隙，故在剪切变形的同时，材料还受到弯曲和拉伸。特点是材料只发生塑性流动，而不产生任何裂纹，凸模逐渐切入材料，同时将凸模下面的材料挤入凹模孔内

5、。（3） 断裂分离阶段 如图1-1c、d、e所示，在凸、凹模刃口附近首先出现微裂纹，继而出现可见裂纹，而且裂纹沿最大切应力方向向金属内层扩展，使冲裁件完全分离落料。图1-1 冲裁变形过程2、 冲裁切断面分析在冲裁过程中，材料受弯矩的作用，工件产生弯曲。由于冲裁变形特点，在冲裁断面上具有明显的四个特征区，如图1-2所示，即a-塌角，b-光亮带，c-断裂带，d-毛刺。（1） 塌角 它是当凸模下降，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的结果。（2） 光亮带 它是在塑性变形过程中，材料和模具侧面接触中被模具侧面挤压而形成的光亮垂直断面。它通常占全断面的1/31/2

6、，冲裁件的尺寸精度是以光亮带处的尺寸精度来衡量的。（3） 断裂带 它是表面粗糙且带有锥度的部分，是由刃口处的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形成的撕裂面。（4） 毛刺 它是在塑性变形阶段后期产生的，凸、凹模的刃口切入被加工材料一定深度时出现的微裂纹。因裂纹起点不在刃尖处，而在模具侧面距刃尖不远的地方，所以在拉应力作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。图1-2 冲裁切断面的形状3、 冲裁间隙对冲裁件尺寸精度分析 凸、凹模间隙对冲裁件精度的影响规律如图1-3所示。从图中可知，a) 冲孔时在冲裁间隙过小或过大时，当冲孔件脱离凸模后，冲孔直径与凸模直径有一偏差。当冲裁间隙过小时，冲裁时孔周边材料受到

7、挤压，当冲孔件脱离凸模后，孔周边材料的弹性回复变形，使冲孔直径小于凸模直径，产生负偏差；当冲裁间隙过大时，冲裁时孔周边材料受到拉伸，当冲孔件脱离凸模后，孔边材料向基体内收缩，使冲孔直径大于凸模直径，产生正偏差。b）落料时，当冲裁间隙过小时，材料在较大侧向压力作用下被挤入凹模孔内，当落料件脱离凹模后将产生向基体外的弹性回复变形，使落料件尺寸稍大于凹模孔尺寸，产生正偏差；当间隙过大时，材料在受较大拉应力作用下被拉入凹模孔内，当落料件脱离凹模后将向基体内收缩，使落料件的直径小于凹模孔的直径，产生负偏差。图1-3 凸、凹模间隙对冲裁件精度的影响4、 冲裁间隙对冲裁件断面质量分析当间隙合适时，尽管撕裂带

8、与材料表面不垂直，偏斜了角，但还是比较光滑，毛刺较小，断面质量较好。当间隙过小时，凹模刃口处产生的裂纹向内错开指向凸模下面的高压应力区，而凸模刃口处产生的裂纹指向凹模上面的高压应力区，在压应力作用下裂纹停止生长，材料塑性提高产生第二次剪切。这样在两次光亮带中部夹有残留的断裂带，只要沟痕不是很深仍可用。当间隙过大时，材料受弯曲和拉伸，容易产生裂纹，光亮带所占比例减小，凸凹模刃口处产生的裂纹外错产生二次拉裂。断裂带斜度增大，断面垂直度差，毛刺大而厚，断面质量差，如图1-4所示。1毛刺； 2撕裂带； 3光亮带； 4圆角 图1-4 凸凹模间隙与冲裁件断面质量的关系5、冲裁间隙的确定 在塑性变形阶段，板

9、料产生塑性剪切变形，材料在和模具侧面接触中被模具侧面挤光而形成光亮垂直的断面，因此塑性变形阶段越长，光亮带所占比例越大，断面质量越好。而凸模与凹模刃口之间的间隙是影响冲裁件断面质量的重要因素。合理间隙的理论计算依据是在断裂分离的起始阶段，材料在凸模与凹模刃口处产生的裂纹成直线会合。从图1-5的几何关系可得出计算合理间隙的公式。 图1-5 合理冲裁间隙的理论计算图Z =2(t- h0)tan=2t(1-h0/t)tan 式中 h0产生裂纹时的凸模挤入材料的厚度（mm）；t 板料厚度(mm)；裂纹斜角；h0/t产生裂纹时的切入深度(mm)。 6、 冲裁模调试实验目的、方法及改进 6.1未改进前实验

10、冲裁模在冲裁模的安装调试中使凸凹模刃口之间的间隙均匀一致，是获得合格冲裁件的保证。按传统的冲裁模调试实验，将无导向冲裁模，如图1-6所示，安装在压力机上，调整下模，使周边间隙均匀，获得合格冲裁件。实验目的仅在于了解冲裁模在压力机上的安装、调试过程和方法。不能观察到间隙过大时产生的二次撕裂带和间隙过小时产生的二次光亮带。 图1-6 改进前实验冲裁模6.2改进后的实验冲裁模为了拓宽实验目的,让学生在有限的学时内掌握更多的知识，对实验冲裁模进行了改进，将无导向冲裁模上下模刃口都做成不封闭的直边,如图1-7所示。在实验时下模作前后调整，即可改变冲裁间隙Z的大小。对下模作三次调整，即得合理间隙、大间隙、

11、小间隙。经三次冲裁得到三种不同的断面，直接观察间隙Z对断面质量的影响。 1 模柄； 2 上模板； 3 橡胶； 4 上模刃； 5 压料板； 6 下模刃；7 下模板； 8 板料 图1-7改进后的实验冲裁模7、冲裁模改进后实验步骤 （1） 搬动飞轮，使滑块降到下死点，调节滑块连杆到适当高度。 将上模紧固在滑块上，再将下模刃口向上模刃口靠拢，在上下模刃口之间两 头 用塞尺控制间隙（根据板材的力学性能及厚度确定合理间隙Z），两点一 线，中 间间隙必均匀，如图1-8所示。紧固下模后，调节滑块连杆，使上模 刃口进入下模刃口0.5 mm左右。 图1-8 利用塞尺调整均匀间隙示意图（2） 开动压力机，试冲钢板，观察断面四个特征区，分析间隙是否合理。 （3） 下模向前调，使间隙增大，两头仍用塞尺控制均匀间隙。紧固下模后，试冲 钢板，观察二次撕裂带。 （4） 下模向后调，使间隙减小，两头仍用塞尺控制均匀间隙。紧固下模后， 试 冲钢板，观察二次光亮带。 （5） 将三种试验结果记录，进行分析比较。8、结 论 （1）拓宽了实验目的，使学生在同一实验中观察到更多的内容，获得更多的感性 认识，理论联系实际分析间隙Z对断面质量的影响。融会贯通所学知识，对冲 裁件断面质量分析打下坚实的基础，收到了立竿见影的效果。 （2）一般模具设计时，根据板材的力学性能及厚度确定合理间隙Z，模具一旦制造 好，冲压材料就