冲压2

利用安装在压力机上的冲模，使板料的一部分和另一部分产生分离的加工方法，就称为冲裁工序。

冲裁工序是在冲压生产中应用很广的一种工序方法，它既可以用来加工各种各样的平板零件，如平垫圈、挡圈、电机中的硅钢片等，也可以用来为变形工序准备坯料，还可以对拉深件等成形工序件进行切边。

2 ? 冲裁的变形过程是怎样的？

冲裁的变形过程分为三个阶段如图图 2.1.3 所示：从凸模开始接触坯料下压到坯料内部应力数值小于屈服极限，这是称之为弹性变形阶段 ( 第一阶段 ) ；如果凸模继续下压，坯料内部的应力达到屈服极限，坯料开始产生塑性变形直至在刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止，这是称之为塑性变形阶段 ( 第二阶段 ) ；从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离，这就是称之为断裂分离阶段 ( 第三阶段 ) 。



3 ? 普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？

普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，如图 2.1.5 所示，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。

圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。

光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。

断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。

毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。



图 2.1.5

a— 圆角带； b— 光亮带； c— 断裂带； d— 毛刺

图 2.1.5 冲裁件的断面特征

4 ? 什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？

冲裁间隙是指冲裁凹模、凸模在横截面上相应尺寸之间的差值。该间隙的大小，直接影响着工件切断面的质量、冲裁力的大小及模具的使用寿命。

当冲裁模有合理的冲裁间隙时，凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能够互相重合，这时冲裁件

切断面平整、光洁，没有粗糙的裂纹、撕裂、毛刺等缺陷，如图 2.1.6 所示。工件靠近凹模刃口部分，有一条具有小圆角的光亮带，靠近凸模刃口一端略成锥形，表面较粗糙。

当冲裁间隙过小时，板料在凸、凹模刃口处的裂纹则不能重合。凸模继续压下时，使中间留下的环状搭边再次被剪切，这样，在冲裁件的断面出现二次光亮带，如图 4-5b 所示 , 这时断面斜度虽小，但不平整，尺寸精度略差。

间隙过大时，板料在刃口处的裂纹同样也不重合，但与间隙过小时的裂纹方向相反，工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度。





5? 降低冲裁力的措施有哪些？

当采用平刃冲裁冲裁力太大，或因现有设备无法满足冲裁力的需要时，可以采取以下措施来降低冲裁力，以实现“小设备作大活”的目的：

1、采用加热冲裁的方法：当被冲材料的抗剪强度较高或板厚过大时，可以将板材加热到一定温度（注意避开板料的“蓝脆”区温度）以降低板材的强度，从而达到降低冲裁力的目的。

2、采用斜刃冲裁的方法：冲压件的周长较长或板厚较大的单冲头冲模，可采用斜刃冲裁的方法以降低冲裁力。为了得到平整的工件，落料时斜刃一般做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上，如图4.10所示。

3 、采用阶梯凸模冲裁的方法：将多凸模的凸模高度作成高低不同的结构，如图 4.10 所示。由于凸模冲裁板料的时刻不同，将同时剪断所有的切口分批剪断，以降低冲裁力的最大值。但这种结构不便于刃磨，所以仅在小批量生产中使用。



(a) (b) (c)

图 2.4.3 减小冲裁力的设计

(a) 斜刃落料； (b) 斜刃冲孔； (c) 阶梯凸模冲裁法

6? 什么是冲模的压力中心？确定模具的压力中心有何意义？

冲模的压力中心就是模具在冲压时，被冲压材料对冲模的各冲压力合力的作用点位置，也就是冲模在工作时所受合力的作用点位置。在设计模具时，必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线重合，否则，压力机在工作时会受到偏心载荷的作用而使滑块与导轨产生不均匀的磨损，从而影响压力机的运动精度，还会造成冲裁间隙的不均匀，甚至使冲模不能正常工作。因此，设计冲模时，对模具压力中心的确定是十分重要的 , 在实际生产中，只要压力中心不偏离模柄直径以外也是可以的。

7? 什么叫搭边？搭边有什么作用？

排样时，工件与工件以及工件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，使条料对凹模型孔有可靠的定位，以保证工件外形完整，获得较好的加工

质量。保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边太大，浪费材料；太小，会降低工件断面质量，影响工件的平整度，有时还会出现毛刺或搭边被拉进凸模与凹模的间隙里，造成冲模刃口严重磨损。影响模具寿命。

8? 怎样确定冲裁模的工序组合方式？

确定冲裁模的组合方式时，一般根据以下条件：

1 、生产批量的大小。从提高冲压件生产率角度来考虑，选用复合模和级进模结构要比选择单工序模好得多。一般来说，小批量和试制生产时采用单工序模具，中批和大批生产时，采用复合冲裁模和级进冲裁模。

2 、工件尺寸公差等级。单工序模具冲出的工件精度较低，而级进模最高可达 IT12 ～ IT13 级，复合模由于避免了多次冲压时的定位误差，其尺寸精度最高能达到 IT9 级以上，再加上复合模结构本身的特点，制件的平整度也较高。因此，工件尺寸公差等级较高时，宜采用复合模的结构。

3 、从实现冲压生产机械化与自动化生产的角度来说，选用级进模比选用复合模和单工序模具容易些。这是因为，复合模得废料和工件排除较困难。

4 、从生产的通用性来说，单工序模具通用性最好，不仅适合于中小批量的中小型冲压件的生产，也适合大型冲压件的生产。级进模不适合大型工件的生产。

5 、从冲压生产的安全性来说，级进模比单工序模和复合模为好。

综上所述，在确定冲裁模的工序组合方式时，对于精度要求高、小批量及试制生产或工件外形较大，厚度又较厚的工件，应该考虑用单工序模具。而对精度要求高、生产批量大的工件的冲压，应采用复合模；对精度要求一般，又是大批量生产时，应采用级进模结构。

9? 怎样选择凸模材料？

凸模的刃口要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此，凸模应该有较高的硬度与适当的韧性。一般，形状简单、模具寿命要求不高的凸模，可选用 T8A 、 T10A 等材料；形状复杂、模具寿命要求高的凸模，应该选用 Cr12 、 Cr12MoV 、 CrWMn 等材料；要求高寿命、高耐磨模具的凸模，可选用硬质合金制造。凸模的硬度，一般为 HRC58 ～ 62 。

10? 什么条件下选择侧刃对条料定位？

一般在下列情况下，采用侧刃来控制条料的送进步距：

1 、级进模中，一般采用侧刃来控制条料的送进步距。这样，可以提高生产率。

2 、当冲裁窄而长的工件时，由于步距小，采用定位钉定位困难，这时也采用侧刃来控制条料的送进步距。

3 、当需要切除条料的侧边作为工件的外形时，往往采用侧刃定距。

4 、当被冲材料的厚度较薄（ t ＜ 0.5 mm ）时，可

以采用侧刃定距。

11? 什么情况下采用双侧刃定位？

当被冲材料的宽度较大而厚度较小、工位数目较多以及冲裁件的精度要求较高时，可以采用双侧刃。采用双侧刃时，两个侧刃可以对称布置。这时，可以降低条料的宽度误差，提高工件的精度。这种布置方法常用于带料或卷料冲压中。而将两个侧刃一前一后的布置，往往用于工步较多的条料冲压中，这样可以节约料尾。用双侧刃定距时，定位精度高，但材料的利用率要低一些。

12? 凸模垫板的作用是什么？如何正确的设计垫板？

冲模在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过凸模的固定端传递到上模座。如果作用在模座上的力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。为了避免模座的损坏，在凸模固定板和上模座之间加装一块淬硬的垫板。在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加装一块垫板。设计时，一般根据需要在国标中选取标准的垫板型号。一般垫板的的形状和尺寸大小与凹模板相同。材料选用 T7 、 T8 钢，热处理的淬火硬度为 48 ～ 52HRC ，上下表面的粗糙度为 Ra0.8 以下。

13? 常用的卸料装置有哪几种？在使用上有何区别？

常用的卸料装置分为刚性卸料装置和弹压卸料装置两大类。

1 、刚性卸料装置：刚性卸料装置常用固定卸料板的结构形式，即：卸料板是用螺钉将其固定在下模部分，再用销钉定位这样一种安装方式。刚性卸料装置的卸料板在工作时，不能将被冲材料压住，所以工件的有明显的翘曲现象，但卸料力大。因此，常用于较厚、较硬且精度要求不高的工件冲裁模中。

2 、弹压卸料装置：弹压卸料装置中的弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于冲裁厚度在 1.5mm 以下的模具中。冲裁前，弹压卸料板首先将毛坯压住，当上模随压力机的滑块继续向下运动时，凸模再伸出弹压卸料板的下端面进行冲压加工。所以，工件的平整度较好。

14? 卸料板型孔与凸模的关系是怎样的？

1 、在固定卸料装置中，当卸料板仅仅起卸料作用时，卸料板型孔与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，一般取单边间隙（ 0.2～ 0.5 ） t 。当固定卸料板除卸料的作用外，还要对凸模进行导向，这时，卸料板型孔与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。

2 、弹压卸料装置中，卸料板型孔与凸模之间的单面间隙取（ 0.1 ～ 0.2 ） t 。若弹压卸料板还要起对凸模的导向作用时，同样，卸料板型孔与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。

15? 什么是顺装复合模与倒装复合模？

根据落料凹模是

在模具的上模还是下模，将复合模分成顺装复合模和倒装复合模。其中，落料凹模在下模的复合模称为顺装复合模，落料凹模在上模的复合模称为倒装复合模。

16? 什么是带齿圈压板的精冲法？

带齿圈压板的精冲法，又叫强力压边精冲法，是目前国际上应用最为广泛的精冲方法。它除了采用极小的间隙、凸模或凹模刃口带有小圆角外，又采用了一个强有力的顶件装置和带有“ V ”形凸梗的压边装置。被冲材料处于三向压应力状态，提高了材料的塑性，抑制的裂纹的产生，其结果就是工件断面几乎都是光亮带，并且断面与板平面垂直，工件的尺寸精度可达 IT7 级左右，断面粗糙度可达 Ra1.6 ～ 0.2 μ m 。

17? 什么是齿圈压板？精冲模中的齿圈压板有何作用？

精冲模和普通冲模的最大区别就在于采用了 V 形齿圈压板。所谓齿圈压板是指在压板或凹模上，围绕工件轮廓一定距离设置的V形凸梗。齿圈压板的作用就是阻止剪切区以外的金属板料,在冲裁过程中进入到剪切区内，以便在剪切区内的材料处于三向压应力状态；压紧被冲材料，避免板料的弯曲和拉伸变形；冲裁完成后又起卸料的作用。

18? 精冲工艺对压力机有哪些特殊要求？

精冲工艺的实现，要求压力机要提供三种压力，即：使材料分离的剪切力、压料力和顶件力。但这三种力不是同时产生的，而是需要压力机按精冲工艺的要求顺序产生。所以精冲工艺对压力机有如下特殊要求：

1 、三种压力按精冲工艺的要求顺序产生，并且能够单独进行调整；

2 、精冲压力机要有足够的刚性；

3 、精冲压力机的滑块应该能够精密的上下调整；

4 、精冲压力机要有足够的导向精度；

5 、精冲压力机的滑块速度要低，且可以调节。

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