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五金冲压件的冲裁加工过程分析

日期:2021-04-27    编辑:富泰鑫五金    阅读: 64

五金冲压件是现在当下用到最多,指的是在室内制定问温度下,钢、有色金属材料等板材用模具,由压力机冲裁加工所需压力而形成指定尺寸、形状的零部件。


冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序。经过冲裁得到的制件,既可作为零件直接使用也可以作为其他的冲裁、弯曲、拉深、成形等工序的毛坯。


根据五金冲压件冲裁变形机理的不同,冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。普通冲裁是由凸、凹模刃口之间产生裂缝的形式实现板料分离的,位精密冲裁则是以塑性剪切变形的方式完成板料分离的。尽管精密冲裁优点很多,但是由于需要准们的设备和模具,造成制造成本高,使用受到一定的局限,故应用广泛的仍是普通冲裁。对于普通冲裁来说,冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有直接的影响。冲模的精度越高,冲裁件的精度也越高。

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一般适用于普通冲压的常用板材主要有碳素结构钢板、优质碳素结构钢板、低合金结构钢板、电工硅钢板、不锈钢板等黑色金属以及纯铜板、黄铜板、铝板、钛合金板等有色金属和绝缘胶木板、纸板、纤维板、塑料板等非金属。


一、冲裁过程


冲裁过程是在瞬间完成的,在模具刃口尖锐,凸、凹模间间隙正常时,这个过程大致可分为三个阶段:


1、弹性变形阶段。当凸模开始接触板料并下压,在凸、凹模压力作用下,板料表面受到压缩产生弹性变形,板料略有压入凸模洞口现象。由于凸、凹模间间隙的存在,在冲裁力作用下产生弯曲力矩,使板料同时受到弯曲和拉伸作用,凸模下的材料略有弯曲,凹模上的材料则向上翘。由于开始压力不大,材料的内应力还未达到屈服点,仍在弹性范围内,若撤走压力,板料可恢复原状。


2、塑性变形阶段。凸模继续下压,材料内应力达到屈服点,板料在其与凸、凹模刃口接触产生塑性剪切变形,凸模切入板料,板料下部被挤入凹模洞内。板料剪切面边缘的圆角由于弯曲和拉伸作用加大而形成明显塌角,剪切面出现明显的滑移变形,形成一段光亮且与板面垂直的剪切断面。随着塑性剪切变形的发展,分离变形应力随之增加,终至凸、凹模刃口侧面材料内应力超过抗剪强度,便出现微裂纹。由于微裂纹产生的位置是在离刃尖不远的侧面,裂纹的产生也就留下了毛刺。


3、断裂分离阶段。凸模继续下行,刃口侧面附近产生的微裂纹不断扩大并向内延伸发展,至上、下两裂纹相遇重合,板料便完全分离,粗糙的断裂带同时也留在冲裁件断面上,以后凸模再下压,已分离的材料便从凹模型腔中推出,已形成的毛刺同时被拉长留在冲裁件上。

二、断面特征


在正常冲裁工作条件下,冲裁后的零件断面不很整齐,断面有明显的四个特征区:圆角带、光亮带、断裂带、毛刺。

1、圆角带(塌角)。产生于板料靠近凸模或凹模刃口又不与模面接触的材料表面,由于受到弯曲、拉伸作用而形成的。冲裁间隙越大,材料塑性越好,塌角越严重、


2、光亮带。光亮带是冲裁断面质量最好的区域,既光亮平整又与板平面垂直。光亮带是由于凸模切入板料,板料被挤入凹模而产生塑性剪切变形所形成的。在塑性状态下实现的剪切变形,表面质量较好。冲裁间隙小,材料塑性越好,光亮带越宽。


3、断裂带。断裂带表面粗糙,并有5度左右的斜度,是冲裁时形成的裂纹扩展而成。这种应力状态促使冲裁变形区的塑性下降,导致裂纹并形成粗糙表面。间隙越大,断裂带越宽且斜度大。


4、毛刺。紧挨着断裂带边缘,由于裂纹产生的位置不是正对着刃口而是靠近刃口侧面,并在冲裁件被推出凹模口时裂纹可能加重;而间隙过大或过小,会形成明显的拉断毛刺或挤出毛刺,因此,小毛刺不可避免。当刃口圆角(磨损)后,裂纹起点远离刃口,又会产生大毛刺。