五金冲压件的冲裁加工过程分析

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。

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。