1. 定义
冲裁模的凸模横断面,一般都小于凹模孔,凸模和凹模间有适当的空隙,称为间隙.见图2.3-1
2. 间隙对冲裁断面质量的影响
从冲裁变形过程分析可知,当冲裁间隙合理时能够使板料在凸凹模刃口处产生的上下微裂纹相互重合于一线.这样所得的冲裁断面光亮带较大,而塌角和毛刺较小,断面锥度适中,零件表面也比较平整.冲裁件的质量可达到满意效果.见图2.3-3.
冲裁时如果间隙过小,则在冲裁件的断面上会出现2条光亮带,上端的毛刺也较大,这主要由于冲裁间隙过小,便在凸模刃口处产生上微裂纹的位置.比在凹模刃口处产生下微裂纹的位置向外错开一段距离(见图2.3-2),这样上下裂纹不能重于一线.夹在两裂纹中间的材产随著凸模下降产生第二次剪切,因此形成第二条光亮带, 毛刺也将进一步拉长,使断面质量较差.
冲裁时如果间隙过大,则会使在凸模刃口处产生上微裂纹的位置.比在凹模刃口处产生下微裂纹的位置向里错开一段距离,这样上下裂纹也不能重于一线.夹在两裂纹中间的材产随著凸模下降受到很大拉伸,最后被撕裂拉断,冲裁冲断面上出现较大的断裂带使光亮带变小,毛刺和锥度较大.塌角有所增加,断面质量更差(见图2.3-4).
由以上分析可推知,在模具设计时,即使选用了合理的间隙值,但由于加工或组立冲模时,没能保証冲模间隙的均匀分布.同样会得不到理想的断面质量,间隙小的一边.将出现如前所述间隙过小的断面特征,间隙大的一边将出现间隙过大的断面特征,这一点对无导柱冲模尤为突出.这是在生产中必须注意的.
3. 间隙对其它方面的影响
(1).冲裁间隙对冲裁尺寸精度的影响
前面我们讲过,在冲裁过程中,金属件会出现弹性变形和塑性变形.这就是说材料在塑性变形时一定会有弹性变形存在.由于冲裁时材料内部有弹性变形存在,当冲裁结束后,材料弹性变形即行恢复,这种弹性变形的恢复,这就使得冲裁件的实际尺寸与凸凹模刃口尺寸间产生一定的偏差见下图2.3-5
图2.3-5中纵坐标为冲裁件的弹性恢复量.横坐标是冲裁件的相对间隙,在落料时我们从冲裁件尺寸变化曲线中可以发现,当冲裁间隙逐渐增大时,由于变形部位拉应力的增加,使变形金属的拉伸变形也增加.当冲裁结束后受压缩金属便要弹性恢复,从而使落料件尺寸变小,这种回弹量随冲裁间隙的增加而增加.当冲裁间隙逐渐减小时,落料件尺寸变小的程度也减小,当间隙小到一定的程度(图2.3-5中b点)冲裁部位的变形性质也会发生变化.材料内部除了剪切以外,还有挤压变形使变形区由原来的受拉状态变成受压状态.当冲裁结束后,压缩金属便弹性恢复,从而使落料冲件尺寸比凹模刃口尺寸要大.
冲孔时,变形过程及弹性的恢复原理与上面的情况相同,只是衡量的对象不同因此所得结论与落料件相反即冲孔件尺寸随冲裁间隙的增加而增加,当间隙值小于某一数值时(图2.3-5中A点).则冲孔尺寸反而会减小,即冲出孔的尺寸小于凸模尺寸.
这里指出.冲裁件的尺寸精度主要决定于冲裁模的设计及加工精度,上述分析是在一定的模具制造精度下进行的,间隙对精度的影响比冲模本身制造精度的影响要小得多.
(2) 冲裁间隙对冲裁力的影响.
间隙越小材料变形区中的压应力成分越大,材料的变形抗力就增加,冲裁时需要的冲裁力就越大.反之,间隙越大,材料变形区的拉应力成分也越大,使材料变形抗力降低,冲裁时需要的冲裁力就小.不过实践証明,当间隙(单面)在材料厚度的5%~2%范围内逐渐增大时冲裁力降低已很不明显.
(3) 冲裁间隙对卸料力和推件力的影响.
间隙越小,变形区中的材料弹性恢复量就增大.使冲孔尺寸变小,落料尺寸变大因此卸料力和推料力都增加,当间隙增大时,由于材料弹性恢复的作用,使冲孔尺寸增大,落料尺寸缩小,于是从冲头上卸下料或从凹模洞口推出零件都省力一般当间隙(单面)增大到料厚的10%~20%时,卸料几乎为零.
(4) 冲裁间隙对模具寿命的影响.
实践証明,冲裁间隙是影响模具寿命诸多因素中最主要的一个因素.冲裁过程中,凸模与被冲孔之间,凹模与落料件均有剧烈摩擦,而且间隙越小摩擦越严重所以过小的间隙对模具寿命极为不利,而较大的间隙会使凸模和凹模刃口侧面与材料间的摩擦减小,并可减缓由于模具制造和安装误差造成的间隙不均匀的不利影响,从而提高模具的使用寿命.
4. 间隙值的确定
所谓合理的间隙,就是采用这一间隙进行冲裁时,能够得到令人满意的工件断面质量,较高的尺寸精度和使冲裁力(卸料力和推件力)最小.并使模具有较长的使用寿命.但是如果采用一个间隙的数值要求同时满足以上诸多要求是不可能的因此,生产上根据零件的具体要求,综合考虑各种因素影响,恰当选择个适当的间隙范围作为合理间隙,其上限为最大合理间隙,其下限为最小间隙,即合理的间隙指的是一个范围值,在具体设计冲模时,根据零件和生产上的具体要求可按下述原则进行选取.
(1) 当对冲裁件断面质量无特殊要求时,为了提高模具的使用寿命和减小冲裁力,以获得较大的经济效益,可以选择较大间隙值.
(2) 当对冲裁件断面质量有较高要求时,应选择较小间隙值.
(3) 在设计冲裁模刃口尺寸时,考虑到模具在使用过程中会磨损,会使刃口间隙增大的实际,应按最小间隙值来计算刃口的尺寸.
在实际的工作中模具行业对各种冲压材料的不同厚度的冲件都积累了大量的经验数值.所以理论上的间隙计算方法仅作为参考来用.
