2018-08-02 · 五金沖壓模具設(shè)計(jì)

　　1. 定義

　　沖裁模的凸模橫斷面,一般都小于凹模孔,凸模和凹模間有適當(dāng)?shù)目障?稱為間隙.見圖2.3-1

　　2. 間隙對(duì)沖裁斷面質(zhì)量的影響

　　從沖裁變形過程分析可知,當(dāng)沖裁間隙合理時(shí)能夠使板料在凸凹模刃口處產(chǎn)生的上下微裂紋相互重合于一線.這樣所得的沖裁斷面光亮帶較大,而塌角和毛刺較小,斷面錐度適中,零件表面也比較平整.沖裁件的質(zhì)量可達(dá)到滿意效果.見圖2.3-3.

　　沖裁時(shí)如果間隙過小,則在沖裁件的斷面上會(huì)出現(xiàn)2條光亮帶,上端的毛刺也較大,這主要由于沖裁間隙過小,便在凸模刃口處產(chǎn)生上微裂紋的位置.比在凹模刃口處產(chǎn)生下微裂紋的位置向外錯(cuò)開一段距離(見圖2.3-2),這樣上下裂紋不能重于一線.夾在兩裂紋中間的材產(chǎn)隨著凸模下降產(chǎn)生第二次剪切,因此形成第二條光亮帶, 毛刺也將進(jìn)一步拉長,使斷面質(zhì)量較差.

　　沖裁時(shí)如果間隙過大,則會(huì)使在凸模刃口處產(chǎn)生上微裂紋的位置.比在凹模刃口處產(chǎn)生下微裂紋的位置向里錯(cuò)開一段距離,這樣上下裂紋也不能重于一線.夾在兩裂紋中間的材產(chǎn)隨著凸模下降受到很大拉伸,最后被撕裂拉斷,沖裁沖斷面上出現(xiàn)較大的斷裂帶使光亮帶變小,毛刺和錐度較大.塌角有所增加,斷面質(zhì)量更差(見圖2.3-4).

　　由以上分析可推知,在模具設(shè)計(jì)時(shí),即使選用了合理的間隙值,但由于加工或組立沖模時(shí),沒能保証沖模間隙的均勻分布.同樣會(huì)得不到理想的斷面質(zhì)量,間隙小的一邊.將出現(xiàn)如前所述間隙過小的斷面特征,間隙大的一邊將出現(xiàn)間隙過大的斷面特征,這一點(diǎn)對(duì)無導(dǎo)柱沖模尤為突出.這是在生產(chǎn)中必須注意的.

　　3. 間隙對(duì)其它方面的影響

　　(1).沖裁間隙對(duì)沖裁尺寸精度的影響

　　前面我們講過,在沖裁過程中,金屬件會(huì)出現(xiàn)彈性變形和塑性變形.這就是說材料在塑性變形時(shí)一定會(huì)有彈性變形存在.由于沖裁時(shí)材料內(nèi)部有彈性變形存在,當(dāng)沖裁結(jié)束后,材料彈性變形即行恢復(fù),這種彈性變形的恢復(fù),這就使得沖裁件的實(shí)際尺寸與凸凹模刃口尺寸間產(chǎn)生一定的偏差見下圖2.3-5

　　圖2.3-5中縱坐標(biāo)為沖裁件的彈性恢復(fù)量.橫坐標(biāo)是沖裁件的相對(duì)間隙,在落料時(shí)我們從沖裁件尺寸變化曲線中可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)沖裁間隙逐漸增大時(shí),由于變形部位拉應(yīng)力的增加,使變形金屬的拉伸變形也增加.當(dāng)沖裁結(jié)束后受壓縮金屬便要彈性恢復(fù),從而使落料件尺寸變小,這種回彈量隨沖裁間隙的增加而增加.當(dāng)沖裁間隙逐漸減小時(shí),落料件尺寸變小的程度也減小,當(dāng)間隙小到一定的程度(圖2.3-5中b點(diǎn))沖裁部位的變形性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化.材料內(nèi)部除了剪切以外,還有擠壓變形使變形區(qū)由原來的受拉狀態(tài)變成受壓狀態(tài).當(dāng)沖裁結(jié)束后,壓縮金屬便彈性恢復(fù),從而使落料沖件尺寸比凹模刃口尺寸要大.

　　沖孔時(shí),變形過程及彈性的恢復(fù)原理與上面的情況相同,只是衡量的對(duì)象不同因此所得結(jié)論與落料件相反即沖孔件尺寸隨沖裁間隙的增加而增加,當(dāng)間隙值小于某一數(shù)值時(shí)(圖2.3-5中A點(diǎn)).則沖孔尺寸反而會(huì)減小,即沖出孔的尺寸小于凸模尺寸.

　　這里指出.沖裁件的尺寸精度主要決定于沖裁模的設(shè)計(jì)及加工精度,上述分析是在一定的模具制造精度下進(jìn)行的,間隙對(duì)精度的影響比沖模本身制造精度的影響要小得多.

　　(2) 沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響.

　　間隙越小材料變形區(qū)中的壓應(yīng)力成分越大,材料的變形抗力就增加,沖裁時(shí)需要的沖裁力就越大.反之,間隙越大,材料變形區(qū)的拉應(yīng)力成分也越大,使材料變形抗力降低,沖裁時(shí)需要的沖裁力就小.不過實(shí)踐証明,當(dāng)間隙(單面)在材料厚度的5%~2%范圍內(nèi)逐漸增大時(shí)沖裁力降低已很不明顯.

　　(3) 沖裁間隙對(duì)卸料力和推件力的影響.

　　間隙越小,變形區(qū)中的材料彈性恢復(fù)量就增大.使沖孔尺寸變小,落料尺寸變大因此卸料力和推料力都增加,當(dāng)間隙增大時(shí),由于材料彈性恢復(fù)的作用,使沖孔尺寸增大,落料尺寸縮小,于是從沖頭上卸下料或從凹模洞口推出零件都省力一般當(dāng)間隙(單面)增大到料厚的10%~20%時(shí),卸料幾乎為零.

　　(4) 沖裁間隙對(duì)模具壽命的影響.

　　實(shí)踐証明,沖裁間隙是影響模具壽命諸多因素中最主要的一個(gè)因素.沖裁過程中,凸模與被沖孔之間,凹模與落料件均有劇烈摩擦,而且間隙越小摩擦越嚴(yán)重所以過小的間隙對(duì)模具壽命極為不利,而較大的間隙會(huì)使凸模和凹模刃口側(cè)面與材料間的摩擦減小,并可減緩由于模具制造和安裝誤差造成的間隙不均勻的不利影響,從而提高模具的使用壽命.

　　4. 間隙值的確定

　　所謂合理的間隙,就是采用這一間隙進(jìn)行沖裁時(shí),能夠得到令人滿意的工件斷面質(zhì)量,較高的尺寸精度和使沖裁力(卸料力和推件力)最小.并使模具有較長的使用壽命.但是如果采用一個(gè)間隙的數(shù)值要求同時(shí)滿足以上諸多要求是不可能的因此,生產(chǎn)上根據(jù)零件的具體要求,綜合考慮各種因素影響,恰當(dāng)選擇個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隙范圍作為合理間隙,其上限為最大合理間隙,其下限為最小間隙,即合理的間隙指的是一個(gè)范圍值,在具體設(shè)計(jì)沖模時(shí),根據(jù)零件和生產(chǎn)上的具體要求可按下述原則進(jìn)行選取.

　　(1) 當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量無特殊要求時(shí),為了提高模具的使用壽命和減小沖裁力,以獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益,可以選擇較大間隙值.

　　(2) 當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有較高要求時(shí),應(yīng)選擇較小間隙值.

　　(3) 在設(shè)計(jì)沖裁模刃口尺寸時(shí),考慮到模具在使用過程中會(huì)磨損,會(huì)使刃口間隙增大的實(shí)際,應(yīng)按最小間隙值來計(jì)算刃口的尺寸.

　　在實(shí)際的工作中模具行業(yè)對(duì)各種沖壓材料的不同厚度的沖件都積累了大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值.所以理論上的間隙計(jì)算方法僅作為參考來用.