文档介绍：第八章冲裁工艺及冲裁模设计
冲裁是利用冲模使板料的一部分沿一定轮廓形状与另一部分分离的冲压工序。
从广义上讲
冲裁是冲孔、落料、切断、切口、剖切等分离工序的总称
从狭义上讲
冲裁是指冲孔和落料
落料
冲裁的目的是为了获得具有所需外形轮廓的零件
冲孔
冲裁的目的是为了获得具有所需内孔形状的零件
冲裁模
冲裁所用的模具
冲裁可以分为两类:
另一类是以变形方式实现分离的精密冲裁。
一类是以破坏方式实现分离的普通冲裁
本章仅讲述在生产中广泛应用的普通冲裁
普通冲裁的基本原理
板料的分离过程
冲裁时材料的分离过程
由于有间隙存在,材料受垂直方向压力、剪切力、横向挤压力、弯矩和拉力的共同作用,除主要的剪切变形外,还要产生弯曲、过深、挤压等附加变形。
分离过程大致可分为3个阶段。

冲裁变形过程
弹性变形阶段
塑性变形阶段
断裂分离阶段

凸模对板料施压,使材料产生弹性变形。板料稍微挤入凹模口。板料与凸、凹模接触处形成很小的塌角。由于凸、凹模之间存在间隙,板料同时受到弯曲和拉伸的作用,凸模下的板料产生弯曲,凹模上的板料开始上翘。

凸模继续压到一定深度时,材料内部应力达到屈服点,板料开始在与凸模、凹模的刃口接触处产生塑性剪切变形。凸模切入板料并将下部板料挤入凹模孔内。在板料剪切面处形成塌角,同时在切断面上形成一小段光亮且与板料垂直的表面。随着冲压过程的继续,应力不断增加,材料的变形程度便不断增加,变形区向板材的深度方向发展、扩大,同时硬化加剧,变形抗力也不断上升,应力也随之增加,直至凸、凹模刃口处达到极限应力和应变值,这就意味着塑性变形结束,材料即产生微小裂纹。

裂纹产生后,随凸模继续压入,凸、凹模刃口附近产生的微裂纹沿最大剪应变速度方向不断向板材内部扩展。若间隙合适,上、下裂纹则相遇重合,板料上下部分分离。
普通冲裁件的断面情况
一般把断面分为四个特征区:即塌角带(圆角带)、光亮带、断裂带和毛刺区.
塌角带
光亮带
光亮带
塌角带
毛刺
断裂带
、变形和冲裁件正常的断面状况
a)冲孔件 b)落料件

塌角带发生是由于金属材料的弯曲与拉伸变形而形成的。弹性初始塌角随着凸模的下降而进入塑性变形阶段,从而成为永久性的塌角留在断面上,塑性好的材料塌角大。

光亮带产生于塑性变形阶段,金属产生塑剪变形时,由于,材料在与模具侧面接触中被模具侧面挤光而形成的光亮垂直的断面。所以断面光滑、平整、且与板料平面垂直,是断面质量最好的一段。通常,光亮带占断面的1/2~1/3,塑性好的材料,光亮带所占的比例更大。

断裂带产生于冲裁变形第3阶段,由于拉应力的作用促使裂纹不断扩展,金属纤维拉断,生成表面粗糙无光泽且有斜度的断裂带。
毛刺,是由于刃口正面材料被压缩,刃尖部分是高静水压应力状态,微裂纹的起点在模具侧面距刃尖不远的地方发生而产生。

由上可知:冲裁是通过凸、凹模的刃口像剪子一样将板料剪断分离,这就决定了其断面粗糙且有斜度等弊端。
所以,通过提高模具和冲床的精度、刚度,以及采用合理凸、凹模间隙、等措施,可以改善断面质量。
另外,也可通过增加整形工序来提高冲裁件断面质量。。
一般冲裁件断面的近似表面粗糙度
冲裁间隙
凸、凹模每侧间隙称为单边间隙
两侧间隙之和称为双边间隙
Z=Dd-Dp
式中
Z——冲裁间隙(mm);
Dp——凸模刃口尺寸(mm);
Dd——凹模刃口尺寸(mm)。
冲裁间隙