2.3冲裁间隙
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基礎知識 沖壓基礎知識
二.沖裁----------沖裁間隙
1.定義.
沖裁模的击模橫斷面,一般都小於凹模孔,击模和凹模間有適當的空隙,稱為間隙.見圖
2.間隙對沖裁斷面質量的影響.
從沖裁變形過程分析可知,當沖裁間隙合理時能夠使板料在击凹模刃口處產生的上下微裂紋相互重合於一線.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.沖裁件的質量可達到滿意效果見圖b.
沖裁時如果間隙過小,則在沖裁件的斷面上會出現2條光亮帶,上端的毛刺也較大,這主要由於沖裁間隙過小,便在击模刃口處產生上微裂紋的位置.比在凹模刃口處產生下微裂紋的位置向外錯開一段距離(見圖a),這樣上下裂紋不能重於一線.夾在兩裂紋中間的材產隨著击模下降產生第二次剪切,因此形成第二條光亮帶, 毛刺也將進一步拉長,使斷面質量較差.
沖裁時如果間隙過大,則會使在击模刃口處產生上微裂紋的位置.比在凹模刃口處產生下微裂紋的位置向里錯開一段距離,這樣上下裂紋也不能重於一線.夾在兩裂紋中間的材產隨著击模下降受到很大拉伸,最后被撕裂拉斷,沖裁沖斷面上出現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,斷面質量更差(見圖c).
由以上分析可推知,在模具設計時,即使選用了合理的間隙值,但由於加工或組立沖模時,沒能保証沖模間隙的均勻分布.同樣會得不到理想的斷面質量,間隙小的一邊.將出現如前所述間隙過小的斷面特征,間隙大的一邊將出現間隙過大的斷面特征,這一點對無導柱沖模尤為重要.這是在生產中必須注意的.
3.間隙對其它方面的影響.
(1).沖裁間隙對沖裁尺寸精度的影響
前面我們講過,在沖裁過程中,金屬件會出現彈性變形和塑性變形.這就是說材料在塑性變形時
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一定會有彈性變形存在.由於沖裁時材料內部有彈性變形存在.當沖裁結束后材料彈性變形即行恢復,這種彈性變形的恢復,這就使得沖裁件的實際尺寸與击凹模刃口尺寸間產生一定的偏差見下圖
圖中縱坐標為沖裁件的彈性恢復量.橫坐標是沖裁件的相對間隙,在落料時我們從沖裁件尺寸變化曲線中可以發現,當沖裁間隙逐漸增大時,由於變形部位拉應力的增加,使變形金屬的拉伸變形也增加.當沖裁結束后受壓縮金屬便要彈性恢復,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.當沖裁間隙逐漸減小時,落料件尺寸變小的程度也減小,當間隙小到一定的程度(圖中b點)沖裁部位的變形性質也會發生變化.材料內部除了剪切以外,還有擠壓變形使變形區由原來的受拉狀態變成受壓狀態.當沖裁結束后,壓縮金屬便彈性恢復,從而使落料沖件尺寸比凹模刃口尺寸要大.
沖孔時,變形過程及彈性的恢復原理與上面的情況相同,只是衡量的對象不同.因此所得結論與落料件相反即沖孔件尺寸隨沖裁間隙的增加而增加,當間隙值小於某一數值時(圖中A點).則沖孔尺寸反而會減小,即沖出孔的尺寸小於击模尺寸.
這里指出.沖裁件的尺寸精度主要決定于沖裁模的設計及加工精度,上述分析是在一定的模具制造精度下進行的,間隙對精度的影響比沖模本身制造精度的影響要小得多.
(2).沖裁間隙對沖裁力的影響.
間隙越小材料變形區中的壓應力成分越大,材料的變形抗力就增加,沖裁時需要的沖裁力就越大.反之,間隙越大,材料變形區的拉應力成分也越大,使材料變形抗力降低,沖裁時需要的沖裁力就小.不過實踐証明,當間隙(單面)在材料厚度的5%~2%范圍內逐漸增大時沖裁力降低已很不明顯.
(3).沖裁間隙對卸料力和推件力的影響.
間隙越小,變形區中的材料彈性恢復量就增大.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,當間隙增大時,由於材料彈性恢復的作用,使沖孔尺寸增大,落料尺寸縮小,於是從沖頭上卸下料或從凹模洞口推出零件都省力.一般當間隙(單面)增大到料厚的10%~20%時,卸料幾乎為零.
(4).沖裁間隙對模具壽命的影響.
實踐証明,沖裁間隙是影響模具壽命諸多因素中最主要的一個因素.沖裁過程中,击模與被沖孔之間,凹模與落料件均有劇烈摩擦,而且間隙越小摩擦越嚴重.所以過小的間隙對模具壽命極為不利,而較大的間隙會使击模和凹模刃口側面與材料間的摩擦減小,並可減緩由於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行沖裁時,能夠得到令人滿意的工件斷面質量,較高的尺寸精度和使沖裁力(卸料力和推件力)最小.並使模具有較長的使用壽命.但是如果采用一個間隙的數值要求同時滿足以上諸多要求是不可能的.因此,生產上根據零件的具體要求,綜合考慮各種因素影響,恰當選擇個適當的間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
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間隙指的是一個范圍值,在具體設計沖模時,根據零件和生產上的具體要求可按下述原則進行選取. (1).當對沖裁件斷面質量無特殊要求時,為了提高模具的使用壽命和減小沖裁力,以獲得較大的經
濟效益,可以選擇較大間隙值.
(2)當對沖裁件斷面質量有較高要求時,應選擇較小間隙值.
(3).在設計沖裁模刃口尺寸時,考慮到模具在使用過程中會磨損,會使刃口間隙增大的實際,應按最
小間隙值來計算刃口的尺寸.
在實際的工作中模具行業對各種沖壓材料的不同厚度的沖件都積累了大量的經驗數值.所以理論上的間隙計算方法僅作為參考來用,由於各個地方模具的 制造工藝不同,所以即是同種沖件所使用的間隙也會不一樣,現就沖模二廠對間隙值規定如下:
單邊沖裁間隙z取值與沖裁的料片材質及厚度有關.
a. 沖裁的料片為GI料時,當料片厚度T?1.0 (含)MM時,Z=7%T;0.50.5,Z=5%T;
只要沖裁的料片材質是一般的鐵料(包括GI料)時,沖3MM以下小孔,單邊沖裁間隙Z=10%T;
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