冲裁工艺和应用

冲裁工艺简介一、概况冲裁的含义：是利用安装在压力机上的模具使材料按一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。

（最基本、最重要的冲压加工工序。

）冲裁的分类：普通冲裁和精密冲裁。

一般所说的冲裁是指普通冲裁，包括冲孔、落料、切口、切边、剖切等多种分离工序。

型孔：除了圆形以外的所有形状的通孔。

沉孔：各种不通的，且底面为平面的圆孔或型孔称为沉孔。

精密冲裁：主要是应用于精密级进模具。

二、冲裁模的分类按工序性质分类：落料模具：沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的是零件。

冲孔模具：沿封闭轮廓将废料与板料分离，冲下来的是废料。

第一节冲裁变形过程及质量分析一、冲裁变形过程分析二、冲裁断面质量分析冲裁件的三个质量指标是断面质量、尺寸精度和形状误差。

对三者的要求：断面状况尽可能垂直、光滑、毛刺小（肯定需要断面光滑，不仅外观好，而且能够保证断面方向的精确尺寸。

）；尺寸精度应该保证在图样规定的公差范围之内（其实我心里面再想你们会不会想我说这个要求是再讲废话，因为如果超差就是废品。

）；零件外形应该满足图纸要求：表面尽可能平直，即拱弯小。

（首先，圆形的东西不能做成方形。

其次，有些零件有形状方面的特殊要求。

比如我在公司做的这个零件，这张UT的零件图上明确的指出了对这个零件平面度的要求±0.1mm。

1．冲裁断面质量及其影响因素由冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分为了四个特征区，即圆角带（塌角带）、光亮带、断裂带、毛刺区。

圆角带 -该区域的形成主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被带进模具间隙的结果。

光亮带 -该区域发生在塑性变形阶段，当刃口切入金属板料后，板料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直的断面。

通常占全断面的 1／２～１／３。

断裂带 -该区域是在断裂阶段形成。

是由刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下，不断扩展而形成的撕裂面其断面粗糙，具有金属本色，且带有斜度。

毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。

二.冲裁----------冲裁概述1.冲裁的定义:冲裁是利用冲裁模在压力机的作用下,使板料分离的一种冲压工艺方法.从广义上说,冲裁是冲孔、落料、切断、切口、割切等多种分离工序的总称.但一般讲来,冲裁主要指落料和冲孔工序.冲裁是冷冲压加工方法中的基础工序,应用极其广泛,它即可以直接冲制出所需的成品零件,也可以为其它冷冲压工序制备毛丕板料经过冲裁后,被分离成两部分,即冲落部分和带孔部分,若冲裁之目的是为了制取一定外形的外形轮廊和尺寸的冲落部分;则这种冲裁工序称为落料工序,剩余的带孔部分就成为废料.反之,若冲裁的目的是为了制取一定形状和尺寸的内孔.此时,冲落部分变成废料带孔部分即为工件,这种冲裁工序称之为冲孔工序.表2-1 落料与冲孔从冲裁变形本Array质上讲,落料和冲孔是一回事.但是在工艺上必须作为两个工序加以区分.因为在冲模设计中,当具体确定凸凹模刀上尺寸时两者是不一样的.2.冲裁的分类按照切断面的粗糙程度,或冲件的精度,冲裁分为普通冲裁和精密冲裁.普通冲裁就是当工件分离时,由于受到冲模压力作用.在凸凹刃口之间的材料除了受剪切变形外,还存在着拉伸,弯曲横向挤压等变形,材料最终以撕裂的形式实现分离.因此,普通冲裁工件的断面比较粗糙,而且有一定的锥度,其精度较低,精密冲裁由于采用了特殊的冲模结构使凸、凹模刃口处的材料最终以塑性剪切变形形式分离.精密冲裁的零件,断面光洁且与板面垂直,精度较高.目前,一些精度要求高的冲裁零件,如仪器仪表,照像机,钟表,等零件多数是用精密冲裁的方法加工的.冲裁若按分离部分与母材部分的使用要求又可分如冲孔,落料,切断,切口,半剪等.3.变形特点根据金属塑性变形原理分析可知.塑性金属材料在变变形过程中引起金属材料破坏的主要方式是拉断和剪断,这就是说拉应力及拉应变.剪应力及剪应力变是造成金属材料断裂破坏的主要因素.而压应力和压应变只能引起塑性材料的形变,不会导致材料的破坏.冲裁分离过程虽然是一瞬间完成的,但变形分离是很复杂的,冲裁时板料的变形分离分三个阶段:a.弹性变形阶段.板料在凸模压力的作用下,刃口处的材料首先产生弹性压缩,拉伸等变形,凸模略有挤入材料的内部,板料的下面也略微挤入凹模洞口内,凸模下面的材料略有弯曲. 凹模上面的材料开始上翘,如果凸凹模之间的刃口间隙越大,变曲和上翘越严重,但这时,材料内部应力尚未超过极限.当去掉外力后,材料仍可恢复原状.这一阶段称为弹性变形阶段(如图a)b.塑性变形阶段随着凸模的下降,对板料的压力不断增加,材料内部的应力也随之加大.当内应力达到材料的屈服极限时,便开始进入塑性变形阶段,随着凸凹模刃口进一步挤入材料内部.由于凸凹模刃口之间的间隙存在,使材料内部的拉应力和弯曲成分增大,压应力成分减小,金属材料被进一步弯曲和拉伸,使变形区的材料硬化加剧.当冲裁力不断增大直到刃口附近的材料开始产生微裂纹时,冲裁力也达到最大值.微裂纹的出现说明有材料开台破坏,塑性变形阶段也告结束.(如图b)c.分离阶段.凸模继续下降,使板料产生上下裂纹不断扩大.并向材料内部延伸,如图c.当板料上下裂纹相重合时,说明材料纤维被全部撕裂拉断,零件断面开始分离.当凸模再往下降时,将板料的冲落部分推出凹模洞口,同时将初始形成的毛刺进一步拉长.至此,凸模回开完成整个冲裁过程.4,普通冲裁零件的断面特征对普通冲裁间的断面分析,我们可发现这样的规律.零件的断面和零件的平面并非垂直,而是带有一定的锥度;除很窄一部分光亮带外,其余均粗糙无光泽.并有毛刺和塌角.我们把冲裁件断面上的各区域分别称为塌角带(又称圆角带);光亮带(又称剪切带),断裂带和毛刺.(图12-2)高质量的冲裁件断面应该是:光亮带较宽.约占整个断面的1/3以上,塌角,断裂带.毛刺和锥度都很小,整个冲裁间平直无变弯现象.但是影响冲裁冲断面质量的因素十分复杂.它随材料的性能.厚度,刃口间隙.模具结构及冲裁速度的不同而变化.。

现代冲裁工艺及其特点在现代工业化生产中，利用压力加工设备和专用工装（模具），使工件与基体金属（板材）分离的加工工艺统称为冲裁工艺。

而冲裁工艺大致可分为三类，即：普通冲裁（简称为普冲）、高速冲裁和精密冲裁（简称为精冲）。

以下就三种冲裁工艺及特点分述于后。

一、普通冲裁仅就“分离”而言，普通冲裁包含冲裁和剪切两种工艺方法，而本文所述的“普冲”只对冲裁工艺方法进行描述。

在三种冲裁工艺中，普冲是始祖，至今仍被广泛应用于工业化大生产中。

当代工业制成品中的冲压件的百分之九十以上，是用普冲工艺生产的。

普冲工艺用途极广，它既可以直接制成平面（板状）零件，又可以为弯曲、拉深、体积成形等冲压工序作毛坯准备。

1、变形过程如图1-1所示是冲裁变形过程示意图。

完成冲裁加工的专用工装称为冲模，而冲模的主要工作部件是凸模和凹模，二者之间有单面间隙C（双面间隙则为2C），被冲裁材料置于凹模之上，在外力的作用下，凸模压入材料并不断下降，使材料发生变形。

其变形过程大致经历了弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂阶段。

图1-1 冲裁变形过程第一阶段弹性变形作用在材料上的荷载较小，且小于材料的流动极限，此时，若取消外力，材料可以恢复原来的状态。

处于此阶段的材料，在凹模轮廓范围以内，有被挤入“洞口”的趋势，且呈锅底状弯曲；而凹模轮廓范围以外，则呈直边翘曲；凸、凹模的间隙越大，材料在变形过程中的弯曲和翘曲的趋势则越严重。

第二阶段塑性变形当施加在材料上的荷载超过材料的流动极限（屈服点）时，材料进入塑性变形阶段，在此阶段，材料的加工硬化与塑性变形同时存在。

此时，材料与凸模接触的面积由初始的（凸模）挤压轮廓线向挤压轮廓环（带）转变，随着作用在材料上的荷载的继续增加，挤压轮廓环宽也不断增加。

同时，材料则沿凸模运动方向，在凸、凹模刃口（侧面）区域主要发生塑性剪切，但由于凸、凹模之间存在着间隙，在此变形过程中材料纤维组织还存在着弯曲和拉伸变形，凸、凹模间隙越大，弯曲和拉伸变形的趋势越严重。