1. 定義
衝裁模的凸模橫斷面,一般都小於凹模孔,凸模和凹模間有適當的空隙,稱為間隙.見圖2.3-1
2. 間隙對沖裁斷面質量的影響
從衝裁變形過程分析可知,當衝裁間隙合理時能夠使板料在凸凹模刃口處產生的上下微裂紋相互重合於一線.這樣所得的衝裁斷面光亮帶較大,而塌角和毛刺較小,斷面錐度適中,零件表面也比較平整.衝裁件的質量可達到滿意效果.見圖2.3-3.
衝裁時如果間隙過小,則在衝裁件的斷面上會出現2條光亮帶,上端的毛刺也較大,這主要由於衝裁間隙過小,便在凸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2.3-2),這樣上下裂紋不能重於一線.夾在兩裂紋中間的材產隨著凸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.
衝裁時如果間隙過大,則會使在凸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裡錯開一段距離,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凸模下降受到很大拉伸,最後被撕裂拉斷,衝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2.3-4).
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佈.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徵,間隙大的一邊將出現間隙過大的斷面特徵,這一點對無導柱沖模尤為突出.這是在生產中必須注意的.
3. 間隙對其它方面的影響
(1).衝裁間隙對沖裁尺寸精度的影響
前面我們講過,在衝裁過程中,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一定會有彈性變形存在.由於衝裁時材料內部有彈性變形存在,當衝裁結束後,材料彈性變形即行恢復,這種彈性變形的恢復,這就使得衝裁件的實際尺寸與凸凹模刃口尺寸間產生一定的偏差見下圖2.3-5
圖2.3-5中縱座標為衝裁件的彈性恢復量.橫座標是衝裁件的相對間隙,在落料時我們從衝裁件尺寸變化曲線中可以發現,當衝裁間隙逐漸增大時,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.當衝裁結束後受壓縮金屬便要彈性恢復,從而使落料件尺寸變小,這種回彈量隨衝裁間隙的增加而增加.當衝裁間隙逐漸減小時,落料件尺寸變小的程度也減小,當間隙小到一定的程度(圖2.3-5中b點)衝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.當衝裁結束後,壓縮金屬便彈性恢復,從而使落料衝件尺寸比凹模刃口尺寸要大.
衝孔時,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衝孔件尺寸隨衝裁間隙的增加而增加,當間隙值小於某一數值時(圖2.3-5中A點).則衝孔尺寸反而會減小,即衝出孔的尺寸小於凸模尺寸.
這裡指出.衝裁件的尺寸精度主要決定於衝裁模的設計及加工精度,上述分析是在一定的模具製造精度下進行的,間隙對精度的影響比沖模本身製造精度的影響要小得多.
(2) 衝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,衝裁時需要的衝裁力就越大.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,衝裁時需要的衝裁力就小.不過實踐証明,當間隙(單面)在材料厚度的5%~2%範圍內逐漸增大時衝裁力降低已很不明顯.
(3) 衝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.使衝孔尺寸變小,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,使衝孔尺寸增大,落料尺寸縮小,於是從衝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) 衝裁間隙對模具壽命的影響.
實踐証明,衝裁間隙是影響模具壽命諸多因素中最主要的一個因素.衝裁過程中,凸模與被衝孔之間,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,而較大的間隙會使凸模和凹模刃口側面與材料間的摩擦減小,並可減緩由於模具製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,就是採用這一間隙進行衝裁時,能夠得到令人滿意的工件斷面質量,較高的尺寸精度和使衝裁力(卸料力和推件力)最小.並使模具有較長的使用壽命.但是如果採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範圍作為合理間隙,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範圍值,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衝裁力,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) 在設計衝裁模刃口尺寸時,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衝壓材料的不同厚度的衝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.
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