【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 凸模； 2材料； 3凹模 圖 1 沖裁時(shí)作用于材料上的力 其中： P１ 、Ｐ ２ —— 凸 、凹模對(duì)板料的垂直作用力； Ｆ １ 、Ｆ ２ —— 凸 、凹模對(duì)板料的側(cè)壓力； μ P１ 、 μ Ｐ２ —— 凸 模端面與板料間摩擦力，其方向與間隙大小有關(guān)，但一般指向模具刃口； μ Ｆ１ 、 μ Ｆ２ —— 凸 、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力。 圖 2 沖裁時(shí)板料的應(yīng)力狀態(tài)圖 沖裁時(shí)，由于板料彎曲的影響，其變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)是復(fù)雜的，且與變形過(guò)程有關(guān)。對(duì)于無(wú)壓料板壓緊材料的沖裁，其變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)如圖 2 所示，其中： A點(diǎn) ( 凸 模側(cè)面 )： 凸 模下壓引起軸向拉應(yīng)力 σ ３，板料彎曲與 凸 模側(cè)壓力引起徑向壓應(yīng)力 σ1 ，而切向應(yīng)力 σ ２為板料彎曲引起的壓應(yīng)力與側(cè)壓邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 36 頁(yè) 力引起的拉應(yīng)力的合成應(yīng)力。 B點(diǎn) ( 凸 模端面 )： 凸 模下壓及板料彎曲引起的 三向壓縮應(yīng)力。 C點(diǎn) (斷裂區(qū)中部 )：沿徑向?yàn)槔瓚?yīng)力 σ １， 垂直于板平面方向?yàn)閴簯?yīng)力 σ3 。 D點(diǎn) (凹模端面 )：凹模擠壓板料產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力 σ ３，板料彎曲引起徑向拉應(yīng)力 σ1 和切向拉應(yīng)力 σ2 。 E點(diǎn) (凹模側(cè)面 )： 凸 模下壓引起軸向拉應(yīng)力 σ ３，由板料彎曲引起的拉應(yīng)力與凹模側(cè)壓力引起壓 應(yīng)力合成產(chǎn)生應(yīng)力 σ 1 與 σ2 ，該合成應(yīng)力可能是拉應(yīng)力，也可能是壓應(yīng)力，與間隙大小有關(guān)。一般情況下，該處以 拉應(yīng)力為主。 沖裁是分離變形的沖壓工序。當(dāng) 凸 模、凹模之間的間隙正常時(shí)，工 件受力后必然從彈性變形開(kāi)始，進(jìn)入塑性變形，最后以斷裂分離告終，如圖 3所示。 圖 3 沖裁變形過(guò)程 ( 一 )彈性變形階段 由于凸模加壓于板料，使板料產(chǎn)生彈性壓 縮、彎曲和拉伸 (AB′ ＞ AB)等變形，板料底面相應(yīng)部分材料略擠入凹模洞口內(nèi)。此時(shí)，凸模下的板料略有拱彎 (鍋底形 )，凹模上的板料略有上翹。間隙越大，拱彎和上翹越嚴(yán)重。在這一階段中，若板料內(nèi)部的應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)彈性極限時(shí)，當(dāng)凸模卸載后，板料立即恢復(fù)原狀。 (二 )塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)壓入，板料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)，板料開(kāi)始產(chǎn)生塑性剪切變形。 凸 模切入板料并將下部板料擠入凹?？變?nèi)，形成光亮的剪切斷面。同邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 36 頁(yè) 時(shí)，因 凸 、凹模間存在間隙，故伴隨著彎曲與拉伸變形 (間隙愈大，變形亦愈大 )。隨著 凸 模的不斷壓 入，材料的變形程度便不斷增加，同時(shí)硬化加劇，變形抗力也不斷上升，最后在 凸 模和凹模的刃口附近，達(dá)到極限應(yīng)變與應(yīng)力值時(shí)，材料就產(chǎn)生微小裂紋，這就意味著破壞開(kāi)始，塑性變形結(jié)束。 (三 )斷裂分離階段 裂紋產(chǎn)生后，此時(shí)凸模仍然不斷地壓入材料，已形成的微裂紋沿最大剪應(yīng)變速度方向向材料內(nèi)延 伸，向楔形那樣發(fā)展，若間隙合理，上下裂紋則相遇重合，板料就被拉斷分離。由于拉斷的結(jié)果，斷面上形成一個(gè)粗糙的區(qū)域。當(dāng) 凸模再 下行， 凸模將 沖落部分全部擠入凹模洞口，沖裁過(guò)程到此結(jié)束。 沖裁力與凸模行程曲線如圖 4 圖 4 沖裁力與凸模行程曲線 圖 4 為沖裁時(shí)沖裁力與 凸 模行程曲線。圖中 AB 段相當(dāng)于沖裁的彈性變形階段， 凸模接觸材料后，載何急劇上升，當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料，即進(jìn)入塑 性變形階段后，載荷的上升就緩慢下來(lái)，如 BC 段所示。雖然由于 凸 模擠入材料使承受沖裁力的材料面積減小，但只要材料加工硬化的影響超過(guò) 受剪面積 減小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當(dāng)兩者達(dá)到相等影響的瞬間，沖裁力達(dá)最大值，即圖中的 C點(diǎn)。此后， 受剪面積 的減少超過(guò)了加工硬化的影響，于是沖裁力下降。 凸模繼續(xù) 下壓，材料內(nèi)部的微裂紋迅速擴(kuò)張，沖裁力急劇下降，如圖 CD 段所示，此為沖裁的斷裂階段。 沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素 ( 一 )斷面特征 沖裁件正常的斷面特征如圖 5所示。它由圓角帶、 光亮帶、斷裂帶和毛刺四個(gè)特征區(qū)組成。 邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 5 沖裁件的斷面特征 １．圓角帶 該區(qū)域的形成主要是當(dāng) 凸 模刃口剛壓入板料時(shí)，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變形，材料被帶 進(jìn)模具間隙的結(jié)果。 ２．光亮帶 該區(qū)域發(fā)生在塑性變形階段，當(dāng)刃口切入金屬板料后，板料與模具側(cè)面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的 1／２～１／３。 ３．?dāng)嗔褞?該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口處產(chǎn)生的微裂紋在拉應(yīng)力的作用下，不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面其斷面粗糙，具有金屬本色，且?guī)в行倍取? ４．毛刺毛刺 的形成是由于在塑性變形階段后期， 凸 模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時(shí)，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分是高靜水壓應(yīng)力狀態(tài)，使微裂紋的起點(diǎn)不會(huì)在刃尖處發(fā)生，而是在模具側(cè)面距刃尖不遠(yuǎn)的地方發(fā)生，在拉應(yīng)力的作用下，裂紋加長(zhǎng)，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺。在普通沖裁中毛刺是不可避免的。 在四個(gè)特征區(qū)中，光亮帶剪切面的質(zhì)量最佳。各個(gè)部分，在整個(gè)斷面上所占的比例，隨材料的性能、厚度、模具沖裁間隙、刃口狀態(tài)及摩擦等條件的不同而變化。 (二 )材料的性能對(duì)斷面質(zhì)量的影響 對(duì)于塑性較好的材料，沖裁時(shí)裂紋出現(xiàn) 得較遲，因而材料剪切的深度較大。所以得到的光亮帶所占比例大，圓角大， 穹彎大 ，斷裂帶較窄。而塑性差的材料，當(dāng)剪切開(kāi)始不久材料便被拉裂，光亮帶所占比例小，圓角小，穹彎小 ，而大部分是有斜度的粗糙斷裂帶。 (三 )模具沖裁間隙大小對(duì)斷面質(zhì)量的影響 沖裁單面間隙是指 凸 模和凹模刃口橫向尺寸的差值的一半，常稱(chēng)間隙用 邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 36 頁(yè) C 表示。間隙值的大小，影響上、下裂紋的會(huì)合；影響變形應(yīng)力的性質(zhì)和大小。 當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，如圖 6a 所示，上、下裂紋互不重合。兩裂紋之間的材料，隨著沖裁的進(jìn)行將被第二次剪切在斷面上形成第二光亮帶 ，該光亮帶中部有殘留的斷裂帶 (夾層 )。小間隙會(huì)使應(yīng)力狀態(tài)中的拉應(yīng)力成分減小，擠壓作用增大，使材料塑性得到充分發(fā)揮，裂紋的產(chǎn)生受到抑制而推遲。所以，光亮帶寬度增加，圓角、毛刺、斜度翹曲、 拱彎等 弊病都有所減小，工件質(zhì)量較好，但斷面的質(zhì)量也有缺陷，像中部的夾層等。 當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)，如圖 6c 所示，上、下裂紋仍然不重合。因變形材料應(yīng)力狀態(tài)中的拉應(yīng)力成分增大、材料的彎曲和拉伸也增大，材料容易產(chǎn)生微裂紋，使塑性變形較早結(jié)束。所以，光亮帶變窄，剪裂帶、圓角帶增寬、毛刺和斜度較大， 拱彎 翹曲現(xiàn)象顯著，沖裁 件質(zhì)量 下降。并且拉裂產(chǎn)生的斜度增大，斷面出現(xiàn)二個(gè)斜度，斷面質(zhì)量也是不理想的。 當(dāng)間隙合適時(shí)，如圖 6b 所示，上、下裂紋能會(huì)合成條線。盡管斷面有斜度，但零件比較平直，圓角、毛刺斜度均不大。有較好的綜合斷面質(zhì)量。 當(dāng)模具間隙不均勻時(shí)， 沖裁件會(huì)出現(xiàn) 部分間隙過(guò)大，部分間隙過(guò)小的斷面情況。這對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量也是有影響的，要求模具制造和安裝時(shí)必須保持間隙均勻。 圖 6 間隙大小對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響 a)間隙過(guò)?。?b)間隙合適； c)間隙過(guò)大 (四 )模具刃口狀態(tài)對(duì)斷面質(zhì)量的影響 刃口狀態(tài)對(duì)沖裁過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)有較大影響。當(dāng)模具刃口磨損成圓角時(shí)，擠壓作用增大，則沖裁件圓角和光亮帶增大。鈍的刃口，即使間隙選擇合理，在沖裁件上將產(chǎn)生較大毛刺。凸模鈍時(shí) ，落料件產(chǎn)生毛刺；凹模鈍時(shí)，沖孔件產(chǎn)生毛刺。 邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 共 36 頁(yè) 2 落料模具的沖壓工藝性分析 沖壓工藝規(guī)程 表 工藝規(guī)程卡片 車(chē)間 產(chǎn)品型別 工藝規(guī)程 零件名稱(chēng)： 落料模 零件號(hào)： 15B363 工藝室主任 車(chē)間主任 主管工藝員 總工藝師 版次 年 月 日 批準(zhǔn) 表 工序卡片 車(chē)間 工作程 序 型別 材料 毛料種類(lèi) 零件名稱(chēng) 零件號(hào) 第 頁(yè) DC01 板料 落料模 15B636 第 頁(yè) 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 工作地 頁(yè)次 設(shè)備名稱(chēng) 設(shè)備類(lèi)別 工作等級(jí) 工時(shí)定額 附注 1 切料 剪床 2 沖裁 開(kāi)式雙柱可傾沖床 J2363 3 去毛刺 4 檢驗(yàn) 游標(biāo)卡尺等 更改單號(hào) 編號(hào) 簽字 日期 更改單號(hào) 編號(hào) 簽字 日期 工藝員 車(chē)間主任 邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 共 36 頁(yè) 表 檢驗(yàn)卡片 車(chē)間 檢驗(yàn)圖表 型別 零件名稱(chēng) 零件號(hào) 工序號(hào) 第 頁(yè) 落料模 1 第 頁(yè) 材料 硬度 Q235 項(xiàng)目號(hào)