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冲裁的定义

对于模具设计师来说，设计的产品断面质量的好坏至关重要。不过，首先我们来聊聊什么是冲裁。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坯。

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,剩馀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.见下表。

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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,还存在著拉伸﹑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﹑锺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。

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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.造成金属材料断裂的因素大概有剪应力和剪应变量.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,冲压分离变形主要分以下三个阶段：

1、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,材料内应力没有达到极限状态.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2.1-1)

2、塑性变形阶段

随著凸模的下降,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,当凸凹模进一步冲进材料内部.由于凸凹模刃口之间的间隙存在,让材料内部的拉应力和弯曲变大,压应力成分减小,材料进一步折弯和拉伸,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（龟裂）的出现说明有材料开始出现破损,塑性变形阶段也告结束.

3、分离阶段.

凸模继续下降,使板料产生上下裂纹不断扩大.且往材料内侧延伸,如图2.1-3.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,如图2.1-4.至此,凸模回升完成整个冲裁过程.

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普通冲裁零件的断面特征

对普通冲裁件的断面分析,我们可发现这样的规律.零件的冲裁断面和零件的表面并非垂直,而是带有一定的锥度;除很窄一部分光亮带外,其馀均粗糙无光泽.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.(如图2.1-5)

a-圆角 b-光亮带 c-断裂带 d-毛刺带

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,整个冲裁件平直无变弯现象,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

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