1、探討沖裁模調試及其試驗改進方法 袁宏培（六安高級技工學校）摘 要：凸凹模刃口之間的間隙是影響沖裁件斷面質量的重要因素，對實驗沖裁模進行改進后，使凸凹模刃口之間的間隙能夠進行自由調整，在實驗時能觀察到三種不同的斷面質量，讓學生能夠理論聯系實際，很直觀地了解間隙對沖裁件斷面質量的影響，從而拓寬了實驗目的。關鍵詞：沖裁間隙、斷面質量、二次光亮帶、二次撕裂帶 Abstract： The cleft between the convex and cave mould blade is the important factor that the influence hurtles to cut a cro

2、ss section quantity, hurtling to cut the mould to the experiment can make the cleft between the convex and cave mould blade carry on the adjustment after carry on the improvement, while experiment can observe to three kinds of different cross section quantities, let student the theories contact phys

3、ically, kept the view ground understand the cleft to open widely the experiment purpose towards hurtling to cut a cross section quantity of affect.Keyword：Hurtle to cut the cleft、Cross section quantity、Two times shining take、Tear to pieces to take two times1、 沖裁過程分析1 1沖裁變形過程沖裁變形過程如圖1-1所示。凸模與凹模組成上、下刃

4、口，材料放在凹模上，凸模逐步下降使材料產生變形，直到全部分離完成沖裁。 整個沖裁過程分為三個階段：彈性變形、塑性變形、斷裂分離（1） 彈性變形階段 如圖1-1a所示，凸模開始接觸板料下壓，板料發生彈性壓縮和彎曲，并略微擠入凹模型孔里，這時材料內的應力沒有超過屈服點，若凸模卸除壓力，材料回復原狀，故稱彈性變形階段。（2） 塑性變形階段 如圖1-1b所示，凸模繼續加壓時，部分材料被擠入凹模型孔內，使材料產生塑性剪切變形，形成光亮的剪斷面。由于凸、凹模之間存在間隙，故在剪切變形的同時，材料還受到彎曲和拉伸。特點是材料只發生塑性流動，而不產生任何裂紋，凸模逐漸切入材料，同時將凸模下面的材料擠入凹模孔內

5、。（3） 斷裂分離階段 如圖1-1c、d、e所示，在凸、凹模刃口附近首先出現微裂紋，繼而出現可見裂紋，而且裂紋沿最大切應力方向向金屬內層擴展，使沖裁件完全分離落料。圖1-1 沖裁變形過程2、 沖裁切斷面分析在沖裁過程中，材料受彎矩的作用，工件產生彎曲。由于沖裁變形特點，在沖裁斷面上具有明顯的四個特征區，如圖1-2所示，即a-塌角，b-光亮帶，c-斷裂帶，d-毛刺。（1） 塌角 它是當凸模下降，刃口剛壓入板料時，刃口附近產生彎曲和伸長變形，刃口附近的材料被帶進模具間隙的結果。（2） 光亮帶 它是在塑性變形過程中，材料和模具側面接觸中被模具側面擠壓而形成的光亮垂直斷面。它通常占全斷面的1/31/2

6、，沖裁件的尺寸精度是以光亮帶處的尺寸精度來衡量的。（3） 斷裂帶 它是表面粗糙且帶有錐度的部分，是由刃口處的微裂紋在拉應力的作用下，不斷擴展而形成的撕裂面。（4） 毛刺 它是在塑性變形階段后期產生的，凸、凹模的刃口切入被加工材料一定深度時出現的微裂紋。因裂紋起點不在刃尖處，而在模具側面距刃尖不遠的地方，所以在拉應力作用下，裂紋加長，材料斷裂而產生毛刺。圖1-2 沖裁切斷面的形狀3、 沖裁間隙對沖裁件尺寸精度分析 凸、凹模間隙對沖裁件精度的影響規律如圖1-3所示。從圖中可知，a) 沖孔時在沖裁間隙過小或過大時，當沖孔件脫離凸模后，沖孔直徑與凸模直徑有一偏差。當沖裁間隙過小時，沖裁時孔周邊材料受到

7、擠壓，當沖孔件脫離凸模后，孔周邊材料的彈性回復變形，使沖孔直徑小于凸模直徑，產生負偏差；當沖裁間隙過大時，沖裁時孔周邊材料受到拉伸，當沖孔件脫離凸模后，孔邊材料向基體內收縮，使沖孔直徑大于凸模直徑，產生正偏差。b）落料時，當沖裁間隙過小時，材料在較大側向壓力作用下被擠入凹模孔內，當落料件脫離凹模后將產生向基體外的彈性回復變形，使落料件尺寸稍大于凹模孔尺寸，產生正偏差；當間隙過大時，材料在受較大拉應力作用下被拉入凹模孔內，當落料件脫離凹模后將向基體內收縮，使落料件的直徑小于凹模孔的直徑，產生負偏差。圖1-3 凸、凹模間隙對沖裁件精度的影響4、 沖裁間隙對沖裁件斷面質量分析當間隙合適時，盡管撕裂帶

8、與材料表面不垂直，偏斜了角，但還是比較光滑，毛刺較小，斷面質量較好。當間隙過小時，凹模刃口處產生的裂紋向內錯開指向凸模下面的高壓應力區，而凸模刃口處產生的裂紋指向凹模上面的高壓應力區，在壓應力作用下裂紋停止生長，材料塑性提高產生第二次剪切。這樣在兩次光亮帶中部夾有殘留的斷裂帶，只要溝痕不是很深仍可用。當間隙過大時，材料受彎曲和拉伸，容易產生裂紋，光亮帶所占比例減小，凸凹模刃口處產生的裂紋外錯產生二次拉裂。斷裂帶斜度增大，斷面垂直度差，毛刺大而厚，斷面質量差，如圖1-4所示。1毛刺； 2撕裂帶； 3光亮帶； 4圓角 圖1-4 凸凹模間隙與沖裁件斷面質量的關系5、沖裁間隙的確定 在塑性變形階段，板

9、料產生塑性剪切變形，材料在和模具側面接觸中被模具側面擠光而形成光亮垂直的斷面，因此塑性變形階段越長，光亮帶所占比例越大，斷面質量越好。而凸模與凹模刃口之間的間隙是影響沖裁件斷面質量的重要因素。合理間隙的理論計算依據是在斷裂分離的起始階段，材料在凸模與凹模刃口處產生的裂紋成直線會合。從圖1-5的幾何關系可得出計算合理間隙的公式。 圖1-5 合理沖裁間隙的理論計算圖Z =2(t- h0)tan=2t(1-h0/t)tan 式中 h0產生裂紋時的凸模擠入材料的厚度（mm）；t 板料厚度(mm)；裂紋斜角；h0/t產生裂紋時的切入深度(mm)。 6、 沖裁模調試實驗目的、方法及改進 6.1未改進前實驗

10、沖裁模在沖裁模的安裝調試中使凸凹模刃口之間的間隙均勻一致，是獲得合格沖裁件的保證。按傳統的沖裁模調試實驗，將無導向沖裁模，如圖1-6所示，安裝在壓力機上，調整下模，使周邊間隙均勻，獲得合格沖裁件。實驗目的僅在于了解沖裁模在壓力機上的安裝、調試過程和方法。不能觀察到間隙過大時產生的二次撕裂帶和間隙過小時產生的二次光亮帶。 圖1-6 改進前實驗沖裁模6.2改進后的實驗沖裁模為了拓寬實驗目的,讓學生在有限的學時內掌握更多的知識，對實驗沖裁模進行了改進，將無導向沖裁模上下模刃口都做成不封閉的直邊,如圖1-7所示。在實驗時下模作前后調整，即可改變沖裁間隙Z的大小。對下模作三次調整，即得合理間隙、大間隙、

11、小間隙。經三次沖裁得到三種不同的斷面，直接觀察間隙Z對斷面質量的影響。 1 模柄； 2 上模板； 3 橡膠； 4 上模刃； 5 壓料板； 6 下模刃；7 下模板； 8 板料 圖1-7改進后的實驗沖裁模7、沖裁模改進后實驗步驟 （1） 搬動飛輪，使滑塊降到下死點，調節滑塊連桿到適當高度。 將上模緊固在滑塊上，再將下模刃口向上模刃口靠攏，在上下模刃口之間兩 頭 用塞尺控制間隙（根據板材的力學性能及厚度確定合理間隙Z），兩點一 線，中 間間隙必均勻，如圖1-8所示。緊固下模后，調節滑塊連桿，使上模 刃口進入下模刃口0.5 mm左右。 圖1-8 利用塞尺調整均勻間隙示意圖（2） 開動壓力機，試沖鋼板，觀察斷面四個特征區，分析間隙是否合理。 （3） 下模向前調，使間隙增大，兩頭仍用塞尺控制均勻間隙。緊固下模后，試沖 鋼板，觀察二次撕裂帶。 （4） 下模向后調，使間隙減小，兩頭仍用塞尺控制均勻間隙。緊固下模后， 試 沖鋼板，觀察二次光亮帶。 （5） 將三種試驗結果記錄，進行分析比較。8、結 論 （1）拓寬了實驗目的，使學生在同一實驗中觀察到更多的內容，獲得更多的感性 認識，理論聯系實際分析間隙Z對斷面質量的影響。融會貫通所學知識，對沖 裁件斷面質量分析打下堅實的基礎，收到了立竿見影的效果。 （2）一般模具設計時，根據板材的力學性能及厚度確定合理間隙Z，模具一旦制造 好，沖壓材料就