冲压工艺及模具－设计与实践第7章冲压成形的其他工艺

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1、第7章冲压成形的其他工艺7.1精密冲裁7.1.1光洁冲裁光洁冲裁又称小间隙小圆角凸（或凹）模冲裁。与普通冲裁相比，其特点是采用了小圆角刃口和很小的冲模间隙。落料时，凹模刃口带为小圆角、倒角或椭圆角，凸模仍为普通形式；冲孔时，凸模刃口带为小圆角、倒角或椭圆角，而凹模为普通形式。凸、凹模间隙小于0.01～0.02mm，它不需要特殊的压力机，能比较简便地得到平滑的冲裁断面。冲裁时，由于刃口带有圆角，加强了变形区的静水压力，提高了金属塑性，把裂纹容易发生的刃口侧面变成了压应力区，且刃口圆角有利于材料从模具端面向模具侧面流动，与模具侧面接触的材料的拉应力得到缓和，从而防止或推迟了

2、裂纹的发生，通过塑性剪切使断面成为光亮带。当如图7.1所示为两种凹模结构形式。图7.1（a）是带椭圆角凹模，其圆弧与直线连接处应光滑且均匀一致，不得出现菱角。为了制造方便，也可采用图7.1（b）所示的圆角凹模。图7.1两种凹模结构形式若刃口圆角半径过小，则起不到作用；若过大，则产生毛刺或使工件的精度下降。因此，一般要进行试冲逐渐加大圆角半径，使之达到需要的最小极限值。如表7.1所示给出了圆角半径R1的数值。若采用倒角的形式，则所取最佳倒角大小可与圆角半径R相同。图7.1两种凹模结构形式小间隙圆角凸（凹）模冲裁只适用于塑性好的材料，如软铝、紫铜、低碳钢等。所冲工件的形状

3、轮廓必须比较简单，若制件有直角或尖角，要改成圆角过渡，以防产生撕裂。落料时，需要有较大的搭边来对材料进行约束，以达到减弱拉伸力的效果。用此方法使断面出现光亮带主要是靠刃口圆角的挤光，故对刃口圆角的表面粗糙度要求很高。刃口上如有熔附，或由于磨损发生伤痕，都会使断面的粗糙度值变大。为此，模具工作面要求具有较高的硬度。冲裁过程中要加强润滑，以防出现黏膜现象。由于刃口带有圆角，切断时所需的力则有所增大，冲裁力约为普通冲裁的1.5倍。图7.2负间隙冲裁7.1.2负间隙冲裁负间隙冲裁属于半精冲（见图7.2），其特点是凸模直径大于凹模型腔的尺寸，产生负的冲裁间隙，冲裁过程中出现的裂

4、纹方向与普通冲裁相反，形成一个倒锥形毛坯。凸模继续下压时，将倒锥毛坯压入凹模内，相当于整修过程，所以，负间隙冲裁实质上为冲裁整修复合工序。由于凸模尺寸大于凹模，故冲裁时凸模刃口在即将到达凹模口时，就不能再继续下行，而应与凹模表面保持0.1～0.2mm的距离。此时毛坯尚未全部进入凹模，等下一个零件冲裁时，再将它全部压入。零件从凹模孔推出时，会有0.02～0.05mm的回弹量，在设计确定凹模尺寸时，应予以考虑。负间隙冲裁的凸、凹模间单边负间隙值的分布很重要。对于圆形工件是均匀分布的，可取（0.1～0.2）t；对于形状复杂的工件，单边负间隙值的分布是不均匀的（见图7.3），

5、在凸出的尖角部分比平直部分大1倍，凹入部分则比平直部分减少一半。此方法只适用于铜、铝、低碳钢等低强度高伸长率、流动性好的软材料，一般尺寸精度可达IT9—IT11，断面粗糙度Ra值可达0.8～0.4μm。模具结构简单，可在普通压力机上进行。但对于料厚小于1.5mm的大尺寸薄板精冲件，容易产生明显的拱弯。负间隙冲裁时的力很大，可按下式计算为式中F——普通冲裁时所需最大压力,N；C——系数，按不同材料选取,铝：C=1.3～1.6;黄铜：C=2.25～2.8;软铜：C=2.3～2.5。图7.3非圆形凸模尺寸的分布情况图7.4精冲模具结构简图7.1.3精冲精冲可由原材料直接获得精

6、度高，平面度、垂直度好，剪切面光洁的高质量冲压件，并可和其他冲压工序复合，进行如沉孔、半冲孔、压印、弯曲、内孔翻边等精密冲压成形。（1）精冲工艺特点精冲模具结构的简图如图7.4所示。与普通冲裁模相比，模具结构上多了一个齿圈压板和一个背压顶出器，且凸凹模间隙极小，凹模刃口带有圆角。冲裁过程中，凸模接触材料前，通过力使齿圈压板将材料压紧在凹模上，从而在V形齿的内面产生横向侧压力，以阻止材料在剪切区内撕裂和金属的横向流动。在冲裁凸模压入材料的同时，利用顶出器的反压力，将材料压紧，加之利用极小间隙与带圆角的凹模刃口消除了应力集中，从而使剪切区内的金属处于三向压应力状态，消除了

7、该区内的拉应力，提高了材料的塑性，从根本上防止了普通冲裁中出现的弯曲拉伸撕裂现象，使材料沿着凹模的刃边形状，呈纯剪切的形式被冲裁成零件，从而获得高质量的光洁、平整的剪切面。精冲时，压紧力、冲裁间隙及凹模刃口圆角三者相辅相成，是缺一不可的。它们的影响是互相联系的，当间隙均匀、圆角半径适当时，就可用不大的压力获得光洁的断面。如图7.5所示，精冲工艺过程如下：①材料送进模具（见图7.5（a））。②模具闭合，材料被齿圈、凸模、凹模、顶出器压紧（见图7.5（b））。③材料在受压状态下被冲裁（见图7.5（c））。④冲裁结束，