沖壓件斷面質(zhì)量中的沖裁速度影響分析

摘 要：文章在結(jié)合實(shí)踐的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就沖裁件斷面的質(zhì)量誘發(fā)因素進(jìn)行了分析，研究和探討了壓力機(jī)的沖壓速度對其所產(chǎn)生的影響規(guī)律，旨在希望能和從事此項(xiàng)工作的同仁們進(jìn)行交流和學(xué)習(xí)，為今后進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：沖裁速度 斷面質(zhì)量 影響因子

中圖分類號：TG386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0074-01

實(shí)踐表明，沖裁速度的改變可以直接影響其產(chǎn)品質(zhì)量的高低，高速度沖裁不但可以杜絕產(chǎn)品小毛刺的高度，而且還可以進(jìn)一步地提升整個生產(chǎn)效率。筆者結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的過程總結(jié)出如下規(guī)律：在加工和過程中模具相互接觸的時候降低其運(yùn)行速度，就會對沖裁件的斷面質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響，最常見的一種解決方式就是通過壓力機(jī)變形速度，進(jìn)行沖裁生產(chǎn)就可以避免此類現(xiàn)象。

1 沖裁模具的選擇

沖裁實(shí)驗(yàn)的零件材料主要是Pb鍍Zn鋼板，其中圓環(huán)的外半徑為72 mm，內(nèi)半徑為49 mm，鋼板厚度為1.6 mm。凸模的直徑Φ通常也設(shè)為72 mm，凹模的直徑Φ一般都是72.2 mm，凸模和凹的兩邊間隙都為0.2 mm。沖裁實(shí)驗(yàn)的零件其內(nèi)形為沖孔、外形為落料，分別有著特殊的斷面形狀，斷面的形狀可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)的特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和變化。

2 沖壓速度的設(shè)置

最常見的一種方式就是在壓力機(jī)的下死點(diǎn)旁邊，通過設(shè)定一個比正常滑塊還要緩慢的速度。對于不同的下死點(diǎn)位置與速度的比例進(jìn)行特定的設(shè)置，這樣就可以改變實(shí)際沖裁時候的切斷速度。表一所示的是滑塊具體的速度調(diào)節(jié)比例，次數(shù)據(jù)是距離下死點(diǎn)2.65 mm高度處所設(shè)置不同速度而形成的不同比例。（如表1）。

3 沖裁物理過程

在刃口鋒利以及間隙都比較正常的情況下，沖裁物理的變形過程一般都分為塑性變形、彈性變形和斷裂分離等三個不同的階段。塑性變形階段，因?yàn)橥?、凹模之間存在間隙，使得其變形比較復(fù)雜，因此不屬于純理性的剪切變形，通常都會伴隨著一定的拉伸、彎曲、壓縮等不確定的變形現(xiàn)狀。而彈性變形階段，其主要得變形區(qū)集中在凸、凹模的刃口連線左右。凹模端面上方和凸模端面下方板料，因?yàn)槭艿搅巳锌谧笥腋叨认鄬Ρ容^集中非均力的作用，往往都是處在彎曲和拉伸的變形狀態(tài)，所以隨著沖裁的進(jìn)行，凹模的刃口板料就會出現(xiàn)一定的塑性變形，隨之凸模的刃口板料也將進(jìn)入了塑性變形，緊接著上下兩個塑性變形區(qū)就會沿著刃口的連線向內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)展。斷裂分離階段，就是上下裂紋在擴(kuò)展的過程中相遇，從而引發(fā)了材料的斷裂和分離。根據(jù)上述物理變化過程，沖裁零件斷面形狀包括四個區(qū)域如圖1所示，即圓角帶a、光亮帶b、斷裂帶c、毛刺區(qū)d。好的斷面質(zhì)量，其毛刺和圓角均小，剪切面斜度小，光亮帶寬。根據(jù)塑性變形過程的力學(xué)分析，毛刺的高度，是由于塑性變形階段凹模刃口附近板料最大應(yīng)力點(diǎn)產(chǎn)生的位置決定的，此點(diǎn)離刃口近，則毛刺高度低，此點(diǎn)離刃口遠(yuǎn)，則毛刺高度高。沖裁件斷面上的圓角區(qū)，是由于刃口附近的板料在分離后所保留的殘余變形產(chǎn)生的，光亮區(qū)，是由于塑性變形與脫離模具時板料與模具摩擦引起的。不同的實(shí)際沖裁速度，凹模刃口附近板料最大應(yīng)力點(diǎn)產(chǎn)生的位置也不同。變形速度對殘余應(yīng)力、應(yīng)變的大小及分布、摩擦系數(shù)也有不同程度的影響。從變形機(jī)理上看，按照現(xiàn)代金屬物理學(xué)的觀點(diǎn)，沖裁彈性變形時，板料內(nèi)各處都具有同一數(shù)量級的位錯。沖裁塑性變形過程的實(shí)質(zhì)，是位錯在滑移面上的運(yùn)動。塑性變形過程中，由于位錯的運(yùn)動和塞積等原因而使裂紋形核。隨著變形的發(fā)展導(dǎo)致裂紋不斷長大，當(dāng)裂紋長大到一定尺寸后，便失穩(wěn)擴(kuò)展，直至最終斷裂。因此，金屬的塑性變形過程和斷裂過程是同時發(fā)生的。位錯的運(yùn)動和增殖及斷裂過程，與材料的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、沖裁速度等外部條件密切相關(guān)。（如圖1）

4 結(jié)語

通過分析不同的沖裁速度下，各區(qū)斷面的不同高度值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)設(shè)置沖裁速度如果在常規(guī)速度的20%附近時，沖裁零部件的光亮帶就會達(dá)到最大，而且其毛刺帶也比較小，斷面的質(zhì)量最佳；如果速度逐漸減小，則光亮帶的高度也會隨之下降，伴隨而來的還有不斷增加的毛刺高度。這一事實(shí)說明沖裁速度不能無限度地進(jìn)行降低，當(dāng)其速度達(dá)到臨界值之后就會對斷面的質(zhì)量產(chǎn)生不利因素；如果不斷提升速度，光亮帶就會隨之減少，毛刺的高度也將有所增加。在壓力機(jī)最大速度附近，光亮帶又有增加的趨勢，毛刺高度有減小的趨勢，斷面質(zhì)量略有提高。所以合理的沖裁速度通常都是設(shè)置在常規(guī)速度的20%上下。

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