沖壓件斷面質量中的沖裁速度影響分析

摘 要：文章在結合實踐的基礎上，重點就沖裁件斷面的質量誘發因素進行了分析，研究和探討了壓力機的沖壓速度對其所產生的影響規律，旨在希望能和從事此項工作的同仁們進行交流和學習，為今后進一步提高產品質量奠定基礎。

關鍵詞：沖裁速度 斷面質量 影響因子

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

實踐表明，沖裁速度的改變可以直接影響其產品質量的高低，高速度沖裁不但可以杜絕產品小毛刺的高度，而且還可以進一步地提升整個生產效率。筆者結合實際生產的過程總結出如下規律：在加工和過程中模具相互接觸的時候降低其運行速度，就會對沖裁件的斷面質量產生重大的影響，最常見的一種解決方式就是通過壓力機變形速度，進行沖裁生產就可以避免此類現象。

1 沖裁模具的選擇

沖裁實驗的零件材料主要是Pb鍍Zn鋼板，其中圓環的外半徑為72 mm，內半徑為49 mm，鋼板厚度為1.6 mm。凸模的直徑Φ通常也設為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。沖裁實驗的零件其內形為沖孔、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具體實驗的特殊要求進行設計和變化。

2 沖壓速度的設置

最常見的一種方式就是在壓力機的下死點旁邊，通過設定一個比正?；瑝K還要緩慢的速度。對于不同的下死點位置與速度的比例進行特定的設置，這樣就可以改變實際沖裁時候的切斷速度。表一所示的是滑塊具體的速度調節比例，次數據是距離下死點2.65 mm高度處所設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，因為凸、凹模之間存在間隙，使得其變形比較復雜，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狀。而彈性變形階段，其主要得變形區集中在凸、凹模的刃口連線左右。凹模端面上方和凸模端面下方板料，因為受到了刃口左右高度相對比較集中非均力的作用，往往都是處在彎曲和拉伸的變形狀態，所以隨著沖裁的進行，凹模的刃口板料就會出現一定的塑性變形，隨之凸模的刃口板料也將進入了塑性變形，緊接著上下兩個塑性變形區就會沿著刃口的連線向內部進行擴展。斷裂分離階段，就是上下裂紋在擴展的過程中相遇，從而引發了材料的斷裂和分離。根據上述物理變化過程，沖裁零件斷面形狀包括四個區域如圖1所示，即圓角帶a、光亮帶b、斷裂帶c、毛刺區d。好的斷面質量，其毛刺和圓角均小，剪切面斜度小，光亮帶寬。根據塑性變形過程的力學分析，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力點產生的位置決定的，此點離刃口近，則毛刺高度低，此點離刃口遠，則毛刺高度高。沖裁件斷面上的圓角區，是由于刃口附近的板料在分離后所保留的殘余變形產生的，光亮區，是由于塑性變形與脫離模具時板料與模具摩擦引起的。不同的實際沖裁速度，凹模刃口附近板料最大應力點產生的位置也不同。變形速度對殘余應力、應變的大小及分布、摩擦系數也有不同程度的影響。從變形機理上看，按照現代金屬物理學的觀點，沖裁彈性變形時，板料內各處都具有同一數量級的位錯。沖裁塑性變形過程的實質，是位錯在滑移面上的運動。塑性變形過程中，由于位錯的運動和塞積等原因而使裂紋形核。隨著變形的發展導致裂紋不斷長大，當裂紋長大到一定尺寸后，便失穩擴展，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生的。位錯的運動和增殖及斷裂過程，與材料的性質、應力狀態、沖裁速度等外部條件密切相關。（如圖1）

4 結語

通過分析不同的沖裁速度下，各區斷面的不同高度值，結果發現設置沖裁速度如果在常規速度的20%附近時，沖裁零部件的光亮帶就會達到最大，而且其毛刺帶也比較小，斷面的質量最佳；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。這一事實說明沖裁速度不能無限度地進行降低，當其速度達到臨界值之后就會對斷面的質量產生不利因素；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，斷面質量略有提高。所以合理的沖裁速度通常都是設置在常規速度的20%上下。

參考文獻

[1]劉柏海.冷沖模沖裁件表面質量控制[J].企業技術開發，2012，1（2）：87.

[2]黃珍嬡.高速精密級進沖壓中的沖裁斷面質量實驗研究[J]，工程學報，2011，5：25.