从冲裁变形过程分析可知,冲裁时,裂纹不一定从凸、凹模刃口处同时发生,上、下裂纹是否重合与凸、凹模刃口间隙的大小有关。
间隙过小时,最初从凹模刃口附近发生的裂纹就指向凸模下面的高压应力区。因此,这个裂纹的成长受到抑制,不能达到凸模刃口处,而成为滞裂纹,当裂纹口开得相当大的时候,两裂纹中间的一部分材料随着冲裁的进行将被第二次剪切,继而被凸模挤入凹模腔内。由于凹模刃口的挤压作用,在断面上形成第二光亮带,在两光亮带间形成撕裂的毛刺和夹层,如图一所示。
间隙过大时,由于在光亮带形成之前,板料已形成较大的圆角带,所以实际的间隙就显得更大。在这种情况下,因为上、下裂纹错开一段距离,且圆角带大,所以断面的垂直度差。又由于加工条件的不同,裂纹也不一定在上、下两刃口处同时发生,所以有时也可能由一个刃口而发生的裂纹使材料分离。当这个裂纹从一个刃口的尖端出发,扩展到另一个刃口的侧面时,在断面上留下很大的毛刺。
因此间隙过大时,断面上的光亮带减小,圆角、毛刺及斜度变大,如图一。所示。间隙合理时,上、下刃口处产生的裂纹,在冲裁切断过程中会合成一条线,在这种情况下所得冲裁件的断面光亮带较大,而圆角带及毛刺和斜度均较小,表面也比较平整,断面与平面质量均可达到理想的效果,如图一所示。由上述分析可知,间隙过大或过小时,冲裁件的断面质量都较差,只有在合理间隙时,才能使冲裁件的断面质量符合标准。
间隙分布的均匀性对冲裁件的断面质量同样具有很大的影响。当刃口周围间隙分布不均匀时,将使制件产生局部毛刺。在间隙大的地方产生拉长毛刺,在间隙小的地方产生挤毛,并加快模具刃口磨损变钝,使模具寿命缩短,所以不仅要选择合理的间隙,而且在制造、安装调整冲模时,应保证间隙均匀。当模具刃口磨钝时,在冲裁件的边缘会产生很大的毛刺,如图一所示。磨钝时,在落料件边缘产生毛刺,凸模刃口磨钝时,在冲孔边缘产生毛刺,口都磨钝时,则在落料件及冲孔件边缘均产生毛刺。
凹模刃口凸、凹模刃毛刺是金属切削加工中产生的普遍现象之一,也是金属切削理论研究中迄今为止尚未解决好的两大难题毛刺的生成与控制,切屑的处理与控制之一。毛刺直接影响被加工工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。
毛刺是冲裁件的常见疵病。若冲裁件的技术要求规定不允许毛刺存在时,则在冲裁后要设法清除。清除毛刺的方法很多,对较厚的中小零件可用滚筒滚光或振动法去毛刺,对于较薄或较大的零件可用双轴轧辊碾平,也可用砂带磨床磨去毛刺。引起凸、凹模磨损的原因较多,如凸、凹模间隙,模具材料与热处理情况,模具制造精度与安装质量,冲裁时的润滑等,其中凸、凹模间隙是主要因素。
在冲裁过程中凸模要压入材料,材料要被挤进凹模洞口,材料对模具产生侧压力,间隙越小,侧压力越大,由此而产生的摩擦力板料与凸模侧壁和凹模洞壁之间的摩擦力也越大,从而使凸、凹模侧壁的磨损加剧,甚至因摩擦发热严重而使材料戮结在上面,致使摩擦力进一步增加,使模具刃口很快磨损,模具寿命大大降低。间隙较大时,凸模侧面与材料的摩擦力小,减少了磨损。但间隙取得太大时,因弯矩与拉应力增大也会导致刃口损坏,因此无限制地取大间隙也是不可取的。由以上分析,我们可以看到,凸、凹模间隙的设计在冲裁模具的设计中占有非常重要的地位
