五金沖壓件的沖裁加工過程分析

五金沖壓件是現(xiàn)在當(dāng)下用到最多，指的是在室內(nèi)制定問溫度下，鋼、有色金屬材料等板材用模具，由壓力機(jī)沖裁加工所需壓力而形成指定尺寸、形狀的零部件。

沖裁是利用模具使板料分離的沖壓工序。經(jīng)過沖裁得到的制件，既可作為零件直接使用也可以作為其他的沖裁、彎曲、拉深、成形等工序的毛坯。

根據(jù)五金沖壓件沖裁變形機(jī)理的不同，沖裁可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類。普通沖裁是由凸、凹模刃口之間產(chǎn)生裂縫的形式實現(xiàn)板料分離的，位精密沖裁則是以塑性剪切變形的方式完成板料分離的。盡管精密沖裁優(yōu)點很多，但是由于需要準(zhǔn)們的設(shè)備和模具，造成制造成本高，使用受到一定的局限，故應(yīng)用廣泛的仍是普通沖裁。對于普通沖裁來說，沖模的制造精度對沖裁件的尺寸精度有直接的影響。沖模的精度越高，沖裁件的精度也越高。

一般適用于普通沖壓的常用板材主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼板、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板、低合金結(jié)構(gòu)鋼板、電工硅鋼板、不銹鋼板等黑色金屬以及純銅板、黃銅板、鋁板、鈦合金板等有色金屬和絕緣膠木板、紙板、纖維板、塑料板等非金屬。

一、沖裁過程

沖裁過程是在瞬間完成的，在模具刃口尖銳，凸、凹模間間隙正常時，這個過程大致可分為三個階段：

1、彈性變形階段。當(dāng)凸模開始接觸板料并下壓，在凸、凹模壓力作用下，板料表面受到壓縮產(chǎn)生彈性變形，板料略有壓入凸模洞口現(xiàn)象。由于凸、凹模間間隙的存在，在沖裁力作用下產(chǎn)生彎曲力矩，使板料同時受到彎曲和拉伸作用，凸模下的材料略有彎曲，凹模上的材料則向上翹。由于開始壓力不大，材料的內(nèi)應(yīng)力還未達(dá)到屈服點，仍在彈性范圍內(nèi)，若撤走壓力，板料可恢復(fù)原狀。

2、塑性變形階段。凸模繼續(xù)下壓，材料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服點，板料在其與凸、凹模刃口接觸產(chǎn)生塑性剪切變形，凸模切入板料，板料下部被擠入凹模洞內(nèi)。板料剪切面邊緣的圓角由于彎曲和拉伸作用加大而形成明顯塌角，剪切面出現(xiàn)明顯的滑移變形，形成一段光亮且與板面垂直的剪切斷面。隨著塑性剪切變形的發(fā)展，分離變形應(yīng)力隨之增加，終至凸、凹模刃口側(cè)面材料內(nèi)應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度，便出現(xiàn)微裂紋。由于微裂紋產(chǎn)生的位置是在離刃尖不遠(yuǎn)的側(cè)面，裂紋的產(chǎn)生也就留下了毛刺。

3、斷裂分離階段。凸模繼續(xù)下行，刃口側(cè)面附近產(chǎn)生的微裂紋不斷擴(kuò)大并向內(nèi)延伸發(fā)展，至上、下兩裂紋相遇重合，板料便完全分離，粗糙的斷裂帶同時也留在沖裁件斷面上，以后凸模再下壓，已分離的材料便從凹模型腔中推出，已形成的毛刺同時被拉長留在沖裁件上。

二、斷面特征

在正常沖裁工作條件下，沖裁后的零件斷面不很整齊，斷面有明顯的四個特征區(qū)：圓角帶、光亮帶、斷裂帶、毛刺。

1、圓角帶（塌角）。產(chǎn)生于板料靠近凸?；虬寄Ｈ锌谟植慌c模面接觸的材料表面，由于受到彎曲、拉伸作用而形成的。沖裁間隙越大，材料塑性越好，塌角越嚴(yán)重、

2、光亮帶。光亮帶是沖裁斷面質(zhì)量最好的區(qū)域，既光亮平整又與板平面垂直。光亮帶是由于凸模切入板料，板料被擠入凹模而產(chǎn)生塑性剪切變形所形成的。在塑性狀態(tài)下實現(xiàn)的剪切變形，表面質(zhì)量較好。沖裁間隙小，材料塑性越好，光亮帶越寬。

3、斷裂帶。斷裂帶表面粗糙，并有5度左右的斜度，是沖裁時形成的裂紋擴(kuò)展而成。這種應(yīng)力狀態(tài)促使沖裁變形區(qū)的塑性下降，導(dǎo)致裂紋并形成粗糙表面。間隙越大，斷裂帶越寬且斜度大。

4、毛刺。緊挨著斷裂帶邊緣，由于裂紋產(chǎn)生的位置不是正對著刃口而是靠近刃口側(cè)面，并在沖裁件被推出凹?？跁r裂紋可能加重；而間隙過大或過小，會形成明顯的拉斷毛刺或擠出毛刺，因此，小毛刺不可避免。當(dāng)刃口圓角（磨損）后，裂紋起點遠(yuǎn)離刃口，又會產(chǎn)生大毛刺。