间隙对冲裁件质量的影响

冲裁件质量是评价合理间隙的主要依据，在研究了间隙对冲裁件质量的影响规律之后，就可根据零件技术要求，有针对性地恰当选取合理间隙。

冲裁件质量包括断面质量、尺寸精度、弯曲度三个方面，现分别加以讨论。

1.断面质量

间隙对冲裁断面质量的影响如图2-2-13所示^[1]。由图可看出：随着间隙的增大，光亮带逐渐减少，塌角、毛刺增大。在间隙为20%t之前，毛刺高度小，且变化不大，该区为毛刺稳定区。在较小间隙时，间隙稍有变化，对光亮带影响颇大，当间隙大到一定数值（14%t～24%t），间隙对光亮带影响就较小。间隙增大时，断裂面倾斜度也变大。间隙合适时，上、下裂纹相遇重合于一线，这时剪切面光洁整齐，光亮带约占板厚的1/3，塌角、毛刺和斜度也不大（见图2-2-14b），可以满足一般冲裁件的要求。间隙过大或过小，裂纹都不能很好地吻合（见图2-2-15），间隙过小时，凸模刃口处的裂纹向外错开（见图2-2-15a），上、下裂纹中间包围的材料将被第二次剪切，并在剪切面上形成第二光亮带和夹层（见图2-2-14a）。

间隙过大时，凸模刃口处的裂纹向里错开（见图2-2-15c），材料受到很大拉伸，光亮带小，毛刺、塌角、斜度均增大，有时还会出现凹陷（见图2-2-14c）。

间隙过小时，是挤出的毛刺，间隙过大时，是拉长的毛刺。当凸模与凹模的刃口变钝后，就会出现根部肥大的毛刺，如图2-2-16所示，这种毛刺难以消除，应即刻刃磨。

间隙合适，刃口锋利时，毛刺很小，但不论普通冲裁还是精密冲裁（除双面冲裁法即无毛刺剪切法），要完全避免毛刺是不可能的。一般冲压件都带有不同程度的毛刺，但毛刺的高度超过一定限度，将影响产品的质量和使用性能。故实际生产中，应规定毛刺的允许高度（可查JB/T 4129—1999冲压件毛刺高度）^[19]，作为零件质量检验指标之一。另外，对于质量要求严格的冲压件，采取有效的去毛刺方法还是必要的。

2.尺寸精度

冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。

图2-2-13 间隙对冲裁断面质量的影响

a—塌角 b—光亮带 c—断裂带 d—毛刺 α—光亮带斜角 γ—断裂带斜角

图2-2-14 间隙对冲裁断面的影响

a）间隙过小 b）间隙适中 c）间隙过大

图2-2-15 间隙对剪裂纹重合的影响^[1]

a）间隙过小 b）间隙适中 c）间隙过大

在模具制造精度一定的前提下，冲裁件与凸、凹模尺寸产生偏差的原因是，工件从凹模内推出（落料件）或从凸模上卸下（冲孔件）时，由于材料在冲裁过程中所受到挤压变形、纤维伸长、穹弯等产生弹性恢复造成的。另外，凸、凹模在冲裁力作用下发生弹性变形及磨损，也使冲裁件尺寸产生变化。

(www.xing528.com)

图2-2-16 钝刃口对毛刺的影响^[12]

在测量冲裁件与凸、凹模尺寸的偏差时，落料件以凹模为基准，冲孔件以凸模为基准。即

落料：ΔD=冲裁件外径-凹模孔的直径

冲孔：ΔD=冲孔直径-凸模外径

理想情况是：落料时使工件外径与凹模孔径一致，冲孔时使冲孔直径与凸模外径一致（即ΔD均为零），这时尺寸精度最高。

但由于上述原因，偏差是不可避免的。影响偏差值的因素有：冲裁间隙；材料性质、厚度和轧制方向；工件形状与尺寸，其中间隙是主要影响因素。不同间隙情况下，会出现正、负偏差，一般来说，回弹的结果使冲孔件孔径变小（ΔD为负值）、落料件外径变大（ΔD为正值）；间隙很大时，回弹的结果使冲孔件孔径变大（ΔD为正值），落料件外径变小（ΔD为负值）。

图2-2-17所示为间隙对落料尺寸偏差的影响^[5]，当间隙在板厚5%以内，间隙增大，落料件外径尺寸就变小，间隙从板厚的5%到25%时，工件尺寸不随间隙的增大而变化，当间隙超过板厚的25%，工件尺寸又会变小。但是，当间隙在板厚的2%以下时，工件外径尺寸反而比凹模孔的尺寸大。

图2-2-18所示为间隙对冲孔尺寸偏差的影响^[5]，当间隙在板厚5%以下时，孔的尺寸比凸模外径小，随着间隙增加，孔尺寸变大。而且，当间隙在板厚的15%左右时，孔的尺寸最大，以后随着间隙的增加，孔尺寸相反地变小。

另外，冲裁圆形轮廓时，由于凸模和凹模的偏心，压力机的挠度、板料轧制方向和冲裁搭边宽度以及有否压料装置等因素的影响，冲裁件会产生一定的椭圆度。图2-2-19所示为间隙对冲裁件椭圆度的影响^[8]，间隙过大时，椭圆度有明显的增加。

3.弯曲度

在冲裁过程中，凸模下面的材料由于受到弯矩作用而产生穹弯，若变形达到塑性弯曲的范围，冲裁结束后即使回弹，工件也会保留一些弯曲的残余变形。

图2-2-17 间隙对落料件尺寸偏差的影响

S₁，S₂—尺寸平面度的平均值

—•—•—轧制方向（S₁）

—×—×—垂直于轧制方向（S₂）

ΔD=冲裁件外径-凹模孔直径

弯曲度与间隙的关系如图2-2-20所示。通常间隙越大，弯曲越明显，但有时在小间隙情况下，由于冲裁件比凹模孔径大，冲裁件对凹模侧面有挤压作用，也会出现较大的弯曲。弯曲度还与材料性质和厚度有关^[8]（见图2-2-20和图2-2-21）。

为了减少弯曲度，可在凸模下加反向压板。当冲压件平整度要求高时，须另加校平工序。