冲裁件间隙对质量影响大的原因分析

冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且还影响模具寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此，间隙是冲裁模设计的一个非常重要的参数。

1.间隙对冲裁件质量的影响

冲裁件的质量主要通过切断面质量、尺寸精度和表面平直度来判断。在影响冲裁件质量的诸多因素中，间隙是主要的因素之一。

（1）间隙对断面质量的影响 冲裁件的断面质量主要指塌角的大小、光面约占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。

间隙合适时，冲裁时上、下刃口处所产生的剪切裂纹基本重合。这时光面占板厚的1/2～1/3，切断面的塌角、毛刺和斜度均很小，完全可以满足一般冲裁的要求。

间隙过小时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向外错开一段距离。上、下裂纹之间的材料，随冲裁的进行将被第二次剪切，然后被凸模挤入凹模洞口。这样，在冲裁件的切断面上形成第二个光面，在两个光面之间形成毛面，在端面出现挤长的毛刺。这种挤长毛刺虽比合理间隙时的毛刺高一些，但易去除，而且毛面的斜度和塌角小，冲裁件的翘曲小，所以只要中间撕裂不是很深，仍可使用。

间隙过大时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内错开一段距离。材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，塑性变形阶段较早结束，致使断面光面减小，塌角与斜度增大，形成厚而大的拉长毛刺，且难以去除；同时冲裁件的翘曲现象严重，影响生产的正常进行。

若间隙分布不均匀，则在小间隙的一边形成双光面，大间隙的一边形成很大的塌角及斜度。

（2）间隙对尺寸精度的影响 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。从整个冲裁过程来看，影响冲裁件的尺寸精度有两大方面的因素：一是冲模本身的制造偏差；二是冲裁结束后冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差。

冲裁件产生偏离凸、凹模尺寸的原因，是由于冲裁时材料所受的挤压变形、纤维伸长和翘曲变形都要在冲裁结束后产生弹性回复，当冲裁件从凹模内推出（落料）或从凸模卸下（冲孔）时，相对于凸、凹模尺寸就会产生偏差。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁后材料的弹性回复，使落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸；间隙较小时，则由于材料受凸、凹模侧向挤压力增大，冲裁后材料的弹性回复，使落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔件尺寸小于凸模尺寸。

材料性质直接决定了该材料在冲裁过程中的弹性变形量。对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的弹性回复值亦较小，因而冲裁件的精度较高，硬的材料则正好相反。

材料的相对厚度越大，弹性变形量越小，因而冲裁件的精度也越高。

冲裁件尺寸越小，形状越简单则精度越高。这是由于模具精度易保证，间隙均匀，冲裁件的翘曲小，以及冲裁件的弹性变形绝对量小的缘故。

2.间隙对冲裁力的影响

试验证明，随间隙的增大，冲裁力有一定程度的降低，但当单面间隙介于材料厚度的5%～20%范围内时，冲载力的降低不超过5%～10%。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。

间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的15%～25%时，卸料力几乎降到零。

3.间隙对模具寿命的影响(www.xing528.com)

冲裁模常以刃口磨钝与崩刃的形式而失效。凸、凹模磨钝后，其刃口处形成圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺。凸模刃口磨钝时，在落料件边缘产生毛刺；凹模刃口磨钝时，所冲孔口边缘产生毛刺；凸、凹刃口均磨钝时，则工件边缘与孔口边缘均产生毛刺。

由于材料的弯曲变形，材料对模具的反作用力主要集中于凸、凹模刃口部分。当间隙过小时，垂直力和侧压力将增大，摩擦力增大，加剧模具刃口的磨损；随后二次剪切产生的金属碎屑又加剧刃口侧面的磨损；冲裁后卸料和推件时，材料与凸、凹模之间的滑动摩擦还将再次造成刃口侧面的磨损，使得刃口侧面的磨损比端面的磨损大。

4.冲裁模间隙值的确定

凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，两侧间隙之和称为双面间隙。如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。

（1）间隙值确定原则 从上述的冲裁分析中可看出，找不到一个固定的间隙值能同时满足冲裁件断面质量最佳，尺寸精度最高，翘曲变形最小，冲模寿命最长，冲载力、卸料力、推件力最小等各方面的要求。因此，在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这几个因素给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理的间隙，合理间隙的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。设计和制造时，应考虑到凸、凹模在使用中会因磨损而使间隙增大，故应按最小合理间隙值确定模具间隙。

（2）间隙值确定方法 确定凸、凹模合理间隙的方法有理论法和查表法两种。用理论法确定合理间隙值，是根据上、下裂纹重合的原则进行计算。图3-9所示为冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态，根据图中几何关系可求得合理间隙Z为

式中 t——材料厚度（mm）；

h₀——产生裂纹时凸模挤入材料深度（mm）；

h₀/t——产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度，见表 3-9。

β——剪切裂纹与垂线间的夹角，见表3-9。

图3-9 冲裁产生裂纹的瞬时状态

表3-9 h₀/t与β值

由上式可知，合理间隙Z主要决定于材料厚度t和凸模相对挤入深度h₀/t，然而h₀/t不仅与材料塑性有关，而且还受料厚的综合影响。因此，材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，则所需间隙值Z就越大；料厚越薄，塑性越好的材料，则所需间隙值Z就越小。