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【摘 要】为有效地减少和去除毛刺，本文从产品设计到制造过程分析了冲压件毛刺产生的根源，结合我国冲压件的生产现状，依据多年的生产实践经验，并从理论和实践的两方面进行探讨，在分析毛刺产生机理的基础上，提出了减少和去除毛刺的有效方法。提出的去除毛刺的方法兼顾了产品质量和费用成本。同时对如何综合利用去除毛刺的方法提出了建议。
【关键词】冲压件；毛刺产生的机理；去除方法
引言
冲压件在加工中产生的毛刺，不仅影响产品外观，还会影响产品的装配和性能，较多的毛刺会增加机械运转时的噪声，成为设备故障的隐患。而去毛刺的工作量很大，费用较高，有关统计显示：冲压加工中去毛刺的费用占产品的成本的2-15%.可见去毛刺技术有较大的实际意义。为此，本文对冲压件的毛刺技术进行粗浅探讨，提出去除毛刺的有效方法。
影响冲压件产生毛刺的因素有：凸凹模间隙、模具精度、材料供应状态等。另外，毛刺问题的解决，不仅与加工工艺有关，还与产品设计、操作者技术水平等因素有关。不难看出，只有设计者与加工者密切配合，针对以上诸因素采取相应的可行措施，才可能有成效地去除毛刺，甚至把毛刺消灭在孕育状态，并减少总的去毛刺费用。
一、产品设计中考虑毛刺问题
产品设计中，设计者首先要知道产品哪些部位易出现毛刺。如某些部位毛刺不易去除，而且会影响到产品的装配及性能，则应在不影响产品使用性能的前提下，事先变更零件的设计，以消除毛刺带来的不良影响。例如某缸体上的压盖，增加一道卷边工序即消除了落料毛坯边沿上的毛刺。
二、设计及使用模具过程中，保证凸凹模间的合理间隙
凸凹模间隙对冲裁毛刺大小的影响很大。冲裁中，凸凹模间隙小时，由凹模刃口处产生的裂纹进入凸模下面的压应力区停止发展，在上、下裂纹中间部分产生二次剪切，继而又被凸模挤入凹模型腔口，使制件断面中部留下撕裂面，两头呈光亮带，在端面出现挤长的毛刺；当凸凹模间隙过大时，在剪切变形的同时，伴有材料的弯曲与拉深，使应力增大，只要稍有裂纹就会撕裂，产生大而厚的毛刺，冲裁时，板料粘附模具表面及冲裁中产生的碎屑刮、擦伤模具表面，使模具磨损，凸凹模刃口变钝，即凸凹模间隙增大，引起落料外缘或冲孔件孔边出现较大毛刺。随着凸凹模的磨损，冲裁件毛刺也就增大。在设计冲裁工艺时，必须结合经验，根据冲裁件的材质，料厚等因素选取合理的模具间隙。冲裁中，可由毛刺的大小推断出冲模的磨损量，当毛刺达到规定值时，应及时修磨凸凹模刃口或更换模具，同时还采取一定的措施减小模具的磨损（如增加压料、顶料机构，提高模具的使用寿命（如材料、顶料机构，提高模具刚度、精度，选用耐磨钢降低凸凹模粗糙度，搭边适当，选用刚度好的冲床等），这些都可有效地消除和减少毛刺。
三、保证模具制造精度
模具制造精度直接影响着冲压件的质量，模具精度低，会造成凸、凹模不同心和不垂直，凸凹模间隙也难以保证，刃口质量差等。这些缺陷都会引起毛刺的产生，且毛刺分布不均。一般冲裁模的工作、导向部分均按IT8～IT7级精度制造，安装、调试时应保证凸、凹模同心，间隙均匀。
四、改善模具刃口状态
冲压件毛刺大小与模具刃口状态有关。冲模刃口硬度及表面粗糙度对毛刺均有一定的影响。模具硬度越高，毛刺越小；刃口表面越光洁，毛刺也越小，即提高模具刃口部位的硬度、降低表面粗糙度，可以减少毛刺。
五、优先选用高精度及高速冲床
冲压设备不仅通过其能量的大小和工作速度来影响冲压件的质量，而且还通过其本身所具有的精度高低来影响毛刺大小。冲裁速度的提高，其一使板料与模具的相对滑移速度提高，减小了摩擦系数，可以减少模具的磨损；其二使板料的塑性变形加剧，发热量大，断面的表面再结晶，因而可提高冲断面质量，减小毛刺，这对导热性差的板料影响更为显著。据有关资料报道，速度为3m/s时可得到塌角及毛刺小、光洁、垂直的切断面。
冲床精度对毛刺的影响更大。冲床精度低，使模具的相对运动常出现不正常状况，从而产生毛刺。因而在设备状况及生产条件允许的情况下，应选用高速的高精度冲床。
六、优选提高冲裁件质量的工艺方法
普通冲裁件剪切断面上有毛刺存在，如果剪切断面为工作表面或配合表面时，则必须去除毛刺，其方法有：（1）整修法：采用0.006～0.01mm的单边间隙或负间隙，切除带毛刺的不光洁面；（2）挤光法：采用锥形凹模，取（0.1～0.2）t（t为料厚）的间隙挤光剪切面，去掉毛刺，锥形凹模挤光余量单边小于0.04～0.06mm，适于软金属材料，但效率较低。
七、采用精密冲裁等先进工艺
整修工序虽能消除毛刺，但需增加设备、模具，并耗费大量的加工工时，从生产效率及经济效益等方面，都适应不了高质量、大批量生产的要求。采用先进的冲压工艺，可把毛刺消灭在孕育状态，且经济效果好。目前常用的方法有：
1、负间隙冲裁，对有色金属及较软的钢、合金，采取凸模比凹模尺寸大（0.05～0.3）t的负间隙冲裁。
2、上、下冲裁（图8），即先使凸模压入深度（0.15～0.3）t，再反向分离工件。
3、对向凹模冲裁能得到无毛刺工件。
此外还有小间隙圆角凹模冲裁、齿圈压板冲裁等。
八、改善材料供货状态
金属板材的硬度、塑性、厚度对冲裁过程的应力状态分布、冲断面形状、毛刺大小有很大的影响，对普通冲裁而言，硬而脆的金属板材及晶粒较短的高碳钢、铝等，由于塑性差，所以塌角及光亮带小，毛刺也小；对塑性好的软金属及晶粒长的不锈钢、铜等，则塌角大，光亮带宽，毛刺也较长。而对精密冲裁来说则不然，具有良好的塑性、较大的变形抗力、且屈强比较小及组织结构良好的材料，在精冲时，剪切面光洁，毛刺较小。一般，以铁素体为主要成分的碳素钢为最好的精冲材料；含碳量较高，存在片状渗碳体的钢，精冲后剪切而不光洁，只有通过热处理使渗碳体呈球状小颗粒均匀分布于铁素体中，精中后毛刺才小；2Cr15Ni9Ti在冲裁前进行热处理，冲裁后可得到令人满意的剪切断面；硬铝在淬火时效时间内实行精冲，其效果会得到改善；H62等黄铜、紫铜在淬火时效时间内实行精冲，其效果会得到改善；H62等黄铜、紫铜材料，如在软化状态或经退火处理，均能收到较好的精冲效果，对某些碳钢则采用脆性冲裁。
九、对模具工作部分进行润滑
润滑模具刃口工作部分对冲裁尤其对精密冲裁十分必要，它有助于减小模具磨损，从而减小毛刺，降低工件冲裁断面的粗糙度。润滑剂要求具有高的耐压力、良好的抗高温润滑、中性的化学性能等特征。目前常用的润滑剂有皂化液、氯化蜡85%、二硫化钼15%、植物油等。
十、采用机械或手工方法去毛刺
由于工件的材料、形状尺寸及冲压方式不同，毛刺产生的部位、形态也不一样，因此可选择不尽相同的机械或手工方法去除毛刺，如用砂轮打磨较大型覆盖件端面上的毛刺；用车床切削中小型旋转件的端面或内缘毛刺；用平面回转式砂光机对工件端面砂光或抛光去毛刺；用砂带磨削机进行砂光去毛刺；用弹性倒角刀去除冲压件上小孔两端或内缘上的毛刺。
十一、其它方法
生产中除以上各种方法外，采取液体抛光去毛刺、电解去毛刺、热力去毛刺等工艺方法，均可取得较好的效果。
最后值得一提的是，毛刺问题的解决，仅靠上述方法中之一种，是不可能取得显著成效的，应对以上各种因素、方法进行综合分析、比较，确定出切合实际可行的方法，并不使其费用增加而引起产品成本增加，从而达到去除毛刺、减少去毛刺费用、提高产品质量之最终目的。
参考文献：
[1]《冷冲压模具设计手册》
[2]张世昌等主编.《机械制造技术基础》.天津大学出版社.2002
[3]《模具材料与热处理工艺》.高等教育出版社 .
【关键词】冲压件；毛刺产生的机理；去除方法
引言
冲压件在加工中产生的毛刺，不仅影响产品外观，还会影响产品的装配和性能，较多的毛刺会增加机械运转时的噪声，成为设备故障的隐患。而去毛刺的工作量很大，费用较高，有关统计显示：冲压加工中去毛刺的费用占产品的成本的2-15%.可见去毛刺技术有较大的实际意义。为此，本文对冲压件的毛刺技术进行粗浅探讨，提出去除毛刺的有效方法。
影响冲压件产生毛刺的因素有：凸凹模间隙、模具精度、材料供应状态等。另外，毛刺问题的解决，不仅与加工工艺有关，还与产品设计、操作者技术水平等因素有关。不难看出，只有设计者与加工者密切配合，针对以上诸因素采取相应的可行措施，才可能有成效地去除毛刺，甚至把毛刺消灭在孕育状态，并减少总的去毛刺费用。
一、产品设计中考虑毛刺问题
产品设计中，设计者首先要知道产品哪些部位易出现毛刺。如某些部位毛刺不易去除，而且会影响到产品的装配及性能，则应在不影响产品使用性能的前提下，事先变更零件的设计，以消除毛刺带来的不良影响。例如某缸体上的压盖，增加一道卷边工序即消除了落料毛坯边沿上的毛刺。
二、设计及使用模具过程中，保证凸凹模间的合理间隙
凸凹模间隙对冲裁毛刺大小的影响很大。冲裁中，凸凹模间隙小时，由凹模刃口处产生的裂纹进入凸模下面的压应力区停止发展，在上、下裂纹中间部分产生二次剪切，继而又被凸模挤入凹模型腔口，使制件断面中部留下撕裂面，两头呈光亮带，在端面出现挤长的毛刺；当凸凹模间隙过大时，在剪切变形的同时，伴有材料的弯曲与拉深，使应力增大，只要稍有裂纹就会撕裂，产生大而厚的毛刺，冲裁时，板料粘附模具表面及冲裁中产生的碎屑刮、擦伤模具表面，使模具磨损，凸凹模刃口变钝，即凸凹模间隙增大，引起落料外缘或冲孔件孔边出现较大毛刺。随着凸凹模的磨损，冲裁件毛刺也就增大。在设计冲裁工艺时，必须结合经验，根据冲裁件的材质，料厚等因素选取合理的模具间隙。冲裁中，可由毛刺的大小推断出冲模的磨损量，当毛刺达到规定值时，应及时修磨凸凹模刃口或更换模具，同时还采取一定的措施减小模具的磨损（如增加压料、顶料机构，提高模具的使用寿命（如材料、顶料机构，提高模具刚度、精度，选用耐磨钢降低凸凹模粗糙度，搭边适当，选用刚度好的冲床等），这些都可有效地消除和减少毛刺。
三、保证模具制造精度
模具制造精度直接影响着冲压件的质量，模具精度低，会造成凸、凹模不同心和不垂直，凸凹模间隙也难以保证，刃口质量差等。这些缺陷都会引起毛刺的产生，且毛刺分布不均。一般冲裁模的工作、导向部分均按IT8～IT7级精度制造，安装、调试时应保证凸、凹模同心，间隙均匀。
四、改善模具刃口状态
冲压件毛刺大小与模具刃口状态有关。冲模刃口硬度及表面粗糙度对毛刺均有一定的影响。模具硬度越高，毛刺越小；刃口表面越光洁，毛刺也越小，即提高模具刃口部位的硬度、降低表面粗糙度，可以减少毛刺。
五、优先选用高精度及高速冲床
冲压设备不仅通过其能量的大小和工作速度来影响冲压件的质量，而且还通过其本身所具有的精度高低来影响毛刺大小。冲裁速度的提高，其一使板料与模具的相对滑移速度提高，减小了摩擦系数，可以减少模具的磨损；其二使板料的塑性变形加剧，发热量大，断面的表面再结晶，因而可提高冲断面质量，减小毛刺，这对导热性差的板料影响更为显著。据有关资料报道，速度为3m/s时可得到塌角及毛刺小、光洁、垂直的切断面。
冲床精度对毛刺的影响更大。冲床精度低，使模具的相对运动常出现不正常状况，从而产生毛刺。因而在设备状况及生产条件允许的情况下，应选用高速的高精度冲床。
六、优选提高冲裁件质量的工艺方法
普通冲裁件剪切断面上有毛刺存在，如果剪切断面为工作表面或配合表面时，则必须去除毛刺，其方法有：（1）整修法：采用0.006～0.01mm的单边间隙或负间隙，切除带毛刺的不光洁面；（2）挤光法：采用锥形凹模，取（0.1～0.2）t（t为料厚）的间隙挤光剪切面，去掉毛刺，锥形凹模挤光余量单边小于0.04～0.06mm，适于软金属材料，但效率较低。
七、采用精密冲裁等先进工艺
整修工序虽能消除毛刺，但需增加设备、模具，并耗费大量的加工工时，从生产效率及经济效益等方面，都适应不了高质量、大批量生产的要求。采用先进的冲压工艺，可把毛刺消灭在孕育状态，且经济效果好。目前常用的方法有：
1、负间隙冲裁，对有色金属及较软的钢、合金，采取凸模比凹模尺寸大（0.05～0.3）t的负间隙冲裁。
2、上、下冲裁（图8），即先使凸模压入深度（0.15～0.3）t，再反向分离工件。
3、对向凹模冲裁能得到无毛刺工件。
此外还有小间隙圆角凹模冲裁、齿圈压板冲裁等。
八、改善材料供货状态
金属板材的硬度、塑性、厚度对冲裁过程的应力状态分布、冲断面形状、毛刺大小有很大的影响，对普通冲裁而言，硬而脆的金属板材及晶粒较短的高碳钢、铝等，由于塑性差，所以塌角及光亮带小，毛刺也小；对塑性好的软金属及晶粒长的不锈钢、铜等，则塌角大，光亮带宽，毛刺也较长。而对精密冲裁来说则不然，具有良好的塑性、较大的变形抗力、且屈强比较小及组织结构良好的材料，在精冲时，剪切面光洁，毛刺较小。一般，以铁素体为主要成分的碳素钢为最好的精冲材料；含碳量较高，存在片状渗碳体的钢，精冲后剪切而不光洁，只有通过热处理使渗碳体呈球状小颗粒均匀分布于铁素体中，精中后毛刺才小；2Cr15Ni9Ti在冲裁前进行热处理，冲裁后可得到令人满意的剪切断面；硬铝在淬火时效时间内实行精冲，其效果会得到改善；H62等黄铜、紫铜在淬火时效时间内实行精冲，其效果会得到改善；H62等黄铜、紫铜材料，如在软化状态或经退火处理，均能收到较好的精冲效果，对某些碳钢则采用脆性冲裁。
九、对模具工作部分进行润滑
润滑模具刃口工作部分对冲裁尤其对精密冲裁十分必要，它有助于减小模具磨损，从而减小毛刺，降低工件冲裁断面的粗糙度。润滑剂要求具有高的耐压力、良好的抗高温润滑、中性的化学性能等特征。目前常用的润滑剂有皂化液、氯化蜡85%、二硫化钼15%、植物油等。
十、采用机械或手工方法去毛刺
由于工件的材料、形状尺寸及冲压方式不同，毛刺产生的部位、形态也不一样，因此可选择不尽相同的机械或手工方法去除毛刺，如用砂轮打磨较大型覆盖件端面上的毛刺；用车床切削中小型旋转件的端面或内缘毛刺；用平面回转式砂光机对工件端面砂光或抛光去毛刺；用砂带磨削机进行砂光去毛刺；用弹性倒角刀去除冲压件上小孔两端或内缘上的毛刺。
十一、其它方法
生产中除以上各种方法外，采取液体抛光去毛刺、电解去毛刺、热力去毛刺等工艺方法，均可取得较好的效果。
最后值得一提的是，毛刺问题的解决，仅靠上述方法中之一种，是不可能取得显著成效的，应对以上各种因素、方法进行综合分析、比较，确定出切合实际可行的方法，并不使其费用增加而引起产品成本增加，从而达到去除毛刺、减少去毛刺费用、提高产品质量之最终目的。
参考文献：
[1]《冷冲压模具设计手册》
[2]张世昌等主编.《机械制造技术基础》.天津大学出版社.2002
[3]《模具材料与热处理工艺》.高等教育出版社 .