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【摘要】冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，它包括落料、冲孔、切断、修边等工序。冲裁模就是完成上述工序所使用的模具，它有锋利的刃口，并对板料进行剪切加工，冲裁所得到的工件可以直接作为零件使用。本文着重叙述冲裁中应用最广泛的落料模，在设计制造中有哪些因素对工件质量产生影响。
【关键词】冲裁；落料；应力；冲裁模
一、冲裁模的分类及典型结构
1、按工序性质分类：
有冲孔模、落料模、切边模、切断模、剖切模、切口模等。
2、按工序的组合分类：
有单工序模、连续模、复合模。
3、按上、下模间的导向方式分类：
有无导向的敞开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模。
4、按卸料装置分类：
有带固定卸料板和弹压卸料板模。
5、按挡料或定料的形式分类：
有固定挡料销、活动挡料销、导正销和侧刃的冲模。
6、按凸凹模的材料分类：
有硬质合金冲模，钢结硬质合金冲模、钢皮冲模、橡皮冲模等。
冲裁模的典型结构
为了叙述方便，本文只对落料模的结构进行简要说明如图[图1]为无导向敞开式落料模、上模由模柄1和凸模2做成一个整体，通过模柄固定在压机的滑块上、下模由卸料板3、导料板4、凹模5，档料销6、下模座7组成，通过下模安装在压机台面上。
工作时，条料从右向左送入模内，由导料板限制其前后位置，挡料销控制进距，冲裁完成的工件从凹模洞口自由落下，紧箍在凸模上的板料由固定卸料板卸下。
这种模具的特点是结构简单，制造周期短，成本低，但模具的安装、间隙的调整较麻烦，且精度不高，模具寿命低，使用不够安全，适用于工件精度要求不高，外形简单，生产量小的落料件。
二、冲裁变形过程分析
在具有尖锐刃口及间隙合理的凸凹模作用下，材料的变形过程可分为受压缩塑性变形、剪切、断裂分离三个阶段。
（一）压缩塑性变形过程：冲裁开始时，凸模接触材料，将材料压入凹模洞口，在凸凹模的压力作用下材料表面受到压缩产生塑性变形。
（二）剪切过程：材料在凸凹模刃口附近，由于受到压力而产生剪切应力，因而产生剪切变形，当凸模继续下降时，压力增加，材料内部应力达到屈服条件，剪切区开始发生宏观滑移变形，此时，凸模开始挤入材料，并将下部材料挤入凹模孔中，此时位于刃尖部分的材料应力集中效应最大，处于高压的应力状态，随着凸模继续下降，材料产生冷作硬化，所需的冲裁力也不断增加，当材料不能承受更大的变形时，在相应力作用下，首先产生裂纹，出现断裂。
（三）断裂分离过程，当凸模继续压入，刃口附近产生的上下裂纹继续发展，如果模具间隙合理，则两裂纹相遇而重合，这时材料完全断裂分离。
三、影响冲裁断面质量的因素
冲裁件质量的内容包括：冲裁件的断面情况，尺寸公差及形状误差，冲裁件的断面应平直、光洁，尺寸公差应符合要求，零件表面应尽要能平坦。
影响冲裁件断面质量的因素主要有：材料性能的影响，模具间隙大小的影响，模具刃口状态的影响。
（一）材料性能的影响
对于塑性越好的材料，冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料被剪切得较深，所得光亮面比例大，断裂面较窄，而塑性差的材料当剪切开始不久，便使材料断裂，光亮面所占比例小，断裂面大，且是粗糙断裂面。
（二）模具间隙大小对断面质量的影响
当模具间隙增大时，材料中的拉应力将增大，使拉伸断裂发生得早，因而断裂面变宽、光亮面就变窄；且弯曲应力也增大，因而圆角和弯弯均大。反之，间隙减小时，材料中的拉应力成分减小，裂纹的产生较迟，所以断裂面窄、光亮面宽，且圆角和弯弯小。
冲裁时断裂面上下裂纹是否重合与凸、凹模间隙的大小有关。当凸、凹模间隙合适时，由凸、凹模刃口附近沿最大剪应力方向产生的裂纹将互相重合，此时冲出的工件断面虽有一定的斜度，但比较平直、光洁。这样的冲裁断面质量是好的。
当间隙过小时，材料在凸、凹模刃口附近处产生的裂纹不重合。由凹模刃口附近处产生的裂纹进入凸模下面的压应力区而停止发展，有凸模刃口附近处产生的裂纹进入凹模上面的压应力区也停止发展。此时在两条裂纹相距最近的地方发生第二次拉裂。
当模具间隙不均匀时，冲裁件会出现部分间隙过小和部分间隙过大的情况。因此，模具设计制造与安装时必须保持间隙均匀。
（三）模具刃口状态对断裂面质量的影响
当模具刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，所以冲裁件圆角和光亮面增大，当凸凹模刃口磨钝后，即使间隙合理也将在冲裁件上产生毛刺，凸模磨钝时，落料件产生毛刺，而凹模刃口磨钝时，冲孔件产生毛刺。
四、冲裁模主要零件的设计注意事项
模具设计尽量选用标准件，我国国家标准总局对冷冲模制订了国家标准，代号为GB2851～2875-81，标准包括：冷冲模模架及其技术条件，冷冲模零件及其技术条件，冷冲模典型组合及其技术条件，采用这些标准，能简化模具设计，提高模具质量，节约大量人力物力，降低模具成本，在设计模具时，对已实现标准化的零件应当正确选用，对于非标准的零件也可参考标准件设计。
结 论
冲裁模的设计，应综合考虑。在现有国家标准的基础上，应尽量选用国家标准，既降低成本，又节约时间，是冲裁模设计人员必须了解和熟悉应用的基本技术。
【参考文献】
［1］吴诗惇 ，《冲压工艺学》， 西北工业大学出版社，1987年
［2］洪慎章，《实用冲压工艺及模具设计》，机械工业出版社，2008年
［3］黄毅宏，《模具制造工艺》，机械工业出版社，1988年。
作者简介：文志勇，男，大专，助理工程师
【关键词】冲裁；落料；应力；冲裁模
一、冲裁模的分类及典型结构
1、按工序性质分类：
有冲孔模、落料模、切边模、切断模、剖切模、切口模等。
2、按工序的组合分类：
有单工序模、连续模、复合模。
3、按上、下模间的导向方式分类：
有无导向的敞开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模。
4、按卸料装置分类：
有带固定卸料板和弹压卸料板模。
5、按挡料或定料的形式分类：
有固定挡料销、活动挡料销、导正销和侧刃的冲模。
6、按凸凹模的材料分类：
有硬质合金冲模，钢结硬质合金冲模、钢皮冲模、橡皮冲模等。
冲裁模的典型结构
为了叙述方便，本文只对落料模的结构进行简要说明如图[图1]为无导向敞开式落料模、上模由模柄1和凸模2做成一个整体，通过模柄固定在压机的滑块上、下模由卸料板3、导料板4、凹模5，档料销6、下模座7组成，通过下模安装在压机台面上。
工作时，条料从右向左送入模内，由导料板限制其前后位置，挡料销控制进距，冲裁完成的工件从凹模洞口自由落下，紧箍在凸模上的板料由固定卸料板卸下。
这种模具的特点是结构简单，制造周期短，成本低，但模具的安装、间隙的调整较麻烦，且精度不高，模具寿命低，使用不够安全，适用于工件精度要求不高，外形简单，生产量小的落料件。
二、冲裁变形过程分析
在具有尖锐刃口及间隙合理的凸凹模作用下，材料的变形过程可分为受压缩塑性变形、剪切、断裂分离三个阶段。
（一）压缩塑性变形过程：冲裁开始时，凸模接触材料，将材料压入凹模洞口，在凸凹模的压力作用下材料表面受到压缩产生塑性变形。
（二）剪切过程：材料在凸凹模刃口附近，由于受到压力而产生剪切应力，因而产生剪切变形，当凸模继续下降时，压力增加，材料内部应力达到屈服条件，剪切区开始发生宏观滑移变形，此时，凸模开始挤入材料，并将下部材料挤入凹模孔中，此时位于刃尖部分的材料应力集中效应最大，处于高压的应力状态，随着凸模继续下降，材料产生冷作硬化，所需的冲裁力也不断增加，当材料不能承受更大的变形时，在相应力作用下，首先产生裂纹，出现断裂。
（三）断裂分离过程，当凸模继续压入，刃口附近产生的上下裂纹继续发展，如果模具间隙合理，则两裂纹相遇而重合，这时材料完全断裂分离。
三、影响冲裁断面质量的因素
冲裁件质量的内容包括：冲裁件的断面情况，尺寸公差及形状误差，冲裁件的断面应平直、光洁，尺寸公差应符合要求，零件表面应尽要能平坦。
影响冲裁件断面质量的因素主要有：材料性能的影响，模具间隙大小的影响，模具刃口状态的影响。
（一）材料性能的影响
对于塑性越好的材料，冲裁时裂纹出现得较迟，因而材料被剪切得较深，所得光亮面比例大，断裂面较窄，而塑性差的材料当剪切开始不久，便使材料断裂，光亮面所占比例小，断裂面大，且是粗糙断裂面。
（二）模具间隙大小对断面质量的影响
当模具间隙增大时，材料中的拉应力将增大，使拉伸断裂发生得早，因而断裂面变宽、光亮面就变窄；且弯曲应力也增大，因而圆角和弯弯均大。反之，间隙减小时，材料中的拉应力成分减小，裂纹的产生较迟，所以断裂面窄、光亮面宽，且圆角和弯弯小。
冲裁时断裂面上下裂纹是否重合与凸、凹模间隙的大小有关。当凸、凹模间隙合适时，由凸、凹模刃口附近沿最大剪应力方向产生的裂纹将互相重合，此时冲出的工件断面虽有一定的斜度，但比较平直、光洁。这样的冲裁断面质量是好的。
当间隙过小时，材料在凸、凹模刃口附近处产生的裂纹不重合。由凹模刃口附近处产生的裂纹进入凸模下面的压应力区而停止发展，有凸模刃口附近处产生的裂纹进入凹模上面的压应力区也停止发展。此时在两条裂纹相距最近的地方发生第二次拉裂。
当模具间隙不均匀时，冲裁件会出现部分间隙过小和部分间隙过大的情况。因此，模具设计制造与安装时必须保持间隙均匀。
（三）模具刃口状态对断裂面质量的影响
当模具刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，所以冲裁件圆角和光亮面增大，当凸凹模刃口磨钝后，即使间隙合理也将在冲裁件上产生毛刺，凸模磨钝时，落料件产生毛刺，而凹模刃口磨钝时，冲孔件产生毛刺。
四、冲裁模主要零件的设计注意事项
模具设计尽量选用标准件，我国国家标准总局对冷冲模制订了国家标准，代号为GB2851～2875-81，标准包括：冷冲模模架及其技术条件，冷冲模零件及其技术条件，冷冲模典型组合及其技术条件，采用这些标准，能简化模具设计，提高模具质量，节约大量人力物力，降低模具成本，在设计模具时，对已实现标准化的零件应当正确选用，对于非标准的零件也可参考标准件设计。
结 论
冲裁模的设计，应综合考虑。在现有国家标准的基础上，应尽量选用国家标准，既降低成本，又节约时间，是冲裁模设计人员必须了解和熟悉应用的基本技术。
【参考文献】
［1］吴诗惇 ，《冲压工艺学》， 西北工业大学出版社，1987年
［2］洪慎章，《实用冲压工艺及模具设计》，机械工业出版社，2008年
［3］黄毅宏，《模具制造工艺》，机械工业出版社，1988年。
作者简介：文志勇，男，大专，助理工程师