沖壓毛刺的形成及其控制

1、沖壓毛刺的形成及其控制作者昊慧敏,圖2間隙與毛刺高度62 一圖3微小裂紋的產(chǎn)生圖1(H)沖裁過(guò)程(b)沖裁斷面摘要：沖壓加工中產(chǎn)生毛刺最明顯的工序是沖裁，沖裁為沖壓加工的第一道工序，應(yīng)用最廣泛，其質(zhì)量對(duì)后道工序有著重要影響，因此極大地左右著最終成品的性能，為掌握有關(guān)毛刺形成及其控制的知識(shí)，必須充分了解影響沖裁過(guò)程及產(chǎn)生毛刺原因。關(guān)鍵詞：沖壓加工毛刺形成及其控制零件在加工過(guò)程中，產(chǎn)生的毛刺，對(duì)零件的加工精度，裝配精度.使用要求，再加工定位.操作安全與外觀 質(zhì)量等許多方面都會(huì)產(chǎn)生不良影響，對(duì)去毛刺工藝的要求越來(lái)越高，使用去毛刺的技術(shù)也越來(lái)越得到重視。沖壓加工中產(chǎn)生毛刺最明顯的工序是沖裁，沖裁為沖壓

2、加工的第一道工序，應(yīng)用最廣泛，其質(zhì)量對(duì)后道工序有著重要影響，因此極大地左右著最終成品的性能，為掌握有關(guān)毛刺形成及其控制的知識(shí)，必須充分了 解影響沖裁過(guò)程及產(chǎn)生毛刺原因。1. 沖裁過(guò)程及斷面情況下圖所示為沖裁過(guò)程及沖裁斷面各部位的名稱。圖1 (a)沖裁過(guò)程 (b)沖裁斷面2. 毛刺產(chǎn)生的原理由沖裁過(guò)程知在凸模刃口附近，由于位于凹模上面的被加工材料向上反彈，使其內(nèi)部的拉應(yīng)力有所緩和，因此凸模刃口附近的拉應(yīng)力比凹模刃口附近的拉應(yīng)力要小，即裂紋首先從拉應(yīng)力大的凹模一側(cè)發(fā)生。 隨著凸模繼續(xù)下降，凸模一側(cè)也開(kāi)始發(fā)生裂紋。兩刃尖附近處于好像打入一斜楔的狀態(tài)。加工材料與斜楔 中心線越是近于直角，其斜楔的效果越

3、大，料斷裂所必需的力也越小。因而間隙大，發(fā)生裂紋的時(shí)間要早。 由于凹模刃口附近發(fā)生裂紋的時(shí)間先于凸模，因此，零件斷口剪切面的長(zhǎng)度比孔的剪切面長(zhǎng)度短。刀尖附 近為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的分界處，但最大拉應(yīng)力發(fā)生在距刃尖附近的刃口側(cè)面。這正如圖1W所示，裂紋不是產(chǎn)生于刃尖，而是在其側(cè)面。這個(gè)裂紋的發(fā)生點(diǎn)至刃口端面的距離被稱為毛刺高度。隨著間隙增大， 凹模上面的被加工材料的反彈增大，發(fā)生裂紋的位置朝著遠(yuǎn)離刃口端面的位置移 動(dòng)，因此毛刺增大。圖2定性地說(shuō)明了毛刺隨間隙面變化的趨勢(shì)。同時(shí)，由于發(fā)生裂紋位置隨刃口的磨損而遠(yuǎn)離其端面，因此隨沖數(shù)量的增加，毛刺也要增大。如果沖 頭繼續(xù)下降，由于應(yīng)力集中效應(yīng)的作用裂紋繼

4、續(xù)擴(kuò)展，從此時(shí)起，剪切力減小。另外，由于沖頭側(cè)面裂紋和凹 側(cè)面裂紋會(huì)合，使被加工材料斷裂面分離。 但是，對(duì)于加工硬化系數(shù)大的因在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中裂紋頂端產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，其強(qiáng)度明顯增加，致使裂紋擴(kuò)展受到限制(如圖3所示)，從而會(huì)在新的位置產(chǎn)生新的裂紋。這種微小的裂紋由于凸模的摩擦成為微細(xì)的粉末而脫落。裂紋沿板面連成一長(zhǎng)線一般稱之為胡須現(xiàn)象。這種現(xiàn)象常見(jiàn)于質(zhì)軟的鋁板、銅板和純鐵等。圖2間隙與毛刺高度圖3微小裂紋的產(chǎn)生3. 控制毛刺的原理最好抑制材料的延展性，使拉力集中便于產(chǎn)生裂紋?？刂频闹饕蛩厥情g隙，若間隙過(guò)小，壓縮力增 大，就出現(xiàn)延展性，毛刺增大。若間隙過(guò)大，拉力不集中，仍然使毛刺增大。選擇

5、適當(dāng)?shù)拈g隙最好，另外，刃口越鋒利，拉力越集中，毛刺也就越小。磨損變圓的刃口使壓縮力增 大，毛刺也增大。此外，沖模上裝備可靠的壓料板效果好，脆性材料效果好。4. 控制毛刺的措施綜上分析，導(dǎo)致毛刺產(chǎn)生的原因很多， 在不能改變加工對(duì)象材料性能的情況下，生產(chǎn)中常采用以下措 施控制毛刺的產(chǎn)生。(1) 選擇合理的間隙值。在影響沖裁件質(zhì)量的諸多因素中，間隙是主要因素。因斷面質(zhì)量與裂紋的 走向有關(guān)，而裂紋的走向與間隙有關(guān)。間隙大小決定著凸、凹模刃口附近板料產(chǎn)生的上、下裂紋是否重合。 只有凸、凹模間隙適當(dāng)時(shí)，裂紋才重合，此時(shí)零件斷面斜度很小，并且比較平直光滑、毛刺小。適當(dāng)間隙 值見(jiàn)附表1 (單側(cè)) O(2) 控

6、制模具刃口的磨損程度。刃口磨損或損壞會(huì)變圓，間隙也會(huì)由于側(cè)面的磨損而增大，毛刺也 就相應(yīng)增加。生產(chǎn)過(guò)程中模具一般經(jīng)過(guò)初期磨損、正常磨損和異常磨損三個(gè)階段。各種模具在異常磨損之 前，其使用情況是理想的，但常受到?jīng)_壓制品所要求精度的限制。很多情況下是在正常磨損區(qū)域內(nèi)即達(dá)到 所允許的毛刺高度，此時(shí)必須再一次進(jìn)行修磨。(3) 選擇合適的加工條件。沖壓加工條件包括以下內(nèi)容。模具材料：選擇耐磨性好、硬度高的材料。模具淬火硬度越高，模具刃口的硬度越高，毛刺高度越小。 模具結(jié)構(gòu)：模具導(dǎo)向裝置具有較高的精度，則可保證沖裁時(shí)間隙合理，毛刺相應(yīng)減小。壓力機(jī)：沖壓設(shè)備的靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)精度與毛刺的高度都有很大關(guān)系，在靜

7、態(tài)精度低的沖床上， 沖制的沖件毛刺增加程度明顯增大。一方面，由于偏心載荷的作用，滑塊垂直運(yùn)動(dòng)精度受到破壞，沖壓時(shí)滑塊要傾斜，模具刃口間隙發(fā)生 變化，致使模具損傷或者卡死，這時(shí)毛刺會(huì)急劇增長(zhǎng)。為此，沖壓過(guò)程中要測(cè)定滑塊傾斜量，并通過(guò)調(diào)整 滑塊調(diào)節(jié)螺栓和滑板來(lái)修正其傾斜值，這樣可以控制毛刺異常發(fā)生。潤(rùn)滑情況：潤(rùn)滑油對(duì)毛刺高度有很大影響。它可緩和加工材料與模具刃口之間的磨擦，同時(shí)還可防止剪切變形所引起的溫升，而且可以防止被加工材料粘附在模具刃口上。因此好的潤(rùn)滑情況可以減小毛刺的 產(chǎn)生。5.結(jié)束語(yǔ)上面闡述了沖壓毛刺形成的原因及其控制技術(shù)等，但在一般的沖裁加工中很難做到完全不產(chǎn)生毛刺。但是如能選擇最適當(dāng)?shù)臈l件，可將產(chǎn)生的毛刺控制在最小的限度內(nèi)。表1適當(dāng)間隙值C表（單面間隙 C=% ）（略）表2刃口磨損要素及其影響項(xiàng)目 （略）沖裁間隙對(duì)丁斷面質(zhì)量影響較大。當(dāng)沖裁間隙適當(dāng)時(shí)，凸、凹模刃口附 近產(chǎn)生的裂紋在沖裁過(guò)程中能重合， 此時(shí)盡管斷面與材料表面不垂直，但還是比 較平直、光滑的。而且毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好。如圖（中）所示。當(dāng)沖裁間隙過(guò)小時(shí)，變形區(qū)內(nèi)彎矩小、壓應(yīng)力成分高。上、下裂紋不重合。在兩條裂紋之間的材料被第二次剪切。當(dāng)上裂紋壓入凹模時(shí)，受到凹模壁的擠壓， 產(chǎn)生第二光亮帶；同時(shí)部分材料被擠出，在最后分離時(shí)，在表面形成尖銳的