虽然龙门冲床冲裁变形是在短时间内完成的,过程仍可大致分为以下2个阶段。
(1)龙门冲床弹性变形阶段。当凸模接触板料并下压时,板料产生弹性压缩、弯曲、拉伸( AB》AB)等变形。板料底面相应部分材料略挤入凹模口,并在与凸、凹模刃口接触处形成很小的圆角。同时,板料略有翘曲,凸、凹模间隙越大,翘曲越严重。随着凸模的下压,口附近板料所受的应力逐渐增大,直至达到弹性极限,弹(2)龙门冲床塑性变形阶段。变形区材料达到弹性极限后,随着凸模继续下压,凸模挤入板料和板料挤入凹模的深度逐渐加大,产生塑性剪切变形,形成光亮的剪切断面,当凸模继续下行,变形区材料塑性变形程度和硬化程度加剧,变形抗力也急剧上升,直到刃口附近侧面的材料因所受拉应力达到抗拉强度而产生微裂纹时,塑性变形阶段结束。在此过程中, 因凸、凹模之间间隙的存在,变形区还伴随着弯曲和拉伸变形,且间隙越大,变形亦越大。
由于龙门冲床凸模与凹模之间存在间隙, 使凸模、凹模施加于板料的力Fp、Fj产生一个力矩M (实际上,即使间隙为零甚至负间隙,在刃口施加压力下,刃口两侧的材料在被剪切前必然相互作用而产生拉应力,其水平分量对等效料厚的材料便施加了一个力矩),力矩使板料发生翘曲、弯曲,模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触。
而凸模、凹模作用于板料的垂直压力呈不均匀分布,随着向模具刃口靠近而急剧增大。龙门冲床的翘曲是冲裁加工所不期望的,翘曲的程度与冲裁间隙的大小和坯料的刚度有关,因此,刚度较差的板料冲裁时都应有压料装置,使材料的变形局限于上、下刃口连线附近的较小区域。
冲裁变形区的应力应变状态十分复杂,这里不作详细的分析,可以判定变形区材料在平面内有两种变形趋势,即:由于力矩的作用发生弯曲,在拉应力σ作用下产生的伸长变形;由于侧压力Fp1、Foi的作用,在压应力a_作用下产生的压缩变形,二者方向相反,最终结果视冲裁间隙的大小而定。
龙门冲床冲裁是利用模具使板料或工序件的材料产生相互分离的冲压工序,包括落料、冲孔、切断、切边、切口、剖切等。落料和冲孔是最典型的冲裁工序。冲裁是冲压加工的基础工序,几乎所有冲压件的生产都包含冲裁工序。根据变形机理不同,冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁两大类。
自动龙门冲床普通冲裁使材料在产生裂纹的条件下实现分离,而精密冲裁是使材料以塑性变形的方式实现分离。龙门冲床讲述普通冲裁工艺及模具。冲裁工作时,凸、凹模分别固定于上、下模,它们都具有锋利的刃口并保持合理、均匀的间隙,坯料则置于下模表面。
当上模随压力机滑块下行时,凸模刃口冲穿坯料而进入凹模,从而使材料分离,得到与冲裁刃口截面相同的冲裁件轮廓。
对于龙门冲床塑性较好的材料,冲裁时塑性剪切持续的时间较长,裂纹出现得较迟,因而光面所占的比例大,毛面较小,但是塌角、毛刺也较大。
而对于塑性差的材料,情况则相反。冲裁变形要求凸、凹模刃口锋利,当模具刃口磨损成圆角时,龙门冲床挤压作用增大,冲裁件的塌角和光面增大,并且即使间隙合理也会产生较大的毛刺。实践表明,凸模磨钝后,落料件的毛刺更大;凹模磨钝后,冲孔件的毛刺更大。
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