肌 Ｌ．塑 ．．里． 冲压毛刺的形成及其控制 朝阳重型机器有限公司 （辽宁１２２０００） 郭丽霞 冲压加工中产生毛刺最明显的工序是冲裁。冲裁为 冲压加工的第一道工序，应用最广泛，其质量对后道工 序有着重要影响，因此极大地左右着最终成品的性能。 为掌握有关形成毛刺的知识，必须充分了解影响冲裁过 程及冲裁特性的各种因素与冲裁特性值的关系。图１所 示为冲裁过程中各部位的名称和符号。 （塌角） （剪切角） （断裂面） （毛刺） 图 ｌ ｎ一剪切面长度 ６一塌角高度 ｃ一断裂面长度 ｄ一毛刺高度 ｅ一塌角宽度＿产一压痕深度ｇ一压痕宽度ａ一剪切面倾斜角 断裂面倾斜角 ６一压痕角倾斜角 １．冲裁特性及其要素 作为冲裁的特『生值，包括尺寸精度、剪切面加工状态、 变形等，对作业而言，要考虑模具寿命、漏料方式等。作 为冲裁的要素，包括制件形状、模具条件、被加工材料、 作业条件等，这些特性值对其要素影响有很大关系。 ２．裂纹的成长过程 在凸模刃口附近，由于位于凹模上面的被加工材料 向上反弹，使其内部的拉应力有所缓和，因此凸模刃口 附近的拉应力比凹模刃口附近的拉应力要小，即裂纹首 先从拉应力大的凹模一侧发生。随着凸模继续下降，凸 模一侧也开始发生裂纹。两刃尖附近处于好象打人一斜 楔的状态。加工材料与斜楔中心线越是近于直角，其斜 楔的效果越大，材料断裂所必需的力也越小。因而间隙 大，发生裂纹的时间要早。由于凹模刃口附近发生裂纹 的时间先于凸模，因此，零件断口剪切面的长度比孔的 剪切面长度短。刀尖附近为拉应力和压应力的分界处， 但最大拉应力发生在距刃尖附近的刃口侧面。这正如图 ２所示，裂纹不是产生于刃尖，而是在其侧面。这个裂 纹的发生点至刃口端面的距离被称为毛刺高度ｄ。随着 间隙增大，凹模上面的被加工材料的反弹增大，发生裂 纹的位置朝着远离刃口端面的位置移动，因此毛刺增 大。图３定性地说明了毛刺随间隙面变化的趋势。 图２毛刺的形成 嬗 间隙Ｃ 图３间隙和毛刺高度 同时，由于发生裂纹位置随刃口的磨损而远离其端 面，因此随冲件数量的增加，毛刺也要增大。如果冲头 继续下降，由于应力集中效应的作用，裂纹继续扩展， 从此时起，剪切力减小。另外，由于冲头侧面裂纹和凹 模侧面裂纹会合，使被加工材料断裂面分离。但是，对 于加工硬化系数大的材料，因在裂纹扩展过程中裂纹顶 端产生强烈的加工硬化，其强度明显增加，致使裂纹扩 展受到限制（如图４所示）， 从而会在新的位置产生新 的裂纹。这种微小的裂 纹由于凸模的摩擦成为 微细的粉末而脱落。裂 纹沿板面连成一长线， 一般称之为“胡须” 图４微小裂纹的形成 参磊 工热加工 熟处 锻 铸造２０１０年第９期 ＷＷＷ．ｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ ７９５０．ｃｏｍ ●■■■塑。星』●■■■■●●●■■●■一 ＩＩｆ Ｉ ｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ现象。 这种现象常见于质软的铝板、铜板和纯铁等。 ３．形成毛刺的因素及其防止 如图５所示，冲裁模具毛刺产生过程一般经过初期 磨损、正常磨损和异常磨损三个阶段。各种模具在异常 磨损之前，其使用情况是理想的，但常受到冲压制品所 要求精度的限制。很多情况下是在正常磨损区域内即达 到所允许的毛刺高度，此时必须再一次进行修磨。 氆 惶 喜 冲裁数 图５冲裁工具的磨损区 根据冲裁特性，求得的模具使用寿命长，毛刺的问 隙也比较小，不同材质、板厚都有其适合的间隙，按照 加工要求，这些间隙值可进行必要的修正。 影响毛刺大小的要素，有下述诸要素： （１）冲压作业条件，如冲压设备、润滑油、加工条 件等。 （２）被加工材料。 （３）模具材料、模具结构、模具设计条件等。 上述各项要素对模具刃Ｖ１磨损和制件毛刺高度的影 响见附表。 刃口磨损要素及其影响项目 毛刺高度 端面磨损 侧面磨损 类别 要素 大 中 小 大 由 小 大 中 小 制件 冲压形式 △ △ △ 形状 间隙 △ △ △ 冲压形成 △ △ △ 模具 材料压紧力 △ △ △ 条件 刃口工作面光洁度 △ △ △ 模具材料及其热处理 △ △ △ 模具刚性 △ △ △ ２０１０年第９期熟处 锻压／铸造 ＷＷＷ．ｍｅｔａｌｗｏ ｒｋｉｎｇ１９５０．ｃｏｒｎ 参磊 工热加工 （续） 端面磨损 侧面磨损 毛刺高度 类别 要素 ｄ 大 中 小 大 中 小 大 由 小 力学性能 △ △ △ 被加 板厚 △ △ △ 工材 料 表面状态 △ △ △ 伸长率 △ △ △ 冲压速度 △ △ △ 作业 条件 润滑 △ △ △ 冲压机的刚性 △ △ △ 在我厂的生产实践中，冲压设备的静态精度和动态 精度与毛刺的高度都有很大关系，在静态精度低的冲床 上，冲制的冲件毛刺增加程度明显增大。 一方面，由于偏心载荷的作用，滑块垂直运动精度 受到破坏，冲压时滑块要倾斜，模具刃口间隙发生变 化，致使模具损伤或者卡死，这时毛刺会急剧增长。为 此，冲压过程中要测定滑块倾斜量，并通过调整滑块调 节螺栓和滑板来修正其倾斜值，这样可以控制毛刺异常 发生。 同时，压力机支承面的大小对毛刺高度也有影响。 如果压力机支承面比模具支承面大，则滑块端面和支承 面局部稍有偏斜，动态精度就降低，使毛刺高度增大。 润滑油对毛刺高度有很大影响。它可缓和加工材料 与模具刃口之间的磨擦，同时还可防止剪切变形所引起 的温升，而且可以防止被加工材料粘附在模具刃口上。 对毛刺产生影响的加工条件包括加工速度、凸模压 人深度和搭边宽度等，但是加工速度影响不大。凸模压 入深度过大时，凸模与材料的接触尺寸加大，这样会促 成毛刺的形成。若搭边宽度非常小，冲裁时毛刺高度也 要增大。 凸模分别处于没有导向和良好导向的场合时，可以 看到毛刺具有明显的差别，其差可高达６—７倍。而且， 凸模固定方法也影响着毛刺的高度。 另一方面，随模具过渡圆角大小的变化，冲件数量 和毛刺高度也要发生变化。随圆角半径的增大，毛刺高 度减小，但随冲件数量的增加而成比例的增大。圆角半 径Ｒ为０时，冲制件超过一定数量后凸模头刃口会发生 卷刃 Ｍｅｔａｌ 』塑 昼 对Ｄ５３ Ｋ－－３５００数控轧环机轧制 Ｆ Ｌ一２４ １ Ｏ Ｄ轴承质量的几点看法 大连职工大学瓦轴分校 （辽宁１ １６３００） 白公民 环形锻件轧制是轴承套圈等机械基础的重要生产工 艺。在环形锻件ＳＬ￣＇Ｊ生产中，其所用毛坯来自轧制之前 的制坯工序。由于下料误差、加热烧损、温度不均，以 日——假设环形工件轧制中壁厚。 由环形工件几何关系可得：Ｈ：—＿一ｌ（Ｄｄ），ｄ：Ｄ —及制坯冲孔连皮误差等影响，使得每个毛坯的体积都不 尽相同，即毛坯的实际体积与设计的体积之间存在着一 定的误差，该误差在一定范围内随机波动，这对轧制的 ２Ｈ；同时考虑到闭式孑Ｌ型轧制时Ｂｏ＝Ｂ，将它们代人 公式（１），整理得假设环形工件轧制中尺寸变化规律 为： ｖｏ环形锻件尺寸精度有较大的影响。如果能在轧制时进行 在线测量工件的体积误差，并进行合理分配，则可以有 效地提高锻件的尺寸精度，降低废次品率。 本文针对这一问题进行分析和研究。 Ｄ ＝ ＋ （２） 当假设环形工件轧制中外径达到特定尺寸Ｄ 时， 则壁厚也达到特定尺寸 ，两者的关系也由公式（２） 确定： ，Ｊ ＝ ，Ｊｃ ｗＢＨ＋ 月ｃ ｃ １．假设环形锻件轧制尺寸变化规律 假设环形工件是指体积误差为零的环形工件，则由 （３） 于体积不变条件可知，假设环形工件轧制前的体积 等 于轧制中的体积 ＝— ２．实际环形工件￣ｉＬＩＩＩ尺寸变化规律 由于下料、加热、制坯等影响，使得实际环形工件 （Ｄ 一ｄ ）日。＝—＂ｉ Ｔ（Ｄ 一ｄ ）曰 （１） 叶 体积为 ，那么由于体积不变条件，同样可得其轧制中 尺寸变化规律为： Ｄ Ｈ ㈩ （４） 式中Ｄ。——假设环形工件轧制前的毛坯外径； ｄ。——假设环形工件轧制前的毛坯内经； ——假设环形工件轧制前中的毛坯轴向宽度； ，，０——假设环形工件轧制前中的毛坯壁厚； 口——假设环形工件轧制中的外径； 式中， 、Ｄ 、Ｂ 、Ｈ 分别为实际环形工件的体 积、轧制中的外径、轴向尺寸、壁厚。 ｄ——假设环形工件轧制巾的内经； 日——假设环形工件轧制中轴向宽度； …Ⅲ＾… ………………＾…… ３．环形锻件体积误差在线测量 通过轧制测量装置，可以在线测量和记录环形锻件 圆角半径Ｒ和料厚ｔ的比值，查得有关资料Ｒ／ｔ＝０．２５ 做为一个分界，在０．２５以下，达到允许的毛刺高度的 ４．结语 上面阐述了冲压毛刺形成的原因及其控制技术等， 冲件数随其减小而减小；而在０．２５以上，Ｒ／ｔ所引起的 变化不大。 但是冲压过程中完全消除毛刺是不可能的。对于厚板出 现毛刺难以解决，而对于薄板，通过冲压诸条件的研 究，可以防止毛刺的产生，或者用有效的清除毛刺的方 法来加以消除。ＭＷ （２０１００３０４） 模具淬火硬度的影响，模具刃口的硬度越高，毛刺 高度越小。 参磊 工热加工 热处． 缎 铸造２０１０年第９期 ＷＷＷ．ｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ１９５０．ｃｏｍ