数控加工冲孔的基本理论 博泰供

（1）冲压过程

　　模具的具体冲压过程见图1,冲压时会在材料的断面形成塌陷带、光亮带、撕裂带和毛刺四部分,见图2,其各部分的尺寸受材料厚度和模具间隙等因素影响会有所不同。

举例:在3mm厚的低碳钢板上冲孔,外形方形,边长为20mm时,冲压周长L=20×4mm=80mm,材料厚度t=3mm,查表剪切强度τ=344.7MPa。

冲孔所需的冲压力（理论值,不考虑其他因素影响）P=Ltτ=80×3.00×344.7=82728（N）。

该公式计算出的冲压力是指无斜刃口模具所需的冲压力,假如模具带有斜刃口则会大幅度降低模具冲压时所需的冲压力。

（2）模具间隙

　　模具间隙是指模具的凸模和凹模工作部分尺寸之差,即当凸模进入凹模时,凸、凹模之间的距离,通常指的是总间隙。间隙是数控模具使用中一个不可忽视的重要参数,间隙选择是否合适直接影响到零件的加工质量、尺寸精度、冲裁力大小和模具使用寿命。间隙的大小应按被冲裁材料的厚度和力学性能来决定,材料越硬越厚,间隙也应越大。如图3、4所示。

总间隙=冲头两侧的间隙之和=凹模间隙1 凹模间隙2

模具间隙假如选择合理,由凸模和凹模刃口产生的两个裂纹将连成一直线,靠近凹模的工件下部是一条带有小圆角的光亮带,靠近凸模的工件上部略成锥形,表面粗糙,但断面没有裂口和裂纹,毛刺正常,冲切力均衡,冲切质量良好。

假如间隙过小,上下两裂纹互不重合,相距彼此平行,当材料撕裂分离时,由于挤压会使两缝之间的断面出现毛刺或裂口,工件断面出现二次光亮带。

当间隙过大时,上下裂缝也不重合,冲厚料时则类似镦压加工,此时在落料靠近凹模的外边,冲孔靠近凸模的内边会产生很大的圆角;冲薄料时则近似拉伸,材料将被拉伸到凸模和凹模的间隙中,直到拉断为止,工件断面会产生拉断毛刺。

根据多年的数控加工经验,总结出模具间隙与材料的关系,推荐根据表2进行选择

凹模间隙与材料厚度的百分比关系:小间隙为材料厚度的15%,佳间隙为材料厚度的20%～25%,大模具间隙为材料厚度的30%。假如板材较厚4mm以上,所需冲压力较大时,建议模具间隙为材料厚度的30%以上。

正确选用模具间隙的优点:

①延长模具使用寿命。

②退料效果好。

③减少毛刺和塌陷带。

④冲孔质量高。

⑤减小模具带料的可能。

⑥冲孔所需冲切力小。

⑦减少撕裂带宽度。

（3）模具刃磨

冲床模具使用过程中,需要根据模具使用情况及时进行刃磨,提高模具的使用寿命。判定模具是否需要刃磨可根据以下条件:

①冲头或下模被磨损,刃口产生半径R为0.25mm的圆弧时。

②检查冲孔质量,冲出的孔有较大毛刺产生时。

③听声音,冲孔产生异常噪声时。

④根据模具冲切次数,如每10万次对模具刃磨一次

模具使用中是否需要进行刃磨,这需要机床操作人员有较强的责任心,假如刃口达到R=0.50mm时还没进行刃磨,从那时起模具会急剧磨损。假如在模具间隙选择合理的情况下,只要加工的板料出现较大毛刺,就说明模具需要刃磨。佳方法是:每半月或每固定周期,根据机床模具佳间隙选用标准的板材,将机床所有模具安装在标准板材上冲孔,观察冲孔毛刺情况并与标准样板比较,判定是否需要刃磨。

模具刃磨的正确方法:

①定期刃磨,保证质量。

②充足的切削液。

③采用烧结粘合氧化铝砂轮。

④粗砂轮:磨粒尺寸46～60,软砂轮:硬度D～J。

⑤刃磨下进给量:0.03～0.08mm。

⑥横向进给量:0.13～0.25mm。

⑦纵向进给量:2.5～3.8m/min