冲裁模的主要失效形式

HEATS

模具刃口所受作用力的大小和板料的力学性能、厚度等因素有关。考虑到板料厚度对模具冲裁负荷的影响，通常可以将冲裁按板料的厚度分为薄板冲裁 (t ≤ 1.5mm) 和厚板冲裁 (t ＞ 1.5mm) 。

; |2 A) k% Q' p7 b

    对于薄板冲裁模，由于模具受到的冲击载荷不大，在正常的使用过程中，模具因摩擦产生的刃口磨损是主要的失效形式。磨损过程可分为初期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶段。对应于三个阶段，刃口的损伤过程如图 11-3 所示。

$ G, @! h8 J8 u. {: z- j$ [

a ）局部塑变          b ） 摩擦磨损         c ） 疲劳损坏

) k! w6 j: I4 I$ a

（初期磨损阶段）    （正常磨损阶段）     （急剧磨损阶段）

* |' D' |% F% K' J# E3 T+ M

图 11.1.1 冲裁时刃口的损伤过程

（1） 初期磨损阶段

& j+ ~) R9 V3 w5 m7 y( l( S: V0 G) t/ j

    模具刃口与板料相碰时接触面积很小，刃口的单位压力很大，造成了刃口端面的塑性变形，一般称为塌陷磨损。其磨损速度较快（见图 11.1.1a ）。

（2） 正常磨损阶段    

' Z2 Y, d2 S5 A8 s

    当初期磨损达到一定程度后，刃口部位的单位压力逐渐减轻，同时刃口表面因应力集中产生应变硬化，（见图 11.1.1b ）。这时，刃口和被加工坯料之间的摩擦磨损成为主要磨损形式。磨损进展较缓慢，进入长期稳定的正常磨损阶段，该阶段时间越长，说明其耐磨性能越好。。

+ E' Q, X3 B1 u% {+ I1 j

（3）  急剧磨损阶段    

    刃口经长期工作以后，经受了频繁冲压会产生疲劳磨损，表面出现了损坏剥落（见图 11.1.1c ）。此时进入了急剧磨损阶段，磨损加剧，刃口呈现疲劳破坏，模具已无法正常工作。模具使用时，必须控制在正常磨损阶段以内，出现急剧磨损时，要立即 刃 磨修复。

随着刃口的磨损，工件的毛刺高度会不断增加，因此实际生产中，可以通过观测毛刺高度的大小来推断模具刃口的磨损量，在冲裁件达到质量允许的毛刺极限值时即进行刃 磨。

    从磨损机理上分析，凸 、凹模的磨损主要是粘附磨损和磨粒磨损。粘附磨损是在模具刃口在与板料的相对摩擦运动过程中，由于高压产生了局部的相互粘着和咬合现象当接触面相对滑动时，粘附部分便发生剪切引起磨损。磨粒磨损是指模具工作时表面剥落的碎屑嵌入工作部件表面，成为磨料，使其逐渐磨损的过程。冲裁硬度较高的金属材料（如高碳钢、硅钢）时， 因材料 的硬粒或碳化物剥离而产生磨粒磨损。当冲压高韧性材料（如奥氏体不锈钢）时，易产生粘附磨损。

! O9 F4 I/ Z8 C/ g9 @& ?% h

 

    一般情况下，凸模的磨损要快于凹模，这是因为凸模刃口处的承力面积小于凹模，在同一冲裁力的作用下，凸模刃口处单位面积承受的压应力要比凹模刃口处更大一些；同时，在每一次冲裁过程中， 凸模都 要切入并退出板料，前后经历两次摩擦，而凹模和板料的分离部分仅发生一次摩擦。 而且，凹模的淬火硬度通常高于凸模，这一切使得凸模的磨损要比凹模更快。  

5 [3 k \+ X( u* Y

 

_1 F) S+ p( K ~; `4 y. T6 `

    此外， 凸模退出板料时，需要有一定的卸料力将板料从 凸模上 卸下，卸料力与作用在凸模上的其它压应力不同，是唯一的拉应力，使凸模在反复拉、压应力的作用下产生疲劳磨损，这也是致使凸模崩刃的原因之一。

 

    对于厚板冲裁模，由于凸 、凹模受到的作用力增大，在过大应力的作用下，不仅会产生磨损，而且可能造成刃口变形、疲劳崩刃等现象。当冲裁 凸模较 细长时，还会引起弯曲变形或折断，如图 11.1.2所示。

1 k& k- s6 F$ p* j- m

 

8 x+ |/ h# ~0 ~1 i. Q, j9 V

0 O- q; b+ P# g! W% M/ {

 

a) 崩 刃           b) 弯曲         c) 折断

3 t6 v$ `! `; K R {

 

1 j4 @6 V* G- W. o# l& U; i

图 11.1.2 凸 模断裂和塑性变形