1、2 0 0 6年第5期 中州煤炭 总第 1 4 3期 精密无罨刺塑牲冲裁成形技术研夯 冯 清泉 ， 郭彩 萍 ， 冯 玉喜 ( 1 河 南矿山抢险救 灾中心 ， 河南 郑州4 5 0 0 0 3 ； 2 焦作大 学， 河南 焦作4 5 4 0 0 2 ； 3 河 南省机 电设备招标有 限公 司， 河南 郑 州4 5 0 0 0 3 ) 摘要 ： 提 出一种利 用普通冲床 完成无毛刺 精密冲 裁的新工艺 负间隙冲栽 ， 通过模具设计及其他辅助装置 达到无毛刺冲裁 的效果。无毛刺冲裁产 品精度高 ， 机械性能好 ， 工艺性好 ， 且该工 艺对 设备要求低 。 关键词 ： 精 密冲裁； 塑性冲裁成形
2、 ； 无毛刺； 负 间隙冲裁 中图分类号 ： T G 3 8 6 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 30 5 0 6 ( 2 0 0 6 ) 0 5 0 0 1 2 0 2 塑性冲裁成形作为机械加工 中的一 种重要方 法 ， 具有加工效率高 、 成本低等优点， 因此在机械制 造中占有较大比例 。但 冲裁加工过程中通常避免不 了毛刺的产生， 因此如何清除毛刺 ， 抑制 、 消除毛刺 的产生， 便成 了塑性 冲裁成形急需解决 的问题。本 文提 出的无毛刺冲裁 工艺是一种 负间隙冲裁 ， 利用 普通冲床， 通过模具设计及其他辅助装置来达 到无 毛刺冲裁的效果。 1 无毛刺精密 冲裁
3、实验 无毛刺冲裁工艺需主冲裁力以及反顶力的共同 作用。为论证无毛刺 冲裁的可行性 ， 并充分考虑普 通冲裁在生产实际中的广泛应用 ， 只需在普通 冲床 上实现无毛刺加工。我们 自行设计一套装备， 包括 一套无毛刺精密冲裁模具 ( 图 1 ) 、 一套提供主 冲裁 力 和反顶力 的液压 系统 和一套 测 量装 置 。 无毛刺精密冲裁工艺过程实验步骤 ： 将板料 送进模具内； 滑块下行 ， 压料板将板料压紧； 冲 头冲入板料 ， 材料进入凹模 ； 凸模 冲到一定的距离 返 回； 冲裁件在顶杆和卸料板的共同作用下将连 接 部分 分离 ， 同时将废 料顶 出 凹模 。 无毛刺精密冲裁实验采用 的是负间
4、隙冲裁 ， 即 凸模直径 比凹模直径大， 为不完全冲裁 ， 仍有部分金 属相连。因此刃 口附近的材料在凸模 、 凹模 、 反顶 凸 模的共同作用下处于 三向静水压应力状态 ， 有利于 提高材料的塑性 ， 避 免了普通冲裁过程 中由于拉应 力产生过长的撕 裂带 ， 提高了冲裁件 的质量。当冲 收稿 日期 ： 2 0 0 6 0 5 2 9 作者简介 ： 冯清泉( 1 9 5 6一) ， 男， 河南鲁 山人 ， 1 程师 ， 1 9 8 5年 毕业 于焦作矿业学院， 长期从事矿 山机械教学及设备管理工作。 l 2 头返 回时 ， 反顶杆将剩余部分相连的金属顶 回孔 内， 剩余的相连金属断裂。孔的上
5、下表面均为 圆角 ， 因 此完全消除了毛刺 ， 整个 冲裁过程完成 。 凸 图 1 无毛刺精密冲裁模具简 图 2 影响冲裁质量 的因素分 析 ( 1 ) 冲裁间隙对 冲裁件质量 的影响。冲裁间隙 是影响冲裁件质量的重要 因素。实验过程 中， 在保 证凹模直径不变的条件下 ， 直径方 向使 凸模直径递 增 ， 并对冲裁件质量进行比较 ， 得到一个较为合适的 负间隙值 。负间隙值的大小是关系到能否得到较高 完好率的冲裁件以及能否完成无毛刺精密冲裁的关 键因素 ， 冲裁件的质量特征参数如图 2所示。 s 一板厚； 一塌角高度 ； b o 一塌角宽度 ， 一挠 度； 一 角度误 差 一最 小光亮 冲裁
6、 高度 ； L 一撕裂带 高度 ； D一直径 图 2 冲裁 件的质量 特征参数 维普资讯 http:/ 2 0 0 6年第 5期 冯清泉等 ： 精密无毛刺塑性冲裁成形技术研究 总第 1 4 3期 不 同间隙值对 冲裁 质量 的影 响实验 数据见表 1 ， 试 件 以 2 m m 厚 4 5 钢 为例 。 表 1 冲裁 间隙对 冲裁 件质 量的影响 由表 1 可以看到 ， 在无毛刺精密冲裁过程中 ， 随 着冲裁间隙的不断增加 ， 冲裁件 的各质量参数先提 高后降低 ， 说明负间隙值并不是越大越好 。而且随 着负间隙值的增大 ， 金属板料的流动性变差 ， 受力也 随之增大 。表明当被冲裁区域的金属
7、板料达到塑性 状态时 ， 再增大负间隙值作用不大 ， 相反会使冲裁的 精度大为降低而达不到要求 。根据实验情况和理论 分析， 对各个不同负间隙值 的凸模所 冲板料的质量 进 行 比较 ， 可得 出双边 负 间隙 值通 常取 一0 4 一0 6 mm之间， 具体数值可根据冲裁金属板料 的厚 度 、 机械性 能 加 以调整 。 ( 2 ) 冲裁余量对冲裁件质量 的影响。在负间隙 冲裁过程 中， 无法像普通 冲裁或精密 冲裁将金属板 料完全冲透， 必须 留有一定的冲裁余量。冲裁余 量 的大小也是关系到能否实现无毛刺精密冲裁的重要 参 数 。以 4 m m 厚 的 4 5 钢 为例 ， 在 反 顶 力
8、为 1 0 k N 时的实验结果表明， 冲裁余量过小会导致直角刃 口 有少量毛刺产生。因为 冲裁余量过小， 在主冲凸模 返回时， 板料在反顶凸模 的作用下应将剩余的相连 部分顶回到冲裁件腔内， 并由于拉伸而产生圆角 ， 冲 裁过程完成， 但过薄 的余量没有 足够大 的强度产生 拉伸圆角而形成尖角或产生少量 的毛刺飞边 。冲裁 余量过大 ， 剩余板料的强度过大 ， 反顶力无法顺利地 将其分离 ， 无毛刺精密冲裁工艺不能完成。 由理论分析和大量实验得知 ， 冲裁余量主要 由 材料的机械性能决定 。冲裁余量确定的主要原则是 在板料无毛刺产生又能使反顶力将废料与板料顺利 分离的前提下 ， 选择较小的冲
9、裁余量 ， 以使冲裁截面 的光洁带长度在整个 冲裁件截面中占有较大 比例 。 ( 3 ) 冲裁材料厚度对冲裁质量的影响。在无毛 刺冲裁过程 中， 剪切面 的光亮带 占材料厚度 的比例 与板料的厚度有直接关 系。实验板材 2， 3 ， 4 ， 5 ， 6 ， 7 ， 8 ， 9 m m， 测得数据表 明， 板料 越厚 冲裁的效 果越 好 ， 其光亮带也越长。这是由于在本实验中， 采用负 间隙冲裁， 只有冲裁余量部分是撕裂带 ， 余下的部分 由塌角和光洁剪切带 组成。但 随着 冲裁厚度 的增 加 ， 所需的冲裁力也急剧增加 ， 对 凸模 、 凹模 的要求 也越高。因此 ， 无毛刺精密 冲裁工 艺中
10、板料一般不 宜太厚 ， 适用于中等板厚。 3 结语 通 过 对金 属 塑性 加 工理 论 的研 究 ， 提 出一 种 具 有较高剪口质量的塑性精密无毛刺冲裁成形加工工 艺 ， 从而解决了塑性 冲裁成形急需解 决的问题 。它 不同于普通冲裁和精密冲裁 ， 而是在普通冲床上实 现的精密冲裁。通过大量的实验 ， 分析 了影响冲裁 质量 的因素 ， 并对 冲裁过程 中的间隙 、 冲裁 力、 反顶 力等有关参数进行优化 ， 使之更符合实际应用 ， 使其 在生产实践中具有重要的指导意义。 ( 责任编辑： 郭海霞) ( 上接 第 9页) 4 结论 ( 1 ) 根 据 矿井 煤 层 巷 道 的特 点 ， 详
11、细 分 析 了锚 杆 支护 的机理 ， 为 煤 巷锚 杆 支 护 设 计 提 供 了 可 靠 的 理论 基础 。 ( 2 ) 在借鉴 国内外先进技术 的基础上， 总结 出 了煤巷锚 杆支 护 的设计 方法 ， 包 括地 质力 学评 估 、 初 始设计 、 井下监测 、 信息反馈和修正设计 、 日常监测 ， 符合井下 围岩复杂性 、 多变性 的特点。 ( 3 ) 对古汉山高应力复合顶板突出煤层巷道的 支护对策是采用高强度高刚度组 合锚杆 、 锚 索支护 系统进行支护 ， 有效控制了巷道围岩的强烈变形， 显 著提高了巷道支护效果 ， 使巷道安全状况大为改观。 参 考文献 ： 1 侯朝炯 ， 郭励生
12、 ， 勾攀 峰 等 煤巷 锚杆 支护 M 徐州 ： 中 国矿 业大学 出版社 ， 1 9 9 9 2 余荣强 困难条件 下煤巷 锚杆支 护技术 研究 【 J 矿 山压 力与 顶板管理 2 0 0 4， ( 2 ) ： 8 1 8 3 3 沈杰 ， 郑厚发 ， 李 廷文 深厚 表土 高应力 复合顶板 巷 道联合 支 护技术 J 煤炭科学技术 2 0 0 5， 3 3 ( 1 2 ) ： 4 1 4 3 4 李 国富 ， 张生 华 高 应 力复合 顶板 煤巷 锚杆 支护技 术的研 究 J 矿山压力与顶板管理 2 0 0 2， ( 3 ) ： 3 7 3 8 ( 责任编辑： 秦爱新) 1 维普资讯 http:/
