剪開彎曲缺陷的分析及控制

于位靈，王 浩，黃鑫山，李 亞

（上海工程技術(shù)大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院 上海市高級技工學(xué)校，上海200437）

1 引言

在實(shí)際生產(chǎn)中，有些需要先剪開再彎曲的制件，其垂直于剪開線方向的尺寸就會(huì)大于原始尺寸很多，尤其是剪開部分寬度比較窄時(shí)，從而導(dǎo)致因尺寸的超差而得到不合格制件。本文旨在研究造成該尺寸變化的成因理論，通過設(shè)計(jì)一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并尋求控制此尺寸的有效措施，達(dá)到解決此類生產(chǎn)缺陷的目的。

2 缺陷成因理論分析

在剪開板料時(shí)，剪開處形成了兩個(gè)斷面，如圖1所示。分析沖裁變形過程，落料時(shí)，落料件輪廓尺寸取決于凹模刃口尺寸；沖孔時(shí)，孔輪廓尺寸取決于凸模刃口尺寸。圖1所示剪開面Ⅱ?yàn)闆_孔性質(zhì)，由凸模產(chǎn)生，故與剪開凸模刃口共面；而剪開面Ⅲ為落料性質(zhì)，由凹模產(chǎn)生，故與剪開凹模共面[1～3]。

圖1 剪開件中的剪開面

在普通沖裁時(shí)，凸模與凹模之間存在一定的沖裁間隙。那么剪開面Ⅱ與面Ⅰ之間的距離和剪開面Ⅲ與面Ⅰ之間距離不是等值，也就是剪開面Ⅲ投影在剪開面Ⅱ上相互交錯(cuò)重疊，重疊值理論上分析為單邊沖裁間隙。故在剪開后，剪開面Ⅲ不可能再回到與剪開面Ⅱ重合的位置，而是向外側(cè)有所偏離，這是因?yàn)闆_裁變形時(shí)凸模和凹模對板料存在側(cè)壓力。由于不是切斷，所以剪開根部限制了剪開面Ⅲ的偏離，從而出現(xiàn)了以一定角度向外偏移[4～5]。

剪開后的彎曲工序，如圖2所示。由于彎曲的變形區(qū)在剪開根部部位，部分剪開材料需要返回原處，剪開面Ⅰ和剪開面Ⅱ交錯(cuò)重疊部分相互擠壓，所以彎曲后的制件雙腳外移。沖裁間隙值的大小對移動(dòng)的量起到了決定作用，沖裁間隙越小，偏移量越小。如果做到?jīng)_裁間隙為零值，那么偏移量理論上應(yīng)該近乎為零。

圖2 彎曲件中的剪開面

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制件

為了保證沖裁時(shí)材料偏移對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，故把實(shí)驗(yàn)制件設(shè)計(jì)成軸對稱形，并且考慮實(shí)驗(yàn)制件的可靠定位，實(shí)驗(yàn)制件毛坯如圖3所示，材料為Q235，料厚為1.5mm，剪開彎曲后如圖4所示。確定剪開凸模刃口斜度為20°，通過計(jì)算彎曲件毛坯中性層展開尺寸[6～7]，那么毛坯剪開后尺寸如圖5所示。

圖3 毛坯

圖4 彎曲件

圖5 剪開件

3.2 模具設(shè)計(jì)及制造

考慮到節(jié)約成本，本實(shí)驗(yàn)毛坯采用線切割備料，而不再開落料模，只需設(shè)計(jì)一副剪開模和一副彎曲模。按照模具圖紙要求進(jìn)行加工、裝配和試模[8～12]。

3.3 實(shí)驗(yàn)過程

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

a.準(zhǔn)備好記號筆。

b.準(zhǔn)備好至少50個(gè)毛坯割片，進(jìn)行編號。

c.所有割片進(jìn)行L1-0和L2-0兩個(gè)尺寸（見圖6）的測量，尺寸數(shù)值記錄下來。

圖6 毛坯待測尺寸

d.剪開模和彎曲模各一副。

e.游標(biāo)卡尺，百分表等。

（2）剪開實(shí)驗(yàn)。

分別在兩臺(tái)壓力機(jī)上分別安裝好剪開模和彎曲模，剪開、彎曲同時(shí)試沖，以確定剪開段長度，然后按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行剪開和彎曲實(shí)驗(yàn)。剪開件待測尺寸如圖7所示。

圖7 剪開件待測尺寸

測量圖7中所示尺寸，并記錄。注意比較L1-1和L1-0，L2-1也可測量一下，記錄數(shù)據(jù)并填入表1中。

表1 小沖裁間隙 mm

（3）彎曲實(shí)驗(yàn)。

彎曲后測量L1-2、L3-2（見圖8），并記錄。

圖8 彎曲件待測尺寸

（4）大沖裁間隙實(shí)驗(yàn)。

增大沖裁間隙，重復(fù)上述過程，記錄數(shù)據(jù)并填入表2中。

表2 大沖裁間隙 mm

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，剪開后根部確有變大，越接近剪開頭部，變大越多；待彎曲后，由于剪開部分強(qiáng)行擠回，使得頭部分開更多；間隙越大，尺寸變大越多。

4 措施研究

根據(jù)研究結(jié)果，現(xiàn)提出兩種剪開、彎曲制件缺陷解決措施，以供生產(chǎn)實(shí)際借鑒。

一是在剪開工序時(shí)，應(yīng)當(dāng)減小凸、凹模之間的間隙值。

二是在確定剪開、彎曲毛坯相關(guān)尺寸刃口尺寸時(shí)，應(yīng)取在制件尺寸公差的最小值。這樣經(jīng)過剪開、彎曲后的制件相關(guān)尺寸雖然略有變大，但是尺寸在制件公差要求的范圍內(nèi)。

以上兩種解決措施同時(shí)使用，可以達(dá)到最佳的效果。