钣金加工中的超精密切割技术剖析

剪切

剪切是用于从大片材上移除所需尺寸的坯料的切割操作。要了解剪切机制，请考虑在冲头和模具之间剪切的金属，图5.1此图中还显示了板材和块料的典型特征。可以看出，切割边缘既不光滑也不垂直于片材的平面。

图5.1（a）用冲头和模具进行剪切（b）冲孔的特征和（c）块的特征。

当冲头压在金属板上时，剪切开始。首先，在顶部和底部边缘的片材中形成裂缝（在图中标记为T和T'）。随着冲头进一步下降，这些裂缝生长并最终彼此相遇，并且块状物与片材分离。仔细观察破碎的表面会让人觉得它们非常粗糙有光泽; 由于先前形成的裂缝而粗糙，并且由于剪切边缘与模具壁的接触和摩擦而发光。

冲头和模具之间的间隙在确定剪切的ege的形状和质量中起重要作用。间隙的最佳范围是板材厚度的2％至10％，以获得最佳效果。如果间隙增加超过这个，则材料倾向于被拉入模具中并且剪切区域的边缘变得更粗糙。随着间隙和板厚的增加，剪切边缘上的光亮（抛光）区域与粗糙区域的比率减小。剪切边缘的质量也受打孔速度的影响; 打孔速度越大，边缘质量越好。

剪切操作

对于通用剪切工作，使用直线剪切机。如图5.2所示，可以从大片切割小片（A，B，C，D .........）。

图5.2

也可以在冲头和模具之间进行剪切，如图5.1所示。使用模具进行的剪切操作包括冲压、下料、穿孔、开槽、切边和咬边。

冲裁/下料

冲裁或落料是一种冲头从较大的金属片或金属条上去除一部分材料的过程。如果取下的小件被丢弃，则该操作称为冲压，而如果取下的小件是有用的零件，其余的则称为报废，则该操作称为下料，见图5.3。

图5.3基本冲压操作的比较。在冲压过程中，零件内部的金属被去除；在冲压过程中，零件周围的金属被去除。

用于消隐的典型设置如图5.4所示。

图5.4冲裁冲头和冲模。

冲模和冲头之间的间隙可以被确定为c = 0.003 吨。t其中t是板材厚度，t是板材的剪切强度。对于冲裁操作，通过考虑间隙，模具尺寸=坯料尺寸，并且冲头变小。

由冲头施加以从板上剪切出坯料所需的最大力P可以估计为

P = t。L. t

其中t是板厚，L是剪切的总长度（例如孔的周长），t是板材的剪切强度。

剥离力。在冲压过程中发生了两个动作 - 冲压和剥离。剥离意味着提取冲头。由于夹紧冲头的冲孔材料的回弹（或弹性）而产生剥离力。该力通常表示为冲孔所需的力的百分比，尽管它随冲孔材料的类型和切削刃之间的间隙量而变化。以下简单的经验关系可用于找到这种力量

SF = 0.02 Lt

其中SF =剥离力，kN

L =切割长度，mm

t =材料厚度，mm

示例：从2 mm厚的0.1 C钢板上切下直径为30 mm的圆形坯料。确定模具和冲头尺寸。还要估算所需的冲压力和剥离力。您可以假设以下钢材：抗拉强度：410 MPa; 剪切强度：310MPa

解决方案： - 用于切割毛坯，模具尺寸=毛坯尺寸

\模具尺寸= 30mm

间隙= 0.003 x t x t= 0.003 x 2 x 310

= 1.86毫米

打孔尺寸=空白尺寸 - 2个间隙

= 30 - 2 x 1.86 = 26.28 mm

需要打孔力= L.t. p= p×30×2×310

= 58.5 kN

需要的剥离力= 0.02 Lt

= 0.02 x px 30 x 2

= 3.77 kN

冲孔：

这是一个在金属中切割（或撕裂）孔的过程。它与冲孔的不同之处在于穿孔不会产生弹丸。相反，金属被推回以在孔的后侧形成锯齿状凸缘。

穿孔看起来有点像金属板上的弹孔。

修剪：

当通过压铸或落锤锻造生产零件时，少量多余的金属在分型面上展开。这种额外的金属，称为闪光，在使用部件之前通过称为修剪的操作被切断。该操作非常类似于冲裁，并且所使用的模具也类似于冲裁模具。然而，用于修剪的压力机具有相对较大的工作台。

开槽：

这是一种从坯料上切下特定少量金属的操作。与冲孔的不同之处在于，所形成的嵌条的切口线必须接触坯料或条带的一个边缘。凹口可以制成任何形状。开槽的目的通常是释放金属以进行装配。

嗑：

步冲是切口的变化，切口的切口会切入金属。该操作可以采用任何所需的形状，例如法兰，项圈等。

打孔：

穿孔是一种操作，其中在金属板上冲压出许多均匀间隔的孔。孔可以是任何尺寸或形状。它们通常覆盖整个金属板。

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