冲切

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(一)设备

1．冲床

在设计塑料板材的冲切工艺时，应计算冲裁和冲孔所需要的力及压紧力等，借以选择冲床，并指导模具的设计。

(1)冲裁力和冲孔力的计算

式中 F₁——冲裁和冲孔所需要的力(kg)

σ₅——直径大于10mm的圆形工件冲切时的剪切强度(kgf／an²)。所用冲模的刃口锋锐。采用最小间隙，其值为材料厚度S的1．5～2%。温度为20±2℃

A——分离面的实际面积，根据制件厚度和周长算得(cm²)

K——考虑过程的实际条件和一系列结构技术因素影响的系数。K=k₁·k₂·k₃·k₄·k₅

k₁——和孔的尺寸有关的系数

k₂——考虑形状的系数

k₃——考虑凸模直径和材料厚度之比()影响的系数

k₄——考虑冲孔的凸模端形状的系数

k₅——和材料温度有关的系数

表9－1－7K值表

注：1．在预热模中冲切时，所列系数应乘以0．9。

2．预热冲切时，k₁不考虑。

3．在低于100℃冲切时，所列系数应乘以1．1～1．5。

(2)单位压紧力

式中 F₂——压紧力(N)

σ₁——分离面上的单位压力(N／m²)

A——材料分离面的面积(m²)

硬聚氯乙烯的单位压紧力如表9－1－8。

表9－1－8 冲切硬聚乙烯板材时的单位压紧力

(3)从凸模上卸下制件的力

式中 F₃——从凸模上卸下制件的力(kgf)

k_c——比例常数

F₁——冲裁和冲孔所需要的力(kgf)

表9－1－9 常数kc的数值

注：皆不预热。若预热，应将k_c之值乘以系数0．6～0．7。

(4)推料力和推废料力

式中 F₄——推出制件和废料所需的力(kgf)

k_n——比例常数

F₁——冲裁和冲孔力(kgf)

2．冲模

表9－1－10 常数k_n的数值

注：所列n值，适用于凹模口的高度为5mm的情况，当高度增加或减小时，k_n亦应随之增加或减少10～20%。

一般采用裁切模和对冲模。

(1)裁切模

图9－1－9是冲垫圈的裁切模。

图9－1－9 固定在成组模底座上的裁切模

1－支承板 2－卸料装置缓冲器 3－带螺纹的壳体 4，5－凸模 6－套 7，8－顶料器

冲裁是在垫板上进行的，不用阴模。对热塑性塑料，该模具的阳模尖角为18～25°。

(2)对冲模

对冲模是由阳模、阴模、卸料器、弹簧及其它附件组成的。图9－1－10是圆形对冲模结构示意图。

图9－1－10 圆形对冲模结构示意图

1－阳模 2－卸料器安装孔 3－阴模 4－间隙(一般用与阳模直径的百分比表示)

(3)对冲模的要求

阳模、阴模和卸料器的工作表面粗糙度，不应低于1．6～1．8。

为获得优质制件，必须使阳模，特别是阴模的刃口保持应有的锋利。在制得2000～2500个制件后，应将阴模再磨去0．05～ 0．08mm。新的或磨过的阳模，应通过开空车或腐蚀的方法，使刃口稍钝一些，并除去毛刺，但阳模的钝口不得超过0．02～ 0．03mm。

阳模进入阴模的深度，不应超过0．5～0．8mm。

单边间隙数值，应不大于冲切制件厚度的1．5～2%。

间隙与剪切应力⁽¹⁾的关系如图9－1－11。

图9－1－11 间隙与剪切应力的关系

冲切速度：10mm／min 温度：20℃

(二)冲切条件

1．一般工艺条件

图9－1－12和9－1－13是温度和冲切速度与剪切应力的关系。

图9－1－14是冲程与剪切应力、温度的关系。

图9－1－15是冲程与剪切应力、速度的关系。

图9－1－12 冲切温度与剪切应力的关系

冲模：12．1×2．5mm²的长方形孔^－ 材料厚：S=3mm

冲切速度：20×10³mm／min 间隙：4．3%

图9－1－13 冲切速度与剪切应力的关系

温度：30C 间隙：4．3%

图9－1－14 冲程与剪切应力及温度的关系

速度：2×10mm／rnin 间隙：4．3%

图9－1－15 冲程与剪切应力及速度的关系

表9－1－11是常温下冲切硬聚氯乙烯板材的范围。

表9－1－11 在常温下的冲切范围

①取决于弹簧的力量。若板材预热，温度提高，厚度可增加。

表9－1－12是冲切工艺条件。

表9－1－12 硬聚氯乙烯较恰当的冲切工艺条件

①排样时，相邻制件之间的最小距离，即废边的最小尺寸。对不重要的制件，最好采用无废边排样。

2．薄塑料的多层冲切

多层冲切法，可用于制造衬垫，各种毛坯、垫板和垫片等不重要的制件。

多层冲切，可使用一般的设备，但模具必须保持应有的锋利。冲切前，应将毛料或条料叠放在一起，并固定之，以免错位。

几层材料一起冲切时，先是下面破坏，然后才是上面，而且，与单层相比，冲切力一般约减少～。

多层冲切时的间隙值，与材料硬度和层数有关，一般说来，其合理间隙比单层冲切有所增加，平均每一层增加10%。