刃口
關注創建者：UG編程模具設計 創建時間：2021-01-12
刃口的視頻教程
刀具表面微織構技術-探索提升切削性能的創新技術與未來發展方向
將該技術延伸應用于刀具表面改性，通過在刀具前刀面、后刀面或刃口區域設計合理的微織構單元（如微凹坑、微溝槽、微棱臺等），可實現切削液的高效存儲與輸運、切屑的定向控制、摩擦系數的降低及應力分布的優化，從而突破傳統刀具性能瓶頸。近年來，隨著激光加工、電子束刻蝕等微納制造技術的發展，微織構的精準制備成為可能，推動了刀具表面微織構設計方法與切削性能關聯機制的研究熱潮
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網格密度：切削仿真的黃金比例
一方面，加密網格可顯著提升應力應變場、切削溫度等關鍵物理量的計算精度，相關研究表明，在刀具刃口附近采用細網格能將切削力預測誤差控制在5%以內；另一方面，過高的網格密度會導致單元數量呈幾何級增長，使計算時間延長數倍甚至數十倍，相關研究指出當網格尺寸從0.1 mm減小至0.01 mm時，單工況仿真時間從4小時增至72小時，嚴重制約仿真技術的工程應用。
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刃口的實例教程
從圖6中可以看出拉刀刃口所受應力主要集中于后刀面，且當刃口半徑R=5μm時，后刀面上超過1000MPa的應力范圍最廣（具體參考云圖中紅色區域在X坐標軸上的長度）。當刃口半徑R=25μm或30μm時，后刀面上超過1000MPa的應力范圍較小。
從圖7的應力數據對比可以發現，不同于刀具刃口溫度數據，應力數據在線條上會出現較多高低起伏的波動。這一現象出現的原因可能是溫度在刃口不同位置處的傳導較為均勻，相鄰區域的溫度基本不會出現較大波動；但由前刀面至后刀面的分析線所在的刃口區域，分別接觸工件材料的第二變形區、第一變形區和第三變形區，各個變形區對刀具所產生的應力可能存在較大差異，在應力數值上會存在波動的情況。
從數據可以看出，刃口半徑R=5μm的拉刀最大米塞斯應力達到了2500MPa，同時結合前、后刀面不同區域的應力幅值與后刀面應力范圍來看，該刃口大小的刀具會率先達到磨損失效值。相反，當刃口半徑值R=10μm或15μm時，刀具應力具有綜合較低的數值與較佳的表現，理論上會有更優的刀具壽命和磨損表現。
圖6 不同刃口半徑刀具米塞斯應力云
圖7 不同刃口半徑刀具所受應力數據對比
3.3 切削力對比分析
圖8為切削力（X、Y方向）隨刃口鈍圓半徑和時間的變化曲線，兩者均表現為切削力隨著刀具刃口鈍圓半徑減小而降低。具體來說，當刃口半徑R=30μm時，刃口在X方向上受到的切削力最大，且最大值超過250N；當刃口半徑R=5μm時，刃口在X方向上受到的切削力最小，兩者差值基本維持在50N以內。而切削力的大小差異在Y軸方向上表現更為明顯，當刃口半徑R=30μm時，刃口在Y方向上受到的切削力最大值達到了130N，而刃口半徑R=5μm的拉刀刃口在該方向上的力在30N左右，兩者差值接近100N。
展開 沖壓加工過程中，模具刃口變鈍或啃傷是使沖壓件產生毛刺的主要因素之一，所以當發現模具刀口變鈍或崩壞時在及時進行修整。下面來了解下哪些因素能使模具的刃口變鈍。規納總結如下：
1.模具凸、凹模的材質及其表面處理狀態不良，耐磨性能差，能造成刃口變鈍；
2.沖模結檢不良、剛性差造成啃傷；
3.沖壓工操作時不及時潤滑，造成模具刃口磨損較快，也能導致刃口變鈍；
4.沖壓加工前沒有提前磨鋒刃口；
在沖裁加工過程，使制件產生毛刺的因素還有很多。比如如果毛坯（包括中間制件），與凸模或凹模接觸不好，在定位相對高度不當的修邊沖孔也時，也會由于制件高度低于定位相對高度，在沖裁過程中制件形狀與刃口形狀不服貼也會產生毛刺。
展開 采用這種方法制造沖模時，一般都在凸模上標注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只標明與凸配件加工，并保證最小間隙值班即可。其計算公式為：
沖孔時： dp＝（dmin＋χ△）0-δP
落料時： DP＝（Dmax－χ△－Zmin）0-δP
中心距： Ld＝L平均±0.125△
式中 dp―沖孔凸模刃口尺寸mm;
DP―落料時的凸模刃口尺寸mm;
dmin ―沖孔件的最小極限尺寸mm;
Dmax―落料件最大極限尺寸mm;
L平均―制件上孔中心距的平均尺寸
△―制件公差。
沖裁間隙對沖裁體斷面質量有極其重要的影響，并且沖裁間隙對沖裁件尺寸精度、模具壽命、沖裁力、卸料力和推料力也有較大的影響，因此沖裁間隙在沖壓加工工藝里是個非常重要的工藝參數，而沖裁間隙的大小取決于沖裁模凹凸模刃口的尺寸，所以我們也可以說沖裁模刃口尺寸在沖壓加工工藝里是非常重要的一個工藝參數。
沖裁模刃口尺寸的大小及制造公差直接影響沖裁件的尺寸精度。合理的沖裁間隙也要依靠凸凹模刃口尺寸的精確性來保證。因此，正確地確定沖裁模刃口尺寸及制造公差，是沖裁模設計過程中的一項關鍵性的工作。
在沖壓加工中模具刃口變鈍會使用沖壓件產生毛刺，這會直接影響到沖壓件的質量和后序生產。那么使沖壓模具刃口變鈍的原因是什么呢？
影響刃口變鈍的因素有：
1.沒有及時磨鋒刃口；
2.操作時不及時潤滑，磨損快；
3.模具凸、凹模的材質及其表面處理狀態不良，耐磨性差；
4.沖模結構不良，剛性差，造成啃傷；
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再次，裂紋最先出現在沖頭刃口附近的對稱面區域，隨后沿著損傷最大的路徑向自由面擴展，這與實驗觀察到的撕裂形貌是吻合的。
作者的初始數值模型：
SEM實驗的斷口特征：
數值框架實現流程圖：
考慮梯度效應的影響效果:
結果表明，引入應變梯度效應后，局部應力水平明顯提高，材料在剪切區內的損傷演化也明顯加快。
沉降型切削液的性能特點與應用解析2個月前
相較于普通切削液易因雜質懸浮導致的油液渾濁問題，沉降型切削液能始終保持上層液的清潔度，減少雜質在刀具、工件表面的粘附，有效避免工件表面劃傷、刀具刃口磨損等問題，保障基礎加工精度。
切削液在金屬加工中的核心作用解析2個月前
金屬加工會產生大量的鐵屑、磨屑等固體雜質，這些雜質若附著在刀具、工件表面或堆積在加工區域，會造成刀具刃口磨損、工件表面劃傷，還可能堵塞設備的加工間隙和過濾系統。切削液具備良好的滲透和沖刷能力，能快速滲透到刀具與工件的切削面，將產生的切屑、磨屑及時剝離并沖刷帶走，保持加工區域和刀具、工件表面的清潔，同時能防止雜質在設備部件上堆積，減少設備故障風險。 防銹作用能有效保護工件和加工設備，避免金屬銹蝕。
在二維切削模型中，刀具擠壓巖石會在刃口前方形成應力集中區，同時在切削面下方產生次生裂紋，多條裂紋的擴展路徑相互影響，最終決定碎屑形態與切削力波動特征。Cohesive單元可預先嵌入巖石基體網格的薄弱面（如顆粒邊界、層理面）或全域分布，當局部應力滿足斷裂準則時，單元自動失效形成裂紋，無需人為預設裂紋路徑，有效避免了預設裂紋帶來的主觀性誤差。
網格劃分/接觸迭代
6.剛度分析核心結果
(1) 整體變形分布
最大位移：0.5mm（位于上模座右端）
模具各工步間隙導致整體變形不均勻，建議優化調整布局；
(2) 關鍵區域剛度評估
位置
位移量(mm)
允許閾值(mm)
風險等級
凸凹模刃口配合面
：0.5mm（位于上模座右端）
模具各工步間隙導致整體變形不均勻，建議優化調整布局；
? 5.2 關鍵區域剛度評估
位置
位移量(mm)
允許閾值(mm)
風險等級
凸凹模刃口配合面
結果展示：通過應力云圖識別高應力區域（如鉆頭刃口、鉆頭與孔壁接觸處），提取主應力、等效應力（如 von Mises 應力）分布，評估材料的失效風險（如鉆頭磨損、工件孔壁裂紋）。
當單位時間內的溫度上升大于因散熱面增加導致的溫度降低時，刃口處的整體溫度會呈現上升趨勢。因此該工況下的拉刀刃口溫度和溫升范圍會隨著刃口半徑的增加而增大。
圖4 刃口半徑R=30μm的刃口溫度云
圖5 不同刃口半徑刀具拉削過程溫度數據
此外，根據圖5的過程溫度數據對比不難發現，不同刃口半徑下各個刃口區域的溫度差值較小，基本穩定在20℃以內。
3.3 受力計算
根據模具結構，凸模一和凸模二均采用平刃口結構，可計算出沖孔時沖裁力
式中，F0是計算的理論沖裁力（N);A0是沖（剪）切面的面積（m m2);L0是沖裁件的沖裁線長度（mm);t是沖裁件料厚（mm）；τ是材料的抗剪強度（MPa）。
2、刀具刃口不鋒利。
3、刀具裝夾太長，刀刃避空太長。
4、排屑，吹氣，沖油不好。
5、編程走刀方式，（可以盡量考慮走順銑）。
6、工件有毛刺。
改善：
1、切削參數，公差，余量，轉速進給設置要合理。
2、刀具要求操作員不定期檢查，不定期更換。
3、裝夾刀具時要求操作員盡量要夾短，刀刃避空不要太長。
