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沖壓件成形過程中常見的質(zhì)量問題主要有起皺、開裂、回彈、表面質(zhì)量(塌陷、滑移、沖擊)等缺陷。以上問題占沖壓件質(zhì)量整改的85% 以上,模具的反復(fù)整改、維修造成使用壽命降低,停機時間劇增,產(chǎn)品的返工甚至報廢造成生產(chǎn)成本增加,因此探討沖壓件重點缺陷問題的產(chǎn)生和解決方法對提高產(chǎn)品的成形質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有重要的實用價值。
起皺和疊料,缺陷描述:由于板料厚度方向的尺寸和平面方向的尺寸相差較大,造成厚度方向不穩(wěn)定,當平面方向的應(yīng)力達到一定程度時,厚度方向失穩(wěn),從而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象起皺缺陷
起皺產(chǎn)生的原因
⑴材料堆積起皺,進入凹模腔內(nèi)材料過多,產(chǎn)生起皺。
⑵失穩(wěn)起皺:1) 板料厚度方向的約束力弱,導(dǎo)致壓縮凸緣失穩(wěn)產(chǎn)生起皺;2) 在不均勻的拉深部位易出現(xiàn)受力不均,導(dǎo)致失穩(wěn)產(chǎn)生起皺。
⑶制件R 角過大,導(dǎo)致拉深過程中凸模無法壓住料、材料流動過快進而產(chǎn)生起皺。
⑷制件壓料筋設(shè)置不合理,或者壓料筋過小,不能有效阻止材料過快的流動。
⑸產(chǎn)品需要增加吸皺筋的地方未加吸皺筋,或者吸皺筋過小,進而導(dǎo)致制件在拉深過程中起皺。
⑹上、下模之間的間隙過大,導(dǎo)致制件在拉深過程中模具無法壓住料,產(chǎn)生起皺。
起皺的解決方法
⑴產(chǎn)品設(shè)計方面:1) 檢查原始產(chǎn)品模型設(shè)計的合理性;2) 避免產(chǎn)品出現(xiàn)鞍形形狀;3) 產(chǎn)品易起皺部位增加吸料筋等。
⑵沖壓工藝方面:1) 合理安排工序;2) 檢查壓料面和拉延補充面的合理性;3) 檢查拉延毛坯、壓料力、局部材料流動情況的合理性;4) 用內(nèi)筋方式舒皺;5) 提高壓料力,調(diào)整拉延筋、沖壓方向,增加成形工序、板料厚度,改變產(chǎn)品及工藝造型以吸收多余材料等方法。
⑶材料方面:在滿足產(chǎn)品性能的情況下,對于一些易起皺的零件,采用成形性較好的材料。
整改起皺的一般方法,便是確保制件在拉深過程中模具能夠壓住料,確保一個合理而正常的材料流動速度:材料在拉深過程中流動過快,則有可能導(dǎo)致制件起皺;材料流動過慢,則有可能導(dǎo)致制件開裂。
開裂,缺陷描述:開裂主要是由于材料在拉深過程中,應(yīng)變超過其極限而形成失穩(wěn)
開裂缺陷,沖壓件開裂是制件在拉延、翻邊等工序中較容易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷,將直接影響制件的強度,降低產(chǎn)品的使用壽命,所以當制件出現(xiàn)開裂問題時,便會做報廢處理,這便無形中降低了生產(chǎn)效率,增加了生產(chǎn)成本,因此前期有效預(yù)防及出現(xiàn)缺陷后快速應(yīng)對解決都是刻不容緩、十分必要的。
開裂產(chǎn)生的原因
⑴產(chǎn)品抗拉強度不足而產(chǎn)生的破裂,如靠近凸、凹模圓角處,局部受力過大而破裂。
⑵材料變形量不足而引起的破裂,在脹形變形時,靠近凸模頂部產(chǎn)生的破裂或凸緣伸長材料變形流入過大引起的破裂。
⑶時效裂紋,即成形復(fù)雜區(qū)域在成形過程中產(chǎn)生材料硬化,硬化變形時伴隨脆化現(xiàn)象,在成形殘余應(yīng)力的作用下引起制件破裂。
⑷材料成形時受拉深彎曲后再彎曲折回以致產(chǎn)生破裂,多產(chǎn)生于凸筋或凹??谔?。
⑸條紋狀裂紋,由于材料內(nèi)有雜質(zhì)引起的裂紋,一般平行于板料軋制方向。
開裂的解決方法
⑴材料方面:采用拉延性能較好的材料。
⑵減少應(yīng)變方面:1) 選擇合理的坯料尺寸和形狀;2) 調(diào)整拉延筋參數(shù);3) 增加輔助工藝,如切口等;
4) 改善潤滑條件;5) 修改工藝補充面;6) 調(diào)整壓料力。
回彈:零件在沖壓成形后,由于成形力卸載,導(dǎo)致材料局部或整體發(fā)生變形
回彈缺陷及應(yīng)力應(yīng)變
回彈的解決方法:由于影響回彈的因素很多,如材料、壓力、模具狀態(tài)等,實際生產(chǎn)中很難解決。
在彈性階段內(nèi),材料的屈服極限越高,彈性模量越大,其加工硬化現(xiàn)象越嚴重,彎曲變形的回彈也越大;反之,則抵抗彈性變形的能力越強,回彈值越小。目前,解決回彈常用下面幾種方法。
⑴補償法,其原理是:根據(jù)彎曲成形后板料回彈量的大小,預(yù)先在模具上做出等于工件回彈量的斜度,來補償工件成形后的回彈(根據(jù)經(jīng)驗和CAE 模擬)。
⑵拉彎法,是在板料彎曲的同時施加拉力來改變開裂缺陷板料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和分布情況,使應(yīng)力分布較為均勻,減小回彈量。
⑶采用成形性較好的材料。
表面質(zhì)量缺陷
沖壓件表面質(zhì)量缺陷主要類型有沖擊線、滑移線、塌陷、暗坑、表面扭曲等,對于外板零件來說,外表面產(chǎn)生的缺陷是不允許的。
表面質(zhì)量缺陷
產(chǎn)生原因
沖擊線、滑移線主要是由于在沖壓過程中板料和模具接觸后,在應(yīng)力集中處摩擦造成的表面劃痕。塌陷、暗坑、表面扭曲主要是由于制件變形不充分,局部材料應(yīng)變較小,外力釋放后出現(xiàn)的缺陷。
解決方法
⑴消除沖擊線,可以通過改變成形圓角、凹模圓角,增加拉延深度,更改壓料面等方法。
⑵消除滑移線,可以通過改變產(chǎn)品形狀(左右對稱)、增大阻力等方式。
⑶消除塌陷、表面扭曲,應(yīng)了解零件在變形區(qū)所產(chǎn)生應(yīng)力梯度的等級,盡量確保產(chǎn)品塑性變形的均勻性;同時通過增大阻力,提高局部成形應(yīng)變等手段。