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冲压件冲压工艺分类及尺寸精度分析

发布时间:2019-07-12发布者:博江金属

冲压主要是按工艺分类,可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁,其目的是使汽车配件冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坏的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉伸、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

对于汽车覆盖件来说,表面质量尤为重要,除了考虑车身五金冲压件的一般工艺特点外,其表面不允许有波纹、皱纹、凹痕、擦伤、压痕等缺陷,棱线应清晰、平直、曲线应圆滑、过渡均匀。另外,汽车覆盖件还需具有很高的尺寸精度,以保证焊接和组装的准确性要求。实际在试模或者生产过程当中经常会遇到多种缺陷。下面我们主要分析以下几种缺陷。

1、毛刺

毛刺是剪切断面经常遇到的问题,如果制件周围出现高且薄的毛刺,主要原因是凸凹模间隙小或者刃口磨损,可通过调整间隙或者研磨凸模或者凹模来解决。如果制件周围出现高而厚的毛刺,则是由于间隙过大,需将凸凹模之间的间隙增大。

2、起皱

拉伸件产生凸缘起皱和简壁起皱主要是由于拉伸时板料受压缩变形而引起的,在拉伸时,由于凸缘材料存在着切向压应力,当这个压应力大到一定程度时板料切向将因失稳而拱起,这种在凸缘四周产生波浪形的连续弯曲称为起皱。通常采用提高板内径向拉应力来消除皱纹。当皱纹在制件四周均匀产生时,应为压料力不足,逐渐加大压料力可消除皱纹。

当拉伸锥形件和半球形件时,拉伸开始时大部分材料处于悬空状态,容易产生侧壁起皱,故除增加压边力外,还应采用增加捡伸筋来增大板内径向拉应力,消除皱纹。在合适的位置增加拉伸筋,拉伸开始时,板料周围的材料被拉伸筋压弯,拉伸筋控制着板料各段流入凹模的阻力,使板料的径向拉应力增大。通过不断改变拉伸筋的位置、数量、圆角半径、高度等,可以调整径向拉应力,从而减小或避免制件起皱。防止起皱可以通过加压边圈来限制毛坯拱起。

在设计拉伸件时,形状变化急剧的部分如有多余的金属,材料易流动,可能会产生起皱,需考虑在这部分的工艺补充上增加凸筋,使多余的金属在拉伸过程中流到凸筋中,充分吸收多余的材料,防止起皱。

另外,减小拉伸变形程度、加大毛坯厚度也可以降低起皱倾向。

3、破裂

破裂是拉伸失稳在薄板冲压成形中的主要表现形式。当拉伸变形力大于传力区处材料的实际有效抗拉强度时,板料则被拉破。调整压料力,使压料力变小,或者调整拉伸间隐,使间隙变大,并使间隐变得均匀可解决拉伸件破裂。

覆盖件在拉伸过程中,拉伸较深或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂,可用增加工艺切口或工艺孔的方法来解决。拉伸前,在制件变形大的位置先冲工艺孔,可改变拉伸成形过程中的应力状态,减小变形量。工艺切口应在后序的切边工艺中切除,尤其对于外覆盖件,以免影响制件的外观质量。

4、回弹

拉延成形过程中存在着大量的弯曲变形,当拉延成形结束时,板料厚度方向上还存在着残余的应力。模具闭合时,这些残余应力与模具的接触力保持平衡关系。当模具打开后,这些残余应力将导致成形件产生回弹现象,使制件的较终尺寸与预期尺寸之间存在一定的偏差。

回弹是板料成形过程中的主要缺陷之一,也是实际工艺中很难有效克服的成形缺陷之一,近年来已有许多研究人员对其进行了研究,并提出了很多的解决方法和计算机仿真算法。基于回弹仿真和试验相结合的回弹加工型面的补偿技术将是未来解决该问题的重要途径。

拉伸件在拉伸过程中起皱和开裂的原因很多,除了与拉伸模设计工艺性是否合理有关以外,与模具的加工质量(表面精度、硬度等)、压力机精度(滑块平行度等)也有关系。传统的设计与制造模式都是人工设计绘制二维图形,然后进行加工,出现问题后由工人凭借经验修改模具,修改后再进行试模。近年来,随着计算机的应用和发展以及有限元方法的成熟,发展了多种仿真技术,在减少甚至取消试模过程、缩短产品开发周期、降低开发成本方面发挥了越来越重要的作用。


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