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1、- 1 - 冲 压 缺 陷 及 其 防 止1、冲压缺陷分为哪几类？冲压生产分为分离工序和变形工序两大类. 分离工序的变形局限于切口区, 以剪切变形为主 , 伴随着撕裂 (由于间隙的存在 ), 总之是以板料分离为主要目的; 如果出现整体变形 , 则认为是缺陷或废品 . 变形工序的变形量较大 (有的分布于整个制件 ), 如果出现断裂 , 则认为是废品 . 1.1 分离工序的缺陷1.1.1 断口缺陷 , 如断口和板面不垂直 ( 呈锥状 ); 粗糙度 Ra值高( 撕裂带 ), 有飞边和毛刺 1.1.2 制件整体缺陷 , 如尺寸超差 ; 位置不准 ( 主要指冲孔类 ); 形状缺陷 , 如圆, 塌角,翘曲
2、和扭曲等 . 1.2 变形工序缺陷1.2.1 制件形状不合要求 , 如板面不平 , 棱线不清 , 起皱, 扭曲, 板面起鼓 ( 包括塑性和弹性 ), 缺肉等 . 1.2.2 制件尺寸不合格 . 1.2.3 几何体之间位置不合格 , 如不对称 , 不平行 , 不垂直和不同心等 . 1.2.4 表面质量不合格 , 如拉毛 , 桔子皮和有滑移线等 . 1.2.5 局部断裂和裂纹 . 2、影响冲压质量的因素有哪些? 冲压生产中发生质量问题, 其影响因素可包括 : 2.1 零件设计质量 . 2.2 工艺设计质量 . 2.3 模具设计与制造质量2.4 冲床与模具安装调整质量 . 2.5 板材的化学成分 ,
3、 力学性能 . 金相组识和表面质量 . 2.6 坯料质量 , 如形状 , 尺寸和断口等 . 如果属于多次拉深 , 坯料即指中间工序的制件. 2.7 润滑手段和润滑质量 . 2.8 工人的操作技术 . - 2 - 2.9 如果是流水作业或多任务位操作, 还要考虑各工位和各工序之间的协调与配合. 当出现质量问题找原因时 , 可按上述因素逐项查找 . 3、弯曲成形常见的缺陷有哪些?如何防止 ? 3.1 弯曲变形几何参数的意义弯曲角 , 即板料经过弯曲偏离原来置的角度, 亦即以内弯曲半径r 所画的切于两直边所夹之弧对应的圆心角. 内弯角 a 即两直边形成的小于180度的角 . =180? -a. a和
4、互补. 通常人们说 “弯 90度的弯”意思是指两直边夹角为90度, 实际上板面偏离原位置也恰好为 90 度, 所以造成 a和的混淆 . 如果要求两直边夹角为45度, 这时 应当为 135 度, 所以使用时切莫将内弯角a 和弯曲角 相混.a 用于讨论制件形状和图纸要求相符合的程度 , 用于讨论制件变形的程度 . 3.2 弯曲件常见缺陷分析和防止方法弯曲件常见缺陷有 : 回弹(跳), 尺寸和形状偏差 , 弯曲裂纹 , 表面擦伤 , 挠曲和扭曲及偏移等 . 3.2.1 回弹弯曲工艺采用的冲模有两种, 一种是有底凹模 , 凸模在行程后期和板料 , 凹模底相互接触 , 将以最大限度的压力把弯曲角镦死.
5、弯曲后凸模回程 , 载荷从板面上消失, 制件内弯角 a 和内弯半径 rp 要改变 (因弹性变形消失 ). 此时的 a及 rp 和模具的 ao及 ro 不再一致 , 称此现象为回弹 . 称有底凹模的弯曲模为校正弯曲模. 校正的含义是指凸模镦死弯曲角的过程 ; 另一种弯曲模是无底凹模, 因为它不存在校正过程 , 所以称它为自由弯曲模 . 自由的含义是指凹模无底 , 凸模下降的行程不受限制 , 如果出现回弹 , 可通过凸模进一步下降来消除. 因为自由弯曲工艺不存在固定回弹量, 所以回弹概念只限于采用校正弯曲模原范围. 3.2.2 V型弯曲过程及其回弹弯曲过程中随着凸模下移 , 凹模对板料的支承点不断
6、下降, 使其弯曲力臂 2L 逐渐缩小, 实际变形力逐渐增大 . 在弯曲初期凸 , 凹模间隙较大 , 板料在三点支承下形成U字形, 此阶段的弯曲称为自由弯曲; 如果卸载 , 回弹量很大 ( 因为此时变形区塑性变形量较小). 随着间隙缩小 , 直边部分也要发生变形 , 和模具接触点增多 , 弯曲到最后阶段 , 模具除继续完成变形区变形压死之外, 还要反直边部分校平 , 因之此阶段又称为校正弯曲.在凸模回程后 , 在上两阶段变形的相反方向要产生弹性回复变形, 毛坯变形区 OA和非变形区 BC的回弹 , 力使制件两直边向外 , 只有非变形区的 AB段回弹 , 才力图使之向内闭- 3 - 合, 所以制件
7、最后的形状取决于这三部分回弹量的大小, 由于三部分回弹的方向不同,总回弹量为正 , 还是为负 , 要看三者的大小 . 3.2.3 影响回弹的因素主要有材料的弹性模量E和屈服点 S.其它还有相对弯曲半径r/t,弯曲角 , 凹模开口宽度 , 校正弯曲时的弯曲力 . 对于具有双角弯曲的U形制件凸 , 凹模的侧间隙和凹模槽深度也是影响回弹因素. 3.2.4 解决回弹的措施在实际生产中完全消除回弹是困难的, 通常采取的措施只是将回弹量限制在适当范围内 , 这样处理的精度称经济精度, 有利于降低工艺成本 . 具体采用的措施如下 : 3.2.4.1 改善零件结构工艺性 , 首先在设计时要考虑如何降低弯曲件冷
8、冲回弹量, 即尽量提高零件的结构刚度, 使弹性回复变形量减到最小, 如在板面上增加加强肋 . 另外尽量减小相对弯曲半径r/t,但 r/t减小是有限度的 , 过小会引起变形区外侧开裂. 3.2.4.2 改善冲模结构 , 弯曲成 U形制件时 , 可将凸模和顶料板做成弧形面. 目的是当直边向外张开时 , 张大量与底部圆弧向外的回弹相扺消. 3.2.4.3 采用拉弯法是一种拉弯工艺示意图. 此法多用于弯曲半径很大的制件; 如果采用普通冲弯工艺 , 大部分板料处于弹性变形或小塑性变形范围, 弹性变形则根本不能弯曲; 小塑性变形则回弹很大 . 采用拉弯的目的就是对板料加弯曲载荷的同时, 再附加一拉应力 .
9、 由于普通弯曲在中性层附近应力值比较小, 产生的塑变量很大 , 在卸载后产生回弹 . 如果在此应力基础上再增加一单向拉抻, 则板料内部的应力分布将是这两种应力之和 , 合应力的性质均为拉应力且其最小值仍大于材料的, 故整个截面都产生较大的塑性应变 . 回弹量减少 . 3.2.4.4 采用弹性模量 E,屈服点 低的材料 , 最大限度地减少弹性变形量. 3.2.4.5 提高压床的运动精度及其它回弹产生并不可怕 , 它可以根据经验回弹角a 进行修正 , 最可怕的是回弹量不稳定, 忽大忽小 , 忽正忽负 . 为此尽量减少不稳定因素, 如压床工作精度低 , 运动不稳定 , 润滑条件不稳定 , 压力不稳定
10、等 . 3.2.4.6 修改模具内弯角 a, 在采用以上措施回弹量仍超过允许限度时, 可修改模具内弯角 a. 此法的要点必须是实际回弹量a-ao=a. 根据实际情况制造模具时, 将原有的 ao 角增( 或减)一个 a 值. 3.2.4.7 用自由弯曲模施工 , 所谓自由弯曲模是指不带底的凹模. 用这类模具进行试- 4 - 压施工 , 即压到一定程度 , 用模板试一试弯曲角 , 如果不合要求再重新压冲, 直至合格为止. 这实际是用调整凸模下降深度的办法消除弹性变形, 它说明实际加压时的弯曲角小于设计角 , 待弹性回复后才等于设计角. 凸模的下降深度在调整好模具后才能定下来,作为工艺参数记入操作规
11、程. 大量生产使用这种办法要求材料性能必须稳定, 才能保证质量. 3.2.4.8 形状和尺寸与图纸不符此种缺陷产生的原因是回弹和定位不准. 解决办法除减少回弹之外 , 还要提高定位的可靠性 . 即采用压料和辅助定位 . 辅助定位有两种 :一种为外形定位 , 但这种方法稳定性较差 ; 另一种是增加定位孔 , 即在外形初定位的基础上, 再用孔最终定位 , 如果制件上没有必要的孔, 可用工艺孔 , 最后将其切掉 . 3.2.4.9 弯曲裂纹弯曲开裂产生在弯曲变形区的外缘, 是在拉应力作用下产生的.为了克服它 , 可采取以下措施 . I.增大相对弯曲半径r/t,即在成形工序时采用较大r, 增加校形工序
12、 , 再次使 r 缩小. II. 提高板料冲裁质量 , 减少毛刺引起的应力集中. III.减少变形阻力因素 , 如模具圆角磨损 ; 间隙过小 ; 润滑不良 ; 板厚严重超差和板面质量差等 . IV. 注意弯曲方向和材料纤维方向. V.增加工艺切口和孔如坯料外轮廓上存在尖锐过渡的内圆角, 又需要在此处弯曲 ,由于存在应力集中 , 可能产生撕裂 , 为此要在过渡内角处增冲工艺缺口或孔. 或者使弯曲变形区远离过渡内角 . 3.3挠曲和扭曲变形挠曲的产生原因和防止方法：挠曲常发生在宽板弯曲中 , 弯曲后沿宽度 b 方向, 变形区棱线发生两头翘起 , 中间凹陷的现象 , 其产生原因和回弹有关 . 窄板在
13、弯曲变形时 , 中性层外侧材料受拉 , 变长,内侧受压 , 缩短. 因变形前后体积不变被拉长的外侧其宽和厚要缩短, 被压短的内侧其宽和厚要伸长 , 若厚度变化很小 , 则宽向截面即变成的形状 . 对于宽板弯曲情况就不同了. 由于宽向尺寸很大 , 对宽向变形阴力也很大 , 在弯曲变形后 , 宽向截面几乎不变形 .但材料内部出现了沿宽向附加应力, 此应力对中性层外侧为张应力, 内侧为压应力 . 弯曲卸载后附加应力消失 , 引起和附加应力反方向的变形, 即外侧缩短 , 内侧伸长 . 于是宽向挠曲 . - 5 - 消除挠曲的方法是将凹模棱线预先做成弧线, 在弯曲变形的同时使制件产生和挠曲变形相反方向的
14、变形 , 待回弹后挠曲得到补偿而消失. 扭曲产生的原因和防止方法所谓所扭曲是指弯曲制件沿宽向发生扭转, 使两端面投影不能重合 , 扭曲产生的原因是由卸料力不在同一平面内, 而出现力矩 , 使制件受扭而引起的 . 另一原因是模具刚度不够 , 可采用相应措施有针对性的解决. 3.4 偏移的原因和防止方法偏移是指毛坯在弯曲变形过程中发生位置改变, 使弯棱线偏离预定位置 , 而造成制件报废 . 偏移是弯曲工序中仅次于回弹. 而经常出现的质量问题 . 偏移经常出现在不对称制件上, 为不对称毛坯在弯曲受力时, 由于弯折线两侧坯料面积不等 , 在模间隙和圆角处产生数值不等的摩擦力. 摩擦力的一侧先于摩擦力大
15、的一侧进入凹模 , 结果制件发生方向移动 . 使两直边尺寸不符合图纸要求. 防止的方法是在坯料的定位和夹紧上想办法, 如在轮廓初定位基础上采用工艺孔最终定位 ; 增加压料板 (杆); 或采用带缺槽的压料杆 , 既定位又压紧 . 对于一些不对称弯曲件 , 也可采用变不对称弯曲为对称弯曲, 将两个不对称件放在一个弯曲模完成 , 完成后再切开 . 4、杯筒类制件的成形缺陷有哪些?如何防止 ? 4.1 起皱杯筒类制件的起皱多产生于近凹模口部的法兰边上, 是由于周向压应力使板料失稳所致 . 起皱的后果 , 轻则破坏制件几何精度和美观, 重则引起制件拉断 . 起皱的原因如下 : 4.1.1 按规定应当使用
16、压边圈 , 而没采用 .( 是否使用压边圈的条件 ) 4.1.2 压边力不足或压边力不均匀.( 压边力计算公式 ) 从工艺角度出发 , 对压边力要求应当是先小后大有个变化范围, 而且压力要适当 ,这样才能既保证不出现皱折, 又不会因变形抗力过大引起板料拉断. 对于拉深专用压床 ,它的压边冲程是按工艺要求设计的, 不会存在问题 . 但在普通冲床进行拉深操作就不同了, 因为它是采用弹性物 ( 弹簧, 橡胶和气垫 )变形提供压边力的 , 这些物质所提供的单位压边力 Q是随行程量变化的 , 到行程后期物质由弹性变成刚性,q 值上升剧烈 , 虽然行后期压边面积有所减小 , 但总的压边力 Q还是超出合理范围 , 为了改善这一情况 . 对压边力在压边圈整个面积内分布不均匀的情况, 多是由于压边装置的机械故障或压边圈- 6 - 表面和模面不平行所引起的. 4.1.3 毛坯尺寸不符合规定要求 . 因为压边力是按单位压边力Q和压边力圈面积计算的, 如果实际压边面积小于计算面积, 则压边力达不到规定值 , 所以坯料尺寸不能小于计算要求 . 4.
