沖壓成形常見的缺陷及解決辦法

板料沖壓成形是一種十分重要的金屬塑性成形方法，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車機(jī)車、電機(jī)電器、食品包裝、日用五金、建筑、包裝等工業(yè)領(lǐng)域。

　　在實(shí)際的沖壓生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的各種成形缺陷，嚴(yán)重影響了沖壓件的幾何精度、機(jī)械性能以及表面質(zhì)量。由于與沖壓成形質(zhì)量相關(guān)的工藝參數(shù)眾多，且各因素之間又相互關(guān)聯(lián)，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模具工程師修模、試模帶來了極大的困難和挑戰(zhàn)。本文將對(duì)沖壓成形過程中常見的三種質(zhì)量缺陷：破裂、起皺和回彈現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并分別介紹了一般的解決辦法，只有找準(zhǔn)病根，對(duì)癥下藥，才能不至于盲目修模，費(fèi)時(shí)費(fèi)財(cái)。

一、破裂

　　板材變薄是板材拉伸導(dǎo)致的結(jié)果，從工程實(shí)際的角度來看，板料的厚度減少4 %～20 %，一般都是可以接受的，然而，若減薄的太多，則不僅將削弱零件的剛度，嚴(yán)重者，甚至直接導(dǎo)致板料破裂，淪為廢品，因此，破裂現(xiàn)象是嚴(yán)重影響沖壓成形件質(zhì)量的重要缺陷之一。

　　我們知道，在材料拉伸試驗(yàn)中，隨著變形的不斷加深，材料的承載面積不斷縮減，同時(shí)其硬化效應(yīng)也不斷增強(qiáng)，當(dāng)硬化效應(yīng)的增加能夠補(bǔ)償承載面積的縮減時(shí)，變形是穩(wěn)定的；當(dāng)越過某一極限值以后，材料將首先在承載能力最薄弱的位置發(fā)生頸縮，最終被拉斷。對(duì)于板料來講，材料變形的過程與拉伸實(shí)驗(yàn)是基本相同的，當(dāng)應(yīng)變超過某一極限值的時(shí)候?qū)⒁鸢宀钠屏选?br style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;"/>

　　根據(jù)破裂程度的不同，可將破裂分為微觀破裂和宏觀破裂兩種情況。微觀破裂指在板料中產(chǎn)生肉眼難以看清的裂紋，盡管裂紋深度很淺，但其實(shí)一部分材料已然失效。宏觀破裂是指板料中出現(xiàn)了肉眼可見的裂紋和斷裂。金屬加工微信，內(nèi)容不錯(cuò)，值得關(guān)注。宏觀破裂通常主要由薄板平面內(nèi)的過度拉脹所造成的，而微觀破裂既可由單純的拉脹引起，也可由單純的彎曲引起，無論是微觀破裂還是宏觀破裂歸根結(jié)底都是由于材料局部拉應(yīng)變過大所致。

　　破裂產(chǎn)生的場(chǎng)合一般有：深沖工藝中小半徑區(qū)域、凸模圓角處、側(cè)壁中心以及材料通過拉延筋進(jìn)入凹模導(dǎo)致流動(dòng)受阻的區(qū)域。

　　由于破裂是由局部區(qū)域的應(yīng)變超出其極限值而導(dǎo)致的，因此，消除破裂現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)遵循原則就是改變法向接觸力和切向摩擦力的分布，以降低破裂區(qū)域的拉應(yīng)變值，工程上的做法一般有：

1、選擇合理的坯料尺寸和形狀

在板料成形過程中坯料的尺寸、形狀會(huì)影響最終的成形質(zhì)量，比如在拉伸方筒時(shí)，首先采用方形坯料進(jìn)行拉伸，如果出現(xiàn)破裂，可對(duì)坯料四個(gè)角進(jìn)行適當(dāng)大小的切角處理，則可消除破裂。

2、增加輔助工序（改變產(chǎn)品圓弧或斜度，增加整形或工藝切口）

在滿足零件功能要求的前提下，適當(dāng)增大模具圓角或減小斜度可以減小材料在成形過程中的流動(dòng)阻力，從而避免破裂。在板材適當(dāng)?shù)牟课粵_切工藝切口，使容易破裂的區(qū)域從相鄰區(qū)域里得到材料補(bǔ)充，以改善該區(qū)域的變形情況，同樣也可以避免破裂的產(chǎn)生。

3、調(diào)整拉延筋參數(shù)或壓邊力

使用拉延筋雖然可以防止凸緣部位產(chǎn)生褶皺，但其副作用就是增加了材料進(jìn)入凹模的流動(dòng)阻力，因此，不適當(dāng)?shù)睦咏顓?shù)可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)阻力過大，致使板材拉裂。

4、改善潤(rùn)滑條件

沖壓成形質(zhì)量與潤(rùn)滑劑的關(guān)系極為重要，不良的潤(rùn)滑條件或潤(rùn)滑劑選擇不當(dāng)都有可能導(dǎo)致板材拉裂。

二、起皺

　　起皺也是沖壓成形過程中一種典型的質(zhì)量缺陷，直接影響產(chǎn)品表面質(zhì)量，像國(guó)內(nèi)的汽車外觀覆蓋件成形質(zhì)量差，很重要的一個(gè)原因就是起皺問題；更為嚴(yán)重的，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)起皺再被模具熨平現(xiàn)象，損傷工件甚至劃傷模具，給生產(chǎn)帶來極大的損失。

　　起皺產(chǎn)生原因與破裂產(chǎn)生原因相反，是由于局部壓應(yīng)力過大引起板料厚度方向的失穩(wěn)所致。這種失穩(wěn)形式稱為壓縮失穩(wěn)。起皺發(fā)生時(shí)，皺紋的走向與壓應(yīng)力垂直，但不能簡(jiǎn)單認(rèn)為任何起皺都是壓應(yīng)力引起的。

　　在板料沖壓成形時(shí)產(chǎn)生的起皺是各種各樣的，按產(chǎn)生原因不同可分為材料堆積起皺和失穩(wěn)起皺，材料堆積起皺是由于進(jìn)入凹模腔內(nèi)的材料過多而導(dǎo)致的起皺；而失穩(wěn)起皺則是指由于板料厚度方向的約束力弱的壓縮凸緣失穩(wěn)和在不均勻的拉伸部位失穩(wěn)而產(chǎn)生的皺紋。起皺雖然不像拉裂那樣削弱零件的強(qiáng)度和剛度，但它影響零件的精度和美觀。如果在中間工序發(fā)生起皺還可能影響下一道工序的正常進(jìn)行。

　　材料局部壓應(yīng)力過大時(shí)容易導(dǎo)致起皺，特別是當(dāng)材料處于拉-壓兩種應(yīng)力狀態(tài)作用下的時(shí)候，因此消除起皺的處理原則是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)材料的流動(dòng)情況并增加起皺處的法向接觸力，工程上的做法一般有：

1、增大壓邊力

壓邊力可增加材料進(jìn)入凹模的流動(dòng)阻力，可以緩解凸緣邊緣的起皺現(xiàn)象。

2、增加拉深筋數(shù)量或者增加高度

拉延筋分圓筋、方筋、拉延欄，進(jìn)料阻力依次增大，使用何種拉延筋需要從多方面進(jìn)行考慮，如制件拉延深度、材料性能、產(chǎn)品形狀等。合理的設(shè)置拉延筋，科學(xué)控制進(jìn)料阻力，改變材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，調(diào)整材料流動(dòng)方向，可以有效地改善起皺缺陷。

3、修改產(chǎn)品和模具形狀以吸收多余材料

附表：板材沖壓成形缺陷及解決辦法