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精密儀器

常見的零件成形問題

沖壓是汽車四大工藝之一,在航空、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、精密儀器儀表等工業(yè)占有十分重要的加工地位。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),僅汽車制造業(yè)差不多有60%——75%的零件是采用冷沖壓加工工藝制成的。在底盤件中,很多零部件也都應(yīng)用到?jīng)_壓工藝,例如一些護(hù)板、擺臂、副車架等。后期沖壓件很多問題都是由于前期設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致的,所以作為一名合格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師,也要懂得各種工藝。下面我們就要討論下沖壓零部件成形的一些常見問題。一般零件成形常見問題主要有:起皺;開裂;回彈;表面質(zhì)量(塌陷、滑移、沖擊)

主要原因:

由于板料的厚度方向的尺寸和平面方向上的尺寸相差較大,造成厚度方向不穩(wěn)定,當(dāng)平面方向的應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí),厚度方向失穩(wěn),從而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。

1、材料堆集起皺。進(jìn)入凹模腔內(nèi)材料過多變成的皺紋;

2、失穩(wěn)起皺;

  a.板料厚度方向約束力弱的壓縮凸緣失穩(wěn);

  b.在不均勻的拉伸部位失穩(wěn)而產(chǎn)生的皺紋。

解決方法:

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面:

   A、檢查原始產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)的合理性;

   B、避免產(chǎn)品出現(xiàn)鞍形形狀;

   C、產(chǎn)品易起皺部位增加吸料筋等等;

2、沖壓工藝方面:

   A、合理安排工序;

   B、檢查壓料面和拉延補(bǔ)充面的合理性;

   C、檢查拉延毛坯、壓料力、局部材料流動(dòng)情況的合理性;

   D、用內(nèi)筋方式舒皺;

   E、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;

3、材料方面:在滿足產(chǎn)品性能的情況下,對(duì)于一些易起皺的零件,采用成形性較好的材料 。

主要原因:

開裂:主要是由于材料在拉伸過程中,應(yīng)變超過其極限,而形成失穩(wěn)。

1、材料抗拉強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的破裂,如靠凸、凹模園角處,局部受力過大而破裂;

2、材料變形量不足而破裂,在脹形變形時(shí),靠凸模頂部產(chǎn)生的破裂,或凸緣伸長(zhǎng)變形流入引起的破裂;

3、時(shí)效裂紋:即嚴(yán)重成形硬化部分,經(jīng)應(yīng)變時(shí)效脆化又加重,并且成形時(shí)的殘余應(yīng)力作用引起的制件晚起破裂;

4、材料受拉伸彎曲既而又彎曲折回以致產(chǎn)生破裂,多產(chǎn)生于凸筋或凹摸口處;

5、條紋狀裂紋。由于材料內(nèi)有雜質(zhì)引起的裂紋,一般平行于板料扎制方向。


解決方法:

1、材料方面:采用拉延性能較好的材料;

2、減少應(yīng)變方面:

A、選擇合理的坯料尺寸和形狀;

B、調(diào)整拉延筋參數(shù);

C、增加輔助工藝(切口等);

D、改善潤(rùn)滑條件;

E、修改工藝補(bǔ)充面;

F、調(diào)整壓料力;

由于影響回彈的因素很多,例如:材料、壓力、模具狀態(tài)等等,實(shí)際生產(chǎn)中很難解決。目前,解決回彈常用下面幾種方法:

1、補(bǔ)償法。其原理是根據(jù)彎曲成形后板料的回彈量的大小預(yù)先在模具上作出等于工件回彈量的斜度,來補(bǔ)償工件成形后的回彈(經(jīng)驗(yàn)和CAE模擬);

2、拉彎法。是在板料彎曲的同時(shí)施加拉力來改變板料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)和分布情況,使應(yīng)力分布較為均勻,減少回彈量;

3、采用成形性較好的材料。


主要原因:

主要類型:沖擊線、滑移線、塌陷、暗坑、表面扭曲等

對(duì)于外板零件來說,外表面產(chǎn)生的缺陷是不允許的。

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零件變形不充分,局部材料應(yīng)變較小,外力釋放后出現(xiàn)的缺陷。

解決方法:

消除沖擊線,可以通過改變沖壓圓角、凹模圓角,增加拉延深度,更改壓料面等方法。

消除滑移線,可以通過改變產(chǎn)品形狀(左右對(duì)稱)、增大阻力等方式。

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(jí),盡量保證產(chǎn)品塑性變形的均勻性。同時(shí)通過增大阻力,提高局部形狀應(yīng)變等手段。

當(dāng)然現(xiàn)在隨著CAE仿真及應(yīng)用,越來越多的缺陷能夠在模擬中被識(shí)別出來。例如:通過成形的切線位移場(chǎng)可以了解材料的流動(dòng)情況,為更好的解決零件成形時(shí)產(chǎn)生的缺陷提供幫助。

而且越來越多的主機(jī)廠開展同步工程,設(shè)計(jì)部門、工藝部門、供應(yīng)商等一起進(jìn)一步將失效形式控制在設(shè)計(jì)階段。



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