陜西寶光真空電器股份有限公司(寶雞 721006)喬春慧 張 龍 曲榮勝
圖1所示零件材料為δ=2.5mm的無氧銅板,圖樣要求底部圓角(位置1處)最薄點(diǎn)厚度不小于2.1mm。在完成翻邊工序后,我們對零件進(jìn)行了剖切,發(fā)現(xiàn)底部材料厚度2.36mm,有輕微變薄,而底部圓角部位變薄明顯,最薄處僅為1.9mm,不能滿足圖樣要求。
圖1
圖1所示工件的加工工藝為:先由坯料引深成圖2形狀,再進(jìn)行翻邊工序,完成成形加工。坯料拉深時,凸緣部分是主要變形區(qū),受徑向拉應(yīng)力,切向壓應(yīng)力作用,這兩種應(yīng)力使坯料產(chǎn)生塑性變形,并向中心移動逐漸進(jìn)入凸模與凹模所形成的間隙里,最終形成筒形側(cè)壁(見圖3)。徑向拉伸使凸緣材料變薄,切向壓縮使凸緣厚度增加,越靠近凸緣外側(cè),徑向拉應(yīng)力越小,切向壓應(yīng)力越大,使凸緣外側(cè)厚度增加。凹模圓角部分為過渡區(qū),材料變形較為復(fù)雜,除切向受壓,徑向受拉外,還承受到凹模圓角的壓力和彎曲作用而產(chǎn)生壓應(yīng)力,材料通過凹模圓角后,受到單向拉應(yīng)力作用,料厚變薄,但由于凸緣上材料在流動時增厚,所以筒壁上靠近凹模圓角部位材料變厚而靠近凸模圓角部位變薄。底部材料受兩向拉應(yīng)力,厚度略有變薄。而底部圓角部分,承受徑向拉應(yīng)力和切向拉應(yīng)力的作用,同時,在厚度方向由于凸模的壓力和彎曲作用,又受壓應(yīng)力的作用。而且其加工硬化程度最低,強(qiáng)度提高最少,因而材料變薄最多。
圖2
圖3
因此,在引深工序,材料變薄最嚴(yán)重的部位就是底部圓角部位及此圓角稍下位置。
在翻邊工序,為保證工件底面平面度0.1mm及工件高度H,我們在模具裝配時要求推塊與凸模、凸凹模與打塊必須保證高度差H-2.5(mm)。當(dāng)工件進(jìn)入凹模但凸模端面尚未與工件底面發(fā)生作用時(見圖4),若此時工件高度<H,那么當(dāng)上模繼續(xù)下行,打塊與凸模同時作用于工件底面時,底面圓角部位要受側(cè)壁拉應(yīng)力和凸模壓應(yīng)力的作用,變薄程度將更加嚴(yán)重;若此時工件高度>H,上模繼續(xù)下行,工件圓角則受凸模壓應(yīng)力和打塊壓應(yīng)力的作用,且工件高度在由高到低的變化中,側(cè)壁多出的材料補(bǔ)償給了圓角部位,變薄情況將得到改善,且高度差值越大,圓角處所受壓應(yīng)力越大,所得到的材料補(bǔ)償也越多,越有助于改善變薄狀況。
由此推斷,適度增大引深高度H1,將能改善變薄程度。
圖4
引深高度的工藝取值H1,是根據(jù)材料厚度不變的假設(shè)按等面積法進(jìn)行計算所得出的,而實(shí)際在引深工序底面圓角已出現(xiàn)了變薄現(xiàn)象。根據(jù)工件的變薄情況,我們將引深高度在理論數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上逐步增加進(jìn)行試驗(yàn),當(dāng)引深高度增加為理論數(shù)據(jù)的1.1倍時,翻邊后最薄點(diǎn)厚度為2.0mm;當(dāng)引深高度增加為理論數(shù)據(jù)的1.2倍時,翻邊后最薄點(diǎn)厚度為2.1mm,滿足了圖樣要求;而當(dāng)引深高度繼續(xù)增加,最薄點(diǎn)厚度不再發(fā)生變化,工件底面卻出現(xiàn)凹心狀況,平面度不能保證。
試驗(yàn)證明,增加引深高度可以達(dá)到改善底面圓角變薄程度的目的,但高度增加到一定程度,對變薄情況將不再有改善。由于沖壓件的工藝尺寸是按厚度不變的假設(shè)進(jìn)行計算的,在生產(chǎn)中時常會出現(xiàn)實(shí)際與理論不符的情況,因此,工作中需要不斷摸索規(guī)律、積累數(shù)據(jù),理論與實(shí)際相結(jié)合,才能更加有效地完成沖壓件的生產(chǎn)加工。