文/王玉峰，萬(wàn)勁，楊少鋒·長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心

沖壓制件起皺、開(kāi)裂分析與改進(jìn)

文/王玉峰，萬(wàn)勁，楊少鋒·長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心

王玉峰，工程師，主要從事汽車(chē)沖壓制件開(kāi)發(fā)、管理工作。

沖壓件起皺、開(kāi)裂造成制件報(bào)廢，占報(bào)廢總量的85%左右，因此展開(kāi)對(duì)制件開(kāi)裂與起皺的現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出原因，并給出具體的整改措施，不僅能解決制件開(kāi)裂、起皺問(wèn)題，還可以提高制件品質(zhì)，降低制件報(bào)廢率，節(jié)約成本。

隨著汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)產(chǎn)量不斷提高，而汽車(chē)零部件在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種缺陷造成制件報(bào)廢，不僅提高了制造成本，而且造成了原料浪費(fèi)。本文針對(duì)汽車(chē)沖壓件生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的各種缺陷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)起皺與開(kāi)裂問(wèn)題造成制件報(bào)廢的數(shù)量占報(bào)廢制件總數(shù)的絕大部分，通過(guò)解決制件開(kāi)裂與起皺問(wèn)題，可以有效降低制件報(bào)廢率，節(jié)約生產(chǎn)成本。

沖壓件起皺

主要原因

⑴壓邊力不夠。

⑵壓料面間隙不合適出現(xiàn)“里松外緊”的情況。

⑶凹模口圓角半徑太大，走料太快。

⑷拉深筋太少或布置不當(dāng)。

⑸潤(rùn)滑油太多或涂刷次數(shù)太頻，或涂刷位置不當(dāng)。

⑹毛坯尺寸太小，壓不住料。

⑺試沖毛坯過(guò)軟，材料強(qiáng)度低。

⑻毛坯定位不穩(wěn)定，導(dǎo)致局部壓不住料。

⑼壓料面形狀不當(dāng)，導(dǎo)致走料不均。

⑽沖壓方向不當(dāng)。

整改與預(yù)防措施

⑴針對(duì)壓料力不夠的整改措施：查看起皺的狀態(tài)，當(dāng)皺紋在制件四周均勻產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)判斷為壓料力不足，逐漸加大壓料力即可消除皺紋。當(dāng)拉深錐形件和半球形件時(shí)，拉深開(kāi)始時(shí)大部分材料處于懸空狀態(tài).容易產(chǎn)生側(cè)壁起皺，故除需增加壓邊力外，還應(yīng)采用增加拉深筋來(lái)增大板內(nèi)徑向拉應(yīng)力，消除皺紋。

圖1 壓料面間隙“里松外緊”示意圖

⑵針對(duì)壓料面間隙不合適出現(xiàn)“里松外緊”的情況下產(chǎn)生的起皺現(xiàn)象，具體的整改措施為：所謂“里松外緊”（圖1），即內(nèi)側(cè)間隙大于料厚，外側(cè)間隙小于料厚，在壓縮變形區(qū)中材料處于徑向受拉，切向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，毛坯在圓周方向上產(chǎn)生壓縮變形。隨著材料的流動(dòng)，料厚有增大的趨勢(shì)，且這種趨勢(shì)明顯增加，這樣會(huì)使壓料面間隙相對(duì)減小進(jìn)而增大進(jìn)料阻力，材料在拉力作用下易于破裂。因此在調(diào)整模具壓料面間隙時(shí)，宜在此處采用“里緊外松”（圖2）的原則，消除材料厚度增加對(duì)材料變形的不利影響。

圖2 壓料面間隙“里緊外松”示意圖

采用“里緊外松”的原則，即在凹模口直線彎曲變形區(qū)和伸長(zhǎng)變形區(qū)應(yīng)允許壓料面稍有“里緊外松”現(xiàn)象，里側(cè)間隙應(yīng)略小于料厚t，外側(cè)間隙應(yīng)略大于料厚t。因?yàn)樵诖藘深悈^(qū)域中，材料變形過(guò)程中料厚t或不變或變薄，這樣就造成了壓料間隙的變化。材料變形過(guò)程中伸長(zhǎng)類變形區(qū)在圓周方向徑部均受拉應(yīng)力作用，料厚變薄。隨著材料的流動(dòng)，料厚變薄，壓料面間隙相對(duì)增大，減少了壓料力。當(dāng)板料流過(guò)緊區(qū)時(shí)，壓料面就減弱了壓料作用，而里緊外松的壓料面則可以均衡壓料力。隨著材料的流動(dòng)，壓料面始終保持壓料作用，防止起皺等缺陷產(chǎn)生。

⑶針對(duì)凹?？趫A角半徑太大，走料太快，導(dǎo)致制件起皺的情況，整改措施為：對(duì)模具凹模口圓角重新補(bǔ)焊、加工，減小凹?？趫A角半徑，限制板料的流動(dòng)速度，解決制件的起皺問(wèn)題。模具設(shè)計(jì)時(shí)凹模入口圓角一般取R凹=（6～10）×t。

⑷針對(duì)拉深筋太少或布置不當(dāng)，導(dǎo)致起皺的情況，整改措施為：合理地布置拉延筋，拉延筋的形狀及布置形式見(jiàn)表1和圖3。

■ 表1 拉延筋形狀

圖3 拉延筋的布置形式

⑸針對(duì)潤(rùn)滑油太多或涂刷次數(shù)太頻，或涂刷位置不當(dāng)導(dǎo)致的起皺情況，整改措施為：生產(chǎn)時(shí)要有相關(guān)的指導(dǎo)手冊(cè)，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行刷油工作，保證刷油量和刷油的位置正確。

⑹針對(duì)毛坯尺寸太小，壓不住料，導(dǎo)致出現(xiàn)起皺問(wèn)題，整改措施為：加大毛坯尺寸，重新對(duì)模具進(jìn)行調(diào)試。

⑺針對(duì)試沖毛坯過(guò)軟，材料強(qiáng)度低引起的起皺問(wèn)題，整改措施為：在不影響整車(chē)要求的情況下更換制件材質(zhì)，保證制件的品質(zhì)。

⑻針對(duì)毛坯定位不穩(wěn)定，導(dǎo)致局部壓不住料，出現(xiàn)的起皺現(xiàn)象，整改措施為：改善定位，必要時(shí)加預(yù)彎工序，保證沖壓制件時(shí)料片不會(huì)出現(xiàn)跑偏問(wèn)題。

⑼針對(duì)壓料面形狀不當(dāng)，導(dǎo)致走料不均，出現(xiàn)的起皺現(xiàn)象，整改措施為：修改壓料面形狀，保證制件品質(zhì)。

⑽針對(duì)沖壓方向不當(dāng)，出現(xiàn)的起皺問(wèn)題，整改措施為：對(duì)制件品質(zhì)要求較高時(shí)，需重新開(kāi)發(fā)模具，調(diào)整沖壓方向；在設(shè)計(jì)初期使用仿真軟件對(duì)制件工藝進(jìn)行分析，保證制件的沖壓方向。

沖壓件開(kāi)裂

制件開(kāi)裂的根本原因在于拉深變形抗力大于制件破裂處材料的實(shí)際有效抗拉強(qiáng)度。結(jié)合模具功能模塊的作用，解決拉深件開(kāi)裂的模具維修調(diào)試方法如下：

⑴調(diào)整壓料力，使壓料力變小。

⑵調(diào)整拉深模具壓邊圈平衡塊的相對(duì)高度，以適應(yīng)設(shè)備的精度偏差，并調(diào)整凹、凸模的相對(duì)間隙，從而達(dá)到均衡受力的目的。

⑶調(diào)整拉深間隙，使其均勻變大。

⑷調(diào)整凹模圓角半徑。

⑸修改凸模過(guò)渡圓弧的半徑，改善材料的流動(dòng)條件。

⑹改變毛坯尺寸或形狀，調(diào)整沖壓工藝等方式解決制件開(kāi)裂。

造成零件開(kāi)裂的原因很多，在調(diào)整時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查開(kāi)裂狀況、產(chǎn)生的部位，確定產(chǎn)生開(kāi)裂的拉深行程位置，根據(jù)具體情況推斷產(chǎn)生開(kāi)裂的原因，從而制定出解決開(kāi)裂的具體方案。

模具調(diào)試中的預(yù)防措施

拉延模具一般在第一次試壓件時(shí)拉延件又皺又裂，這時(shí)必須仔細(xì)觀察分析壓料面的情況，分析各種引起皺裂的原因。如果壓料面有壓痕，凹模圓角半徑處開(kāi)裂，說(shuō)明進(jìn)料困難；如果壓料面形成波紋，則開(kāi)始進(jìn)料容易，以后由于波紋的產(chǎn)生，材料流動(dòng)困難，從而產(chǎn)生起皺開(kāi)裂，也就是說(shuō)在拉深過(guò)程中，材料流動(dòng)的難易，都會(huì)引起拉深件的起皺和開(kāi)裂，那么不同的情況就要用不同方法去解決。

進(jìn)料困難一般是由于壓料面的進(jìn)料阻力太大引起的。如果壓料面和凹模圓角表面粗糙度值太高，或有反成形，局部拉深太大，就要調(diào)節(jié)外滑塊，減小壓邊力，適當(dāng)加大凹模圓角，降低表面粗糙度值和加大拉深筋槽的間隙。如果局部拉深變形太大，有反成形，則要采取增加工藝切口或工藝孔的方法解決。

進(jìn)料容易主要是由于壓料面的進(jìn)料阻力太小，壓料面接觸不好，或設(shè)計(jì)的拉深件工藝性較差所致。如果是壓料面問(wèn)題則要求研修壓料面，保證全面接觸，另外還要調(diào)節(jié)外滑塊增加壓邊力或增加壓邊面積。如果是拉深件工藝性較差，則要重新設(shè)計(jì)拉深件，以拉深出合格產(chǎn)品。

以上僅是從工藝和設(shè)計(jì)以及調(diào)整幾個(gè)方面討論了如何防止或解決覆蓋件的拉深皺裂問(wèn)題，引起沖壓件皺裂的原因很多，但只要對(duì)發(fā)生的現(xiàn)象仔細(xì)研究和分?jǐn)?，不同情況用不同的解決方法，就會(huì)拉出表面質(zhì)量好的覆蓋件。

結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)制件起皺、開(kāi)裂進(jìn)行分析，描述了在生產(chǎn)過(guò)程中和模具制造調(diào)試階段如何解決沖壓制件的起皺、開(kāi)裂問(wèn)題，在產(chǎn)品和設(shè)計(jì)階段如何進(jìn)行預(yù)防，避免制件生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)起皺、開(kāi)裂現(xiàn)象，從而提高制件品質(zhì)，降低制件報(bào)廢率，縮短模具調(diào)試周期，提高生產(chǎn)效率。