高級技師-鈑金工-冷作沖壓彎曲零件工藝分析與質(zhì)量控制

1、 冷作沖壓彎曲零件工藝分析與質(zhì)量控制 工 種： 鈑 金 申報級別： 高級技師 職 稱： 技 師 姓 名： 單位： 冷作沖壓彎曲零件工藝分析與質(zhì)量控制單 位： 姓 名：鑒定等級：高級技師 鑒定工種：鈑 金摘要 彎曲是冷作沖壓生產(chǎn)中應用很廣泛的一種成型工序，了解沖壓彎曲工藝，明確影響沖壓彎曲零件質(zhì)量的各種因素，以及如何從工藝角度更好地保證彎曲件的質(zhì)量，對現(xiàn)生產(chǎn)有實際指導意義。關鍵詞 彎曲 沖壓 模具引言冷作沖壓是金屬塑性成形的基本方法之一,它是利用沖模在壓床上對金屬(或非金屬)板料施加壓力使其分離或變形,從而得到一定形狀,并且滿足一定使用要求零件的加工方法,與其它加工方法比較,在技術上、經(jīng)濟上有許

2、多優(yōu)點，如：材料利用率高、生產(chǎn)效率高、成本低、操作簡單等。保證其加工實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的關鍵是沖壓模具，而沖模不是按照圖紙加工完后可直接交付使用，必須經(jīng)過試沖，發(fā)現(xiàn)問題，分析原因，對模具進行適當?shù)恼{(diào)整和修理，沖出合格的零件。尤其是彎曲、拉伸、翻邊等使板料變形的沖模，當冷作件形狀復雜或精度較高時，很難精確計算出變形前的毛坯尺寸和形狀，因為影響這種塑性變形的因素非常多，變形情況也很復雜，理論計算出來的尺寸和形狀與實際尺寸和形狀是有差別的，在生產(chǎn)中，還會出現(xiàn)毛刺、開裂、起皺等缺陷。正文1.彎曲的工藝過程及原理彎曲是將板料、棒料、管料和型材等彎曲成一定形狀及角度的零件的成形方法。彎曲是沖壓生產(chǎn)中應用

3、較廣泛的一種成型工序。板料的V形和U形彎曲是最基本的彎曲變形。如圖1所示，其工作過程是:將平板坯料放到凹模上，凸模在壓力機滑塊作用下,逐漸下滑并給板料向下壓力，此時板料受壓而產(chǎn)生彎曲變形，隨著彎曲凸模的不斷下移,板料彎曲半徑逐漸減小直到壓力機滑塊下降到下止點位置時，板料被緊緊地壓在凸凹模之間,其內(nèi)彎曲半徑與凸模圓角半徑重合，將板料彎曲成形。圖1 V形和U形彎曲在彎曲過程中，板料的各部分材料將發(fā)生不同的變形。在彎曲變形區(qū)內(nèi)，靠近凸模一邊的纖維層受到壓縮而縮短，靠近凹模的一邊，受到拉伸而伸長。外表面至毛坯料中心，其縮短與伸長的程度逐漸變小，在縮短與伸長的兩個變形區(qū)之間，有一纖維層始終不變，稱為中性

4、層。由此可見，在彎曲過程中，彎曲材料塑性變形是從上下兩面開始，隨著彎曲力不斷增加，塑性變形區(qū)從兩表面逐漸向中間擴展，最后重合在一起。同時，對于寬度較窄的坯料，在彎曲過程中，板料寬度方向的形狀及尺寸也發(fā)生變化，拉伸區(qū)寬度方向的橫剖面寬度及高度減少，而壓縮區(qū)橫剖面寬度和高度加大，使整個橫剖面變形成扇形。由于材料上述的變形，使其平板料，按凸、凹模的形狀發(fā)生塑性變形后，而彎曲成形。2.彎曲件的質(zhì)量要求 在沖壓生產(chǎn)中，彎曲零件占據(jù)很大比例，對于彎曲形狀的零件，對其形狀及精度大致有如下幾方面要求：2.1.彎曲零件孔的中心距及孔與基準面的距離應準確，符合要求。如我公司沖壓產(chǎn)品35V66-04021，對彎曲后

5、孔的同心度、孔到面的距離要求應準確，以確保后序焊接生產(chǎn)。圖2 35V66-040212.2.彎曲零件各部分尺寸及彎角、直線部位應具有一定的準確性。如我公司沖一的一個產(chǎn)品8406161-C0100，該產(chǎn)品對彎曲角度、孔邊距要求較高。圖3 8406161-C01002.3.彎曲零件彎曲后應保證有一定的彎曲角，應避免回彈現(xiàn)象。以我公司沖壓產(chǎn)品16J05-02315為例，彎曲后開口尺寸因回彈，很容易發(fā)生開口尺寸不穩(wěn)定的問題：圖4 16J05-023152.4.彎曲零件彎曲角不能有明顯裂紋；彎曲后表面應光潔，無明顯劃痕現(xiàn)象。2.5.彎曲后的零件不應有翹曲及扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。3.影響彎曲件質(zhì)量的因素在實際生產(chǎn)中，

6、影響彎曲零件精度的因素很多，其中主要有：3.1材料對彎曲件精度的影響3.1.1.材料的力學性能、成分分布不均，則對于同一板料所彎曲的工件由于應力及回彈值不同，則工件的形狀及尺寸也不同,會造成一定的尺寸偏差。3.1.2.材料的厚度不均，即使采用同一彎曲模進行彎曲，所得到的工件尺寸與形狀也有差異。厚度大的，彎曲時阻力大、回彈??；厚度小的，回彈就大，形狀及尺寸均不準確，影響了工件的精度、并易產(chǎn)生翹曲及扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。3.2.模具對彎曲件精度的影響模具是彎曲工件的主要工具，通常彎曲工件的形狀和尺寸取決于模具工作部分的尺寸精度。模具制造的精度越高，裝配越準確，獲得工件的尺寸精度也越高。此外，模具的結構對彎曲工

7、件有很大影響。一般來說，有導向機構的彎曲模比無導向機構的彎曲模在彎曲工件時形狀與尺寸有準確精確得多。并且模具的壓料裝置和定位裝置的可靠及穩(wěn)定形，對工件尺寸的精度都有較大關系。3.3.彎曲工藝順序?qū)鹊挠绊憦澢ぜ墓ば蜉^多時，由于個工序的偏差所引起的累積誤差會增大，此外，工序前后安排順序不同，也會對精度有很大影響。例如：對于有孔的彎曲件，先彎曲后沖孔的精度比先沖孔后彎曲時孔的位置精度要高的多。3.4.工藝操作對彎曲件精度的影響 沖模的安裝、調(diào)試及熟練程度對工件精度高低是有影響的。如果安裝的不準確，不僅會使工件質(zhì)量降低，而且會造成很多廢品。另外，操作時的送料準確性及坯料定位的準確程度，都會對工

8、件形狀及尺寸精度產(chǎn)生影響。3.5.工件形狀及尺寸對精度的影響 形狀不對稱和外形尺寸較大的彎曲件彎曲的偏差會明顯增大。3.6.壓力機對工件精度的影響 在彎曲時，由于壓力機噸位大小、工作速度等不同，都會使彎曲尺寸發(fā)生變化。此外，壓力機本身精度不佳或壓力機中心與模具壓力中心不一致時，也會造成形狀和尺寸的偏差。4.彎曲件工藝分析與質(zhì)量保證在生產(chǎn)中，彎曲件常常會出現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷,達不到其精度要求，常見的質(zhì)量缺陷有以下幾個方面，現(xiàn)就其產(chǎn)生的原因及防止措施進行分析。4.1.彎曲件的形狀與尺寸不準確其產(chǎn)生的原因及防止措施主要有：4.1.1.彎曲件形狀不對稱，彎曲時彎曲力不平衡，工件在壓彎過程中產(chǎn)生偏移，應盡量

9、采用對稱彎曲成形，比如把不對稱形狀的兩件連在一起使之對稱彎曲，彎曲成形后再切開成為兩個零件。4.1.2.定位不穩(wěn)定，可改變定位形式，或者增加定位銷、定位板或?qū)дN。4.1.3.壓料不牢，應在彎曲模上增加彈性壓料裝置，以便在彎曲時能壓住坯料，防止坯料移動偏移。4.2.沖壓件底面不平由于彎曲模底部沒有采用彈頂器，或雖有彈頂器但頂料力不足，壓彎時工件與凸模底面沒有靠緊。這時可以增加彈頂器或增加頂料力。4.3.沖壓件產(chǎn)生回彈彎曲件回彈的主要原因是由于材料彈性變形引起的。板料彎曲時，在塑性變形的同時，必然伴隨有彈性變形的成分，因此成形完卸載后總變形中必然有一部分變形得到恢復，即發(fā)生回彈?；貜椀慕Y果，使彎

10、曲件的彎曲半徑和彎曲角度與模具不一致，從而損害彎曲件的質(zhì)量，影響零件的尺寸精度。影響回彈的因素很多，主要有以下幾個方面：4.3.1.材料力學性能彎曲零件的回彈值與材料屈服點s成正比，而和彈性模量E成反比。板料的表面質(zhì)量、厚度尺寸精度和平面度，對回彈都有較大影響。因此，為了減少回彈，應選擇力學性能分布較均勻、表面質(zhì)量好的板料。4.3.2.對于彎曲半徑r/t越大，變形程度越小，材料斷面中心部分會出現(xiàn)很大的彈性區(qū)，所以回彈值就越大。為了減小回彈，一般選擇小的相對彎曲半徑。4.3.3.模具工作部分尺寸在彎曲過程中， V性彎曲和U形彎曲所發(fā)生的回彈情況不同。影響V形件回彈的因素主要有：凸模圓角半徑r凸和

11、凹模肩部槽口寬度L。 r凸越大，回彈越大，對于同一種材料的相同厚度的彎曲，適當選擇r凸，有可能使回彈為零；凹模槽口寬度窄時，回彈大，但槽口也不能過寬，一般推薦：L=8t（t為板料厚度）。影響U形件回彈的因素主要有：凸模圓角半徑r凸、凹模肩部的圓角半徑R凹、凸凹模間隙和凹模槽口深度等。r凸越大，回彈越大；R凹大時，易產(chǎn)生正回彈，若較小，會出現(xiàn)負回彈，故一般應使R凹選擇得較合適：R凹=（2-3）t（t為板料厚度）。當凸、凹模間隙大于料厚時，彎曲過程中板料與凸模不能很好貼合，產(chǎn)生正回彈，當間隙小于料厚時，回彈減小，有時會出現(xiàn)負回彈，為了減小回彈，凸模與凹模之間的間隙，應比板厚小0.03mm為宜。凹模

12、槽口淺，回彈大，槽口深，回彈小，通常凹模槽口深度取H=4t。此外，可以改變凸模的角度或形狀，將凸模角度減少一個回彈角，以補償回彈獲得所要求的形狀和尺寸。4.3.4.彎曲作用力的影響一般情況下，彎曲作用力小時，回彈大，增加作用力或使校正力集中在變形部分，能減小回彈。4.4.沖壓件彎曲部位產(chǎn)生裂紋，即在彎曲部位外側(cè)產(chǎn)生裂紋。產(chǎn)生裂紋的原因及防止措施主要有。 4.4.1.凸模彎曲半徑過小，應增大凸模彎曲半徑。在彎曲過程中，材料的外層纖維受拉應力，當材料的厚度一定時，彎曲半徑r越小，則拉應力越大。當彎曲半徑r小到一定限度時，材料外層纖維應力過大，而使彎曲件外層出現(xiàn)裂紋及破裂，通常把不致使材料彎曲時發(fā)生

13、破壞與折斷時的最小彎曲半徑的極限值，稱為材料的最小彎曲半徑。在模具設計中，一般r凸=（13）t,t為材料厚度。若彎曲件的彎曲半徑為r，則凸模圓角半徑r凸=r。4.4.2零件有毛刺的一面處于彎曲外側(cè)，應把有毛刺的一面處于彎曲內(nèi)側(cè)。因為沖裁件的沖裁斷面都由光亮的切割部分（光面）和斷裂的毛刺部分（毛面）組成，彎曲時，應把毛刺部分那面處于彎曲內(nèi)側(cè)，光面處于彎曲外側(cè)。我公司生產(chǎn)的8406131/32-C0100燈罩，是一套落料模具，壓彎時分左右件，8406131的毛刺部分處于彎曲外側(cè)，8406132的毛刺部分處于彎曲的內(nèi)側(cè)，兩個零件成型后局部開裂明顯不一樣。4.4.3材料塑性差，可選用塑性較好的材料。對

14、于變形工序，在一定的強度下，塑性越好的材料，則允許材料變形的程度越大，其沖壓工藝性也越好。一般來說，鋼的含碳量越低，雜質(zhì)含量越少，則其塑性越好，并且硬度也越低，故沖壓材料一般選用低碳鋼和低合金鋼等拉延系數(shù)好的材料。4.4.4折彎線與板料的纖維方向平行，應改變落料排樣，使彎曲線與板料的纖維方向垂直或成一定角度。沖壓用金屬板料多為冷軋板，板料呈纖維狀組織。板料在橫向、縱向及厚度方向上都存在機械性能的異向性。一般鋼板在縱向（軋制方向）的塑性比在橫向（寬度方向）要高，所以彎曲線垂直于軋制方向，材料具有較大的抗拉強度，不易破裂，可采用較小的彎曲半徑。如我公司沖二的沖壓產(chǎn)品10DH39-01011/2，在

15、剪切過程中要認準纖維方向進行剪切，在壓彎成型過程中，還要使產(chǎn)品的彎曲線垂直于軋制的方向。因為該件在前期的生產(chǎn)準備試生產(chǎn)中，曾經(jīng)出現(xiàn)過同一批次的材料，同樣的加工工藝不同的成型質(zhì)量。 圖5 10DH39-010114.5在彎曲變形過程中，沖壓件表面容易劃傷，其原因及防止措施主要有：4.5.1凸凹模間隙過小，應保證合理間隙。在實際生產(chǎn)中，凸、凹模間隙可等于板料厚度，但板料本身存在厚度公差。當t1.5時，單面間隙z=t；當t>1.5時，z=t+（是板料厚度的上偏差尺寸）。彎曲凸、凹模間隙值，對零件的形狀與尺寸精度影響很大。間隙大，回彈大，彎曲零件尺寸精度很難保證，但過小的間隙值，容易劃傷零件表面

16、，同時還降低模具的壽命。一般需要反復試驗，才能取得合理的間隙值。4.5.2凹模圓角半徑過小，適當增大凹模圓角半徑。彎曲凹模R凹對彎曲力和彎曲質(zhì)量有很大影響，R凹過小，零件在沖壓過程中因擠壓容易產(chǎn)生局部變形和變薄，R凹一般取R凹=（2-6）t。4.5.3凹模圓角及內(nèi)壁的粗糙度低，提高凹模圓角及內(nèi)壁的粗糙度。彎曲凹模的表面粗糙度要求較高，一般要Ra0.8,應將加工時留下的刀痕去除，在淬火后仔細精修及拋光，尤其是圓角與內(nèi)壁相切部分要很好地過渡。4.5.4材料表面質(zhì)量不好，或工作表面附著硬質(zhì)微粒。這時，一般會選擇表面質(zhì)量好的材料，清除工作部分表面臟物。4.5.5彎曲零件出現(xiàn)翹曲。這個問題主要是由于材料在彎曲變形時，中性層內(nèi)外變化不一致及拉伸與收縮量不一致引起的。一般會采取將事先算