汽车市场竞争激烈,冲压件质量缺陷控制至关重要

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如今汽车行业竞争加剧,客户挑选车辆时不再只看价格,更加看重车辆的性能和做工。冲压作为汽车制造四大关键环节的第一步,冲压零件的优劣不仅关系到车身的外观,还会削弱零件的防锈能力以及产品的耐用程度,所以必须严格把控冲压零件的瑕疵问题。

冲压零件成型时常遇的毛病包括褶皱、断裂、弹回,以及表面状况不良,具体表现为凹陷、错移和撞击等瑕疵。这些问题占冲压件质量改进的绝大部分,模具的持续调整和修复导致其使用期限缩短,设备闲置时长大幅上升,零件返修乃至报废情形增多导致制造费用上升,所以研究冲压件主要瑕疵的成因及对策,对提升产品成型水准和生产效能具有显著的实际意义。

起皱和叠料

板料厚度与平面尺寸悬殊,导致厚度方向稳定性差,平面应力增大时,厚度方向就会失去平衡,进而引发波纹状变形,具体情况参见图1。

图1 起皱缺陷

起皱产生的原因

⑴材料堆积起皱,进入凹模腔内材料过多,产生起皱。

板料厚度方向约束力不足,压缩凸缘会因此失去稳定而产生褶皱;不均匀的拉深区域容易受到不均衡的力,受力不均也会引发失稳并导致褶皱出现。

制件R 角偏大,致使拉深时凸模难以夹持材料,材料移动过速,最终引发起皱现象。

制件中的压料筋布置不恰当,或者压料筋的尺寸偏小,无法有效控制材料的快速移动。

产品某些部位应当设置吸皱筋却未设置,或者设置的吸皱筋尺寸不足,因此造成制件在拉伸成型时出现褶皱现象。

模腔与模台之间的空隙太宽,致使工件在拉伸阶段模具无法夹紧材料,因而出现褶皱现象。

起皱的解决方法

产品构思环节:首先,审视初始产品构造方案的妥当性,其次,防止产品呈现马蹄形轮廓,再者,针对产品易产生褶皱的区域,设置加强筋等结构。

在冲压制作环节,需要科学规划流程步骤,审视接触区域与延伸补偿区域的适宜性,核实延伸用坯料、施压力度及局部材料变形状态的恰当性,通过设置内部筋条来缓解褶皱现象,或者提升施压力量,变更延伸筋装置、冲压走向,增设成型步骤,增大板材厚度,调整制品及工艺构造以消解过剩材料。

材料选择上,要确保产品符合性能要求,针对那些容易产生褶皱的部件,应选用延展性更佳的材质,以提升整体质量。

解决起皱问题通常要注意两个关键点,首先,要保证在拉深时模具能牢牢夹住工件,其次,要控制材料移动得既不快也不慢,速度要适中:如果材料移动太快,可能会引起工件出现褶皱;如果材料移动太慢,又可能导致工件发生破裂。

开裂

材料在拉深时出现破损,是因为其承受的变形量超出了本身能够适应的范围,导致结构失去稳定,具体情况参见图2。

图2 裂开缺陷

冲压零件出现断裂是成型过程中常见的质量问题,这种损伤会削弱零件的承载能力,缩减物件的使用期限,一旦发现此类损伤,通常需要将其作废,由此造成生产效能下降,并导致制造成本上升,所以必须在生产初期做好防范措施,同时也要在问题发生后迅速采取补救措施,这两方面都显得非常紧迫且至关重要。

开裂产生的原因

产品在抗拉强度不够时会出现断裂现象,特别是在凸模和凹模的圆角部位,由于局部承受的力太大,导致破裂。

材料变形程度不够导致的断裂,在鼓形变形过程中,会出现在凸模顶端附近发生断裂,或者凸缘部分材料过度变形流入过多而引发的断裂。

时效裂纹指的是,在加工难度大的部位,制造时材料会变硬,变硬的同时会出现变脆的情况,再加上成形后留下的内应力影响,会导致工件开裂。

汽车冲压件质量缺陷控制技术_冲压加工质量控制与故障检修_冲压件起皱开裂回弹缺陷解决方法

材料在塑形过程中,经过拉深和弯曲,再反向弯曲时容易发生断裂,这种情况常常出现在凸缘部位或者模口边缘。

条状缝隙,源于材质之中夹杂异物所致的断裂,通常沿着板材延展路径分布。

开裂的解决方法

⑴材料方面:采用拉延性能较好的材料。

提升适应能力,首先确定适宜的原料规格和形态,其次优化拉延筋的设定值,再者引入辅助操作例如开孔,同时优化润滑状态,另外修正工艺辅助区域,最后调整施压力度。

回弹

零件在冲压成型之后,由于成型力消失,材料会出现局部或者整体的形状改变,具体情况可以参考图3。

图3 回弹缺陷及应力应变

解决回弹问题的方式:因为导致回弹的原因众多,例如材质、受力情况、模具状况等,所以在实际制造环节中往往难以处理。

材料在弹性区间表现,若屈服强度数值大,弹性系数值高,那么加工时强化程度显著,弯曲后恢复形变也明显;如果这些指标偏低,那么抵抗弹性形变的效果更好,恢复的数值也较小。现阶段,处理回弹问题通常采用以下几种措施。

补偿方法基于以下原理,通过预先在模具上设置倾斜角度,来抵消工件弯曲后的形状变化,这个角度大小参考实际回弹数值,并结合经验与计算机辅助工程分析确定,目的是使最终产品符合预期形状要求

拉弯工艺,通过在板料弯曲过程中施加牵引力,能够调整图2所示开裂缺陷板料内部的应力状况与分布,促使应力分布趋于均匀,从而降低回弹程度。

⑶采用成形性较好的材料。

表面质量缺陷

压件表层瑕疵主要有撞击纹、滑动纹、凹陷、隐坑、形变等,见图四。对外壳部件而言,外壳面出现的瑕疵是不可接受的。

图4 表面质量缺陷

产生原因

接触模具时板料和应力集中部位摩擦,导致表面出现划痕,这是冲击线和滑移线形成的原因。制件变形不足时,局部材料应变小,外力消失后会出现塌陷、暗坑和表面扭曲等缺陷。

解决方法

去除波纹线,能够通过调整成型圆角、凹模圆角,加大拉伸深度,变换压料面等途径来实现。

去除滑移线,能够通过调整物件构造使其对称,或者增强对抗力等手段。

要解决凹陷和表面变形问题,需要明确部件在形变部位应力变化的程度,力求使产品塑性变形分布均衡;此外,还可以采用增加抗力等方法,并提升局部成型时的形变程度。

结束语

当发现物件存在瑕疵,应当首先探究其形成的根本原因。针对具体情况展开细致研究,拟定能够有效实施的改进措施。另外,方案执行时必须详细记录进展情况,把突出的关键问题通报给前期团队,落实预防再次出现的措施;在SE环节,参考过去冲压件制作的实践,借助产品外观的改进和调整,防止麻烦的发生,压缩完成时间,确保冲压制造顺利推进,增强制造效能。