Stamping common defects and solutions

板料沖壓成形是一種十分重要的金屬塑性成形方法，廣泛應用于航空航天、汽車機車、電機電器、食品包裝、日用五金、建筑、包裝等工業(yè)領域。

　　在實際的沖壓生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的各種成形缺陷，嚴重影響了沖壓件的幾何精度、機械性能以及表面質量。由于與沖壓成形質量相關的工藝參數(shù)眾多，且各因素之間又相互關聯(lián)，這對現(xiàn)場的模具工程師修模、試模帶來了極大的困難和挑戰(zhàn)。本文將對沖壓成形過程中常見的三種質量缺陷：破裂、起皺和回彈現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行分析，并分別介紹了一般的解決辦法，只有找準病根，對癥下藥，才能不至于盲目修模，費時費財。

一、破裂

　　板材變薄是板材拉伸導致的結果，從工程實際的角度來看，板料的厚度減少4 %～20 %，一般都是可以接受的，然而，若減薄的太多，則不僅將削弱零件的剛度，嚴重者，甚至直接導致板料破裂，淪為廢品，因此，破裂現(xiàn)象是嚴重影響沖壓成形件質量的重要缺陷之一。

　　我們知道，在材料拉伸試驗中，隨著變形的不斷加深，材料的承載面積不斷縮減，同時其硬化效應也不斷增強，當硬化效應的增加能夠補償承載面積的縮減時，變形是穩(wěn)定的；當越過某一極限值以后，材料將首先在承載能力最薄弱的位置發(fā)生頸縮，最終被拉斷。對于板料來講，材料變形的過程與拉伸實驗是基本相同的，當應變超過某一極限值的時候將引起板材破裂。

　　根據(jù)破裂程度的不同，可將破裂分為微觀破裂和宏觀破裂兩種情況。微觀破裂指在板料中產(chǎn)生肉眼難以看清的裂紋，盡管裂紋深度很淺，但其實一部分材料已然失效。宏觀破裂是指板料中出現(xiàn)了肉眼可見的裂紋和斷裂。金屬加工微信，內容不錯，值得關注。宏觀破裂通常主要由薄板平面內的過度拉脹所造成的，而微觀破裂既可由單純的拉脹引起，也可由單純的彎曲引起，無論是微觀破裂還是宏觀破裂歸根結底都是由于材料局部拉應變過大所致。

　　破裂產(chǎn)生的場合一般有：深沖工藝中小半徑區(qū)域、凸模圓角處、側壁中心以及材料通過拉延筋進入凹模導致流動受阻的區(qū)域。

　　由于破裂是由局部區(qū)域的應變超出其極限值而導致的，因此，消除破裂現(xiàn)象應當遵循原則就是改變法向接觸力和切向摩擦力的分布，以降低破裂區(qū)域的拉應變值，工程上的做法一般有：

1、選擇合理的坯料尺寸和形狀

在板料成形過程中坯料的尺寸、形狀會影響最終的成形質量，比如在拉伸方筒時，首先采用方形坯料進行拉伸，如果出現(xiàn)破裂，可對坯料四個角進行適當大小的切角處理，則可消除破裂。

2、增加輔助工序（改變產(chǎn)品圓弧或斜度，增加整形或工藝切口）

在滿足零件功能要求的前提下，適當增大模具圓角或減小斜度可以減小材料在成形過程中的流動阻力，從而避免破裂。在板材適當?shù)牟课粵_切工藝切口，使容易破裂的區(qū)域從相鄰區(qū)域里得到材料補充，以改善該區(qū)域的變形情況，同樣也可以避免破裂的產(chǎn)生。

3、調整拉延筋參數(shù)或壓邊力

使用拉延筋雖然可以防止凸緣部位產(chǎn)生褶皺，但其副作用就是增加了材料進入凹模的流動阻力，因此，不適當?shù)睦咏顓?shù)可能會導致流動阻力過大，致使板材拉裂。

4、改善潤滑條件

沖壓成形質量與潤滑劑的關系極為重要，不良的潤滑條件或潤滑劑選擇不當都有可能導致板材拉裂。

二、起皺

　　起皺也是沖壓成形過程中一種典型的質量缺陷，直接影響產(chǎn)品表面質量，像國內的汽車外觀覆蓋件成形質量差，很重要的一個原因就是起皺問題；更為嚴重的，有時還會出現(xiàn)起皺再被模具熨平現(xiàn)象，損傷工件甚至劃傷模具，給生產(chǎn)帶來極大的損失。

　　起皺產(chǎn)生原因與破裂產(chǎn)生原因相反，是由于局部壓應力過大引起板料厚度方向的失穩(wěn)所致。這種失穩(wěn)形式稱為壓縮失穩(wěn)。起皺發(fā)生時，皺紋的走向與壓應力垂直，但不能簡單認為任何起皺都是壓應力引起的。

　　在板料沖壓成形時產(chǎn)生的起皺是各種各樣的，按產(chǎn)生原因不同可分為材料堆積起皺和失穩(wěn)起皺，材料堆積起皺是由于進入凹模腔內的材料過多而導致的起皺；而失穩(wěn)起皺則是指由于板料厚度方向的約束力弱的壓縮凸緣失穩(wěn)和在不均勻的拉伸部位失穩(wěn)而產(chǎn)生的皺紋。起皺雖然不像拉裂那樣削弱零件的強度和剛度，但它影響零件的精度和美觀。如果在中間工序發(fā)生起皺還可能影響下一道工序的正常進行。

　　材料局部壓應力過大時容易導致起皺，特別是當材料處于拉-壓兩種應力狀態(tài)作用下的時候，因此消除起皺的處理原則是準確預測材料的流動情況并增加起皺處的法向接觸力，工程上的做法一般有：

1、增大壓邊力

壓邊力可增加材料進入凹模的流動阻力，可以緩解凸緣邊緣的起皺現(xiàn)象。

2、增加拉深筋數(shù)量或者增加高度

拉延筋分圓筋、方筋、拉延欄，進料阻力依次增大，使用何種拉延筋需要從多方面進行考慮，如制件拉延深度、材料性能、產(chǎn)品形狀等。合理的設置拉延筋，科學控制進料阻力，改變材料內部應力狀態(tài)，調整材料流動方向，可以有效地改善起皺缺陷。

3、修改產(chǎn)品和模具形狀以吸收多余材料

附表：板材沖壓成形缺陷及解決辦法