薄壁金属冲压拉深成型工艺的探讨

薄壁金属冲压拉深成型工艺的探讨

高明

高明

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江150066

摘要：现如今，随着科学及机械技术的不断提高，对冲压拉深产品质量的要求也越来越高，冲压拉深工艺也随之得到很好的发展。结合工作实际，对薄壁金属冲压拉深成型工艺做进一步研究。

关键词：金属；冲压件；结构；工艺

冲压件的生产在我国的工业生产中占有很重要的地位，对板材、带材、管材和型材等通过冲床和模具等机械施加外力，冲压拉深工艺更是现代机械加工较普遍的方法。用金属进行冷冲压，使之产生塑性变形或者分离，拉深加工制成得到所需形状和尺寸的工件。冲压件与铸件、锻件相比，可以冲压出其他方法很难加工的筋、肋、翻边，具有薄、匀、轻、强的优点。

1冲压件的结构介绍

冲压件一般是通过在材料（如钢板）上冲出所需要的孔和型面得到的，误差在通用的或者企业自定的公差之内，孔和型面是冲压件的要素。冲压件的需求，冲压件上的孔可以分为三类：安装孔、定位孔、工艺孔。方孔与方形的标准件相配合，圆孔和长孔与螺栓等标准件配合，表面形状成一标准圆形的孔就是圆孔，在安装配件时没有调节余量，长孔的外形被设计成由一个正方形和两个半圆组成，从而能够使配件准确而方便的安装在车身上。工艺孔包括为了方便安装配件时故意留下的缺口，为了造型和减轻冲压件重量而设计的缺口、为了成型性不得不设计出的缺口等，大小不一，工艺孔一般由目的、造型和冲压工艺决定。

2金属冲压拉深模具的材料

金属冲压产品可以分为容器成型、平面成型、既是容器也是整体造型美观的装饰件这三大类。第一类需对金属进行冷冲压拉深，并要保证容器密闭性好、无泄漏、安全可靠等；第二类成型难度较小，模具制造工艺简单；第三类具有装饰和美化产品的功能。由于第三类产品兼顾前两类的功能，故给制造提出了更高的要求。第三类产品既是容器又是装饰覆盖件的金属制品，外观设计时美观大方的曲线、曲面运用较多，表面质量要求高。可以说，有70%的模具失效是由材料缺陷和热处理不当引发的，这二者是影响模具寿命的主要因素。因此，在模具的整个设计制造过程中，模具材料的选用和热处理工艺是十分重要的。冲压模具工作条件复杂，要承受冲击、振动、高压、拉深和弯扭等负荷。因挤压也会造成较高的工作温度，使模具易发生磨损、疲劳、断裂和变形，因此模具材料应比普通零件材料好。生产油箱的模具由拉深模、冷挤压模和切断模组成。拉深模具材料具有良好的抗粘附性，一定的强韧性以及较好的切削加工性能，热处理变形小，尺寸稳定性好；冷挤压模要求高的强度和硬度，高耐磨性，由于挤压时会产生较大的升温，为此还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性。所以，热处理要求严格，必须经过特定热处理工艺的处理，使其呈现良好的综合性能，满足生产的需要。

3冲压件制造过程中成型工艺的探讨

由于冲压加具有生产效率高、生产成本低、操作简单、适合大批量生产等优点，随着我国经济的腾飞和产品制造业的蓬勃发展，生产是当代金属冲压加工的重要手段，在我国现代化建设中有广阔的发展前景。在现今的机械加工中，冲压技术也相应进入了高速发展时期，冷冲压弯曲技术在工业生产中被广泛的应用。

3.1冲压拉深模具设计时应考虑的问题

冲压拉深模具设计不合理，凹部压边力小，压边力过小或过大都会引起冲压不当如果压边力过小，金属流动缓慢，金属不容易变形。如果压边力过大，就会产生褶皱；金属流动不均匀。凸缘部位受压边力相对较大，在凸缘部位减小局部曲率，金属流动快，减少压边力，表面发亮，侧壁冲压褶皱缺陷一般出现在转角附近的侧壁部位。模具设计不当，进一步严重就会产生破裂，金属在凹模圆角附近会出现一个与拉深方向呈大约四十五度角的交叉网络，调整压边力是避免冲压不当的基本出发点，增大压边力，可以通过调整拉深力来调整压边力。促使金属流动加快，最基本的方法是合理修磨模具，减少材料流动阻力，改善凸模圆角半径及过渡面角度，缓解冲压应力作用这种办法仅需在模具上作很小的尺寸改变。

3.2合适的润滑油

润滑对拉深加工有非常重要的影响，在试制过程中选用一种自行配制的混合油进行润滑。润滑油选择不当，特别是有减薄趋势的拉深加工，会引起局部破裂与褶皱，不仅能提高润滑油的渗透性，必须通过润滑来加快冲压材料与模具之问的滑动，减少金属流动，还可保证冲压件表面质量以抑制减薄的速度，合适的润滑油在保证产品质量方面起到了至关重要的作，防止温度升高。

3.3控制毛坯尺寸

在试拉深阶段.拉深率过于严苛，决定毛坯形状、尺寸是重要的工作之一。为此，必须将材料毛坯中对产品有影响的地方全部清除，毛坯越大，让形状最有利于变速，产生破裂的可能性会增加。为保证质量，并将其限制在最小尺寸，成型条件会变好。毛坯越小，成型条件就会变坏，这样才能尽可能地减小干扰，将毛坯减小到最小限度是必要的，同时也节约原材料，必须做好这个基础工作。

3.4控制安全变形率是提高产品质量的核心

第一，产品合格率是降低成本的重要因素。不论采用什么成型技术，首先应考虑综合成本，其次是考虑工作人员的操作技能。由于减少工序既可减少材料的浪费，也可减少工件表面被拉伤的可能，还可减少定位造成的误差和多次退火造成的氧化现象，所以尽量减少工艺是研究金属冲压拉深成型的一个主攻方向。第二，提高模具制作粗糙度要求。充分保证金属在冷冲压过程中有较好的流动性，对防止拉裂这个主要缺陷有积极意义。提高凸模和凹模表面粗糙度要求，可以提高金属流动性，虽然会增加成本，但也是必要的。第三，提高模具制作精度要求。模具制作精度包括模具加工精度、模具间隙控制、模具的表面硬化处理技术以及模具对金属弹性回复性的适应等。金属冲压拉深成型将多次成形工艺压缩为一次成型，所以模具制造精度直接影响到产品质量。为控制安全变形率，防止拉伤和褶皱现象产生，会增加模具制作成本，但这是非常必要的。产品合格率是降低成本的重要因素，提高模具制作精度要求。不论采用什么成型技术，模具制作精度包括模具加工精度，首先应考虑成本。其次是考虑工怍人员的操作技能。为控制安全变形率，由于减少工序既可减少加工材料的浪费。可以说冲压模具精度直接影响冲压件的产品质量，对减少工件表面拉伤和褶皱的产生，避免因定位造成的精度误差和因多次退火产生的氧化有直接影响。而提高模具精度，又会产生模具制造成本的增加，所以，减少加工工艺是金属冲压拉深成型加工的一个主攻方面。同时，通过提高模具制做精度，重视模具精确定位对产品质量和稳定性的影响。充分保证金属在冷冲压过程中有较好的流动，并精心设计模具的导向装置，对防止拉裂这个主要缺陷有积极意义。提高凸模和凹模表面粗糙度要求，可以说是减少模具产生故障和避免产品质量不稳定的重要因素可以提高金属流动性.虽然会增加成本.但也是必要的。

4结束语

综上所述，只有改善冲压工艺，不断对设备进行定期维修、妥善保管，合理选择金属冲压拉深模具的材料，使其具有足够的精度和刚度，控制好毛坯尺寸和安全变形率，采用正确的操作和测量方法，才能最终提高产品质量。

参考文献

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[2]王孝培，实用冲压技术手册[M]北京：机械T业出版社，2001.

[3]杜东福，冷冲压上艺及模具设计[M].长沙：湖南科学技术出版社，1999.