拉深后切邊零件的工藝性分析與成形

摘 要：本文通過對實踐中遇到的寬凸緣矩形拉深零件的切邊工藝性進行分析及改進，對其成形過程中出現(xiàn)的主要問題給出解決方案，為讀者提供參考，為此類零件的加工積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：切邊；工藝性

1 引言

冷沖壓是金屬加工領(lǐng)域中一種實現(xiàn)少切削或無切削加工的先進工藝。冷沖壓工藝與其它加工工藝相比，具有生產(chǎn)效率高，材料利用率高、成本低、零件互換性好等優(yōu)點，更適合現(xiàn)代大批量生產(chǎn)要求。

平板拉深在沖壓成形領(lǐng)域占有相當(dāng)大的比例，能成形各種復(fù)雜形狀的薄壁零件。加工尺寸范圍也很廣泛，因此，在汽車、飛機、家用電器、儀表、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中拉深工藝具有很重要作用。寬凸緣拉深是拉深的一種形式，與其配合的后續(xù)工序一般是切邊，以制成各種所需形狀。

近年來，隨著機械制造業(yè)的迅速發(fā)展，此類工藝的實踐也越來越多，因此，對特殊零件成形過程的不斷總結(jié)，有其重要意義。

其中寬凸緣矩形零件是典型零件，在工作實踐中曾有遇到，其切邊時出現(xiàn)了口部參差不齊問題，合格率一度很低，只有50%左右，經(jīng)過對零件進行工藝性優(yōu)化改進，合格率提高到100%以上，解決了生產(chǎn)率低的問題。

2 零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

零件“蓋”是有四處寬凸緣的矩形盒體，整體成形。壁厚0.8毫米，材料為鋁合金，零件內(nèi)腔50×51mm、深度7.5mm、孔距等均有+0.3mm的公差要求。該零件所屬產(chǎn)品是消耗性用品，生產(chǎn)批量大。

3 生產(chǎn)中的問題及分析

蓋是帶四處凸緣但大部分又無法蘭沿的方形盒體，拉深成形。沖孔切邊后，零件口部無凸緣處參差不齊，形成如圖所示缺陷，零件失去屏蔽功能報廢。缺陷產(chǎn)生的根源正是其結(jié)構(gòu)的這一特殊性。

口部無凸緣處鋸齒狀缺陷

零件四周不允許存在法蘭沿，但局部又有四處凸緣，所以第一道拉深成形后，周邊必須有寬凸緣，稱為寬凸緣拉深，再切去多余部分。凸緣與四壁過渡部分圓角最初為R=1，不利于切邊成形，優(yōu)化零件設(shè)計后，將此圓角最小化為R=0.3，拉深后增加整形工序。擬制工藝方案為：落圓形毛坯→拉深→整形→切邊。但因料厚及R角不可能整形為零等原因，不能達到理想中的尖角狀態(tài)，致沖孔切邊后零件四周壁端面無凸緣部分成為刃口狀，工藝性很差，容易產(chǎn)生參差不齊。（見下圖）

按這一流程，在實際生產(chǎn)中，零件最初廢品率大于50%，經(jīng)過對各工序模具特別是切邊模的不斷完善修整，包括整修凸、凹模刃口部分粗造度；凹模刃口部分嘗試修出微小R，以讓出實際狀態(tài)中的R0.3等等，合格率提高到約70%，但廢品率還是偏高，成為該產(chǎn)品生產(chǎn)中的主要瓶頸之一。對產(chǎn)生30%廢品率的原因進行分析，主要還是零件工藝性很差，沖孔切邊后口部為刃口狀，受多種因素影響，容易造成參差不齊；

而且，隨著模具的磨損，特別是沖孔切邊模磨損，廢品率還會有所提高。一般情況下，沖切模為切斷，而此零件結(jié)構(gòu)造成零件切邊時完全是擠斷。沖孔切邊模在使用一段時間后，因間隙變大，擠斷后零件刃口部位也會參差不齊導(dǎo)致零件報廢，模具因此也不能再繼續(xù)使用；而且在切邊模備份模具的制造裝配中工人技術(shù)素質(zhì)要求比較高，且制造困難，比如，凹模刃口部分修出微小R不好掌握，嚴格地間隙要求對模具加工人員、裝配人員要求很高，使該模具的制造成為難題。此種要求導(dǎo)致模具質(zhì)量較難控制，稍有偏差，模具就無法試出合格零件投入使用；

第三，該零件結(jié)構(gòu)在沖孔切邊時也會受到原材料性能影響，零件成形率受每批材料理化參數(shù)微小變化的影響很大；

第四，四周壁端面成為刃口狀，在此道工序后的每步操作中都需要小心注意，否則可能造成刃口部分損傷形成新的廢品。

4解決方法

由以上分析，保證該零件大批量正常生產(chǎn)中的一個關(guān)鍵在沖孔切邊工序，從零件工藝性考慮，如果能在不影響使用的前提下，在零件四周無法蘭沿處留1mm左右的微小凸緣，改擠斷為切斷，零件的工藝性會大大改善，也會徹底消除口部參差不齊造成的報廢問題；其次，模具制造容易，模具壽命也會大大提高。

但此零件使用環(huán)境要求較高，周圍元器件密布，空間狹小，考慮裝配關(guān)系、零件美觀性等因素，相關(guān)人員不同意按此方案更改。為提高合格率，決定根據(jù)現(xiàn)場實際裝配情況，做出實驗件試裝配。

5方案實施

在總裝車間裝配現(xiàn)場了解零件裝配情況。因為受整機產(chǎn)品外形尺寸的限制，裝配的零部、件，元器件密集，此零件裝配位置及與周圍其它元器件、零件之間空隙狹小，最大處只有約0.5mm左右縫隙，雖然縫隙小，但工藝提出的零件帶微小凸緣的裝配卻存在一定的可能性，具有一定的可行性。遂采取如下實驗步驟：

（1）線切割做出帶微小凸緣試裝件，凸緣分別為0.4、0.3、0.2mm。整機試裝，相關(guān)人員現(xiàn)場觀看裝配效果后，對結(jié)果比較滿意，認為試裝件符合裝配要求、外形美觀，如果模具能將凸緣最小化，效果會更好。

（2）根據(jù)試裝情況，兼顧使用性及工藝性、美觀性，沖模切斷實際需要量，將凸緣高度定為0.3mm，并據(jù)此修改沖孔切邊模具。

（3）模具按要求修改好后，再重新實驗，沖孔切邊時采用酒精潤滑，蓋口部參差不齊問題徹底解決，零件美觀，符合實際使用要求。

6 結(jié)束語

通過上述寬凸緣矩形零件切邊時口部參差不齊問題工藝改進的分析得出，如果掌握沖切的主要規(guī)律、特點，改進、優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)，消除零件設(shè)計缺陷，提高其工藝性，是可以將此類零件合格率提高到預(yù)期目標(biāo)的。由此大大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，收到良好的經(jīng)濟效果。