改善沖壓件局部變薄的方案摸索

陜西寶光真空電器股份有限公司（寶雞 721006）喬春慧 張 龍 曲榮勝

圖1所示零件材料為δ=2.5mm的無氧銅板，圖樣要求底部圓角（位置1處）最薄點厚度不小于2.1mm。在完成翻邊工序后，我們對零件進行了剖切，發(fā)現(xiàn)底部材料厚度2.36mm，有輕微變薄，而底部圓角部位變薄明顯，最薄處僅為1.9mm，不能滿足圖樣要求。

圖1

1.原因分析

圖1所示工件的加工工藝為：先由坯料引深成圖2形狀，再進行翻邊工序，完成成形加工。坯料拉深時，凸緣部分是主要變形區(qū)，受徑向拉應力，切向壓應力作用，這兩種應力使坯料產生塑性變形，并向中心移動逐漸進入凸模與凹模所形成的間隙里，最終形成筒形側壁（見圖3）。徑向拉伸使凸緣材料變薄，切向壓縮使凸緣厚度增加，越靠近凸緣外側，徑向拉應力越小，切向壓應力越大，使凸緣外側厚度增加。凹模圓角部分為過渡區(qū)，材料變形較為復雜，除切向受壓，徑向受拉外，還承受到凹模圓角的壓力和彎曲作用而產生壓應力，材料通過凹模圓角后，受到單向拉應力作用，料厚變薄，但由于凸緣上材料在流動時增厚，所以筒壁上靠近凹模圓角部位材料變厚而靠近凸模圓角部位變薄。底部材料受兩向拉應力，厚度略有變薄。而底部圓角部分，承受徑向拉應力和切向拉應力的作用，同時，在厚度方向由于凸模的壓力和彎曲作用，又受壓應力的作用。而且其加工硬化程度最低，強度提高最少，因而材料變薄最多。

圖2

圖3

因此，在引深工序，材料變薄最嚴重的部位就是底部圓角部位及此圓角稍下位置。

在翻邊工序，為保證工件底面平面度0.1mm及工件高度H，我們在模具裝配時要求推塊與凸模、凸凹模與打塊必須保證高度差H－2.5（mm）。當工件進入凹模但凸模端面尚未與工件底面發(fā)生作用時（見圖4），若此時工件高度＜H，那么當上模繼續(xù)下行，打塊與凸模同時作用于工件底面時，底面圓角部位要受側壁拉應力和凸模壓應力的作用，變薄程度將更加嚴重；若此時工件高度＞H，上模繼續(xù)下行，工件圓角則受凸模壓應力和打塊壓應力的作用，且工件高度在由高到低的變化中，側壁多出的材料補償給了圓角部位，變薄情況將得到改善，且高度差值越大，圓角處所受壓應力越大，所得到的材料補償也越多，越有助于改善變薄狀況。

由此推斷，適度增大引深高度H1，將能改善變薄程度。

圖4

2.試驗驗證

引深高度的工藝取值H1，是根據(jù)材料厚度不變的假設按等面積法進行計算所得出的，而實際在引深工序底面圓角已出現(xiàn)了變薄現(xiàn)象。根據(jù)工件的變薄情況，我們將引深高度在理論數(shù)據(jù)的基礎上逐步增加進行試驗，當引深高度增加為理論數(shù)據(jù)的1.1倍時，翻邊后最薄點厚度為2.0mm；當引深高度增加為理論數(shù)據(jù)的1.2倍時，翻邊后最薄點厚度為2.1mm，滿足了圖樣要求；而當引深高度繼續(xù)增加，最薄點厚度不再發(fā)生變化，工件底面卻出現(xiàn)凹心狀況，平面度不能保證。

3.結語

試驗證明，增加引深高度可以達到改善底面圓角變薄程度的目的，但高度增加到一定程度，對變薄情況將不再有改善。由于沖壓件的工藝尺寸是按厚度不變的假設進行計算的，在生產中時常會出現(xiàn)實際與理論不符的情況，因此，工作中需要不斷摸索規(guī)律、積累數(shù)據(jù)，理論與實際相結合，才能更加有效地完成沖壓件的生產加工。