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五金模具的精加工控制分析

作者:ad  日期:3/31/2017 4:24:28 PM

 冲压成形发生塑性变形,同时也发生了弹性变形。成形负荷卸载后,零件便会产生一定回弹。回弹是在板料成形后,成形件从模具中取出后必定会产生的变形,会影响零件最终形状。回弹量大小直接影响工件的几何精度,同样也是工艺中很难克服的成形缺陷。

冲压件回弹的影响因素

  1) 材料性能 不同强度的冲压件,从普通板材到高强板,不同板材有着不同的屈服强度,板材的屈服强度越高,就越容易出现回弹现象。厚板料零件的材料一般采用热轧碳素钢板或热轧低合金高强度钢板。与冷轧薄板料相比,热轧厚板料的表面质量差、厚度公差大、材料力学性能不稳定,并且材料的延伸率较低.。

回弹前后应力变化


  2)材料厚度  在成形过程中,板料厚度对弯曲性能有很大影响,随着板料厚度增加,回弹现象会逐渐减少,这是因为随着板料厚度增加,参与塑性变形材料增加,进而弹性回复变形也增加,因此,回弹变小。

板料界面的切向应力


   随着厚板料零件材料强度级别的不断提高,回弹所造成零件尺寸精度的问题越来越严重,模具设计和后期的工艺调试都要求对零件回弹的性质及大小有所了解,以便采取相应的对策和补救方案。


  对于厚板料零件,其弯曲半径与板厚之比一般都很小,板厚方向的应力及其应力变化不容忽视.。


  3)零件形状 不同形状零件回弹差异很大,形状复杂的零件一般都会增加一序整形,防止成形不到位出现回弹现象,而更有一部分特殊形状零件比较容易出现回弹现象,如U形零部件,在分析成形过程中,必须考虑回弹补偿事宜。


  4)弯曲中心角 弯曲中心角的值越大就表示回弹累积值越大,这样就会造成严重的回弹现象,冲压件形变的长度随着弯曲中心角的增大而增大。


  5)模具间隙配合情况 模具在设计时就要在相对工作部分留有一倍料厚的间隙,在间隙中容纳产品。为实现材料更好的流动,在模具加工完毕后要对模具的局部进行研配。尤其是弯曲模具,工作部位的间隙越大导致的回弹也就越大,如果板料厚度的误差允许范围越大,则回弹也会越大,也会使模具的间隙不能得到很好的确定。


  6)相对弯曲半径 相对弯曲半径的值与回弹值成正比,所以冲压件的曲率越大则越不容易弯曲成形。


  7)成形工艺 成形工艺是制约其回弹值的一个重要方面,一般来说,校正弯曲的回弹效果比自由弯曲要好。如果在同一批冲压件的生产中要达到同样的加工效果,校正弯曲比自由弯曲所需要的弯曲力要大很多,所以如果两种方式采用一样的弯曲力,则最后达到的效果也不同。校正弯曲时所需要的校正力越大冲压件的回弹越小,矫正弯曲力会使变形区内外侧纤维都被拉长,达到成型效果。在弯曲力卸载后,内外侧的纤维都会缩短,但是内外侧的回弹方向相反,使冲压件向外的回弹能够得到一定程度的缓解。

 冲压回弹的解决措施    

  1)产品设计 首先,材料方面,在满足产品的要求的前提下,要选择屈服度小的材料或者也可以适当的增加材料的厚度。其次,冲压件形状的设计,冲压件的形状其回弹也有很重要的影响,形状弯曲的复杂冲压件在一次弯曲中,由于各个方向的应力情况复杂,还存在着摩擦力等其他因素,回弹消除是十分困难的,所以在产品的形状设计时,对于复杂的冲压件可以采用几个部件组合的形式,解决回弹问题。


  还有可以设置防回弹筋,也能有效地解决回弹缺陷,在满足冲压件要求的前提下根据产品要求和回弹量要求增加设置防回弹筋,可以改变产品形状。最后,也可以通过减小弯曲部分R角的值来解决回弹缺陷。


   2)工艺设计 首先,模具设计预成形工序,增加预成形工序可以使一次性成形的冲压件分布在不同的工序中完成,可以在一定程度上消除成形过程中的内应力,从而解决回弹缺陷。其次,减小凹凸模具间隙,可以将其调整在一倍料厚左右,使材料与模具的贴合度达到最大,同时对模具进行硬化处理,也可有效地减少冲压件拉毛现象,减小对模具的磨损。

  

  还有对产品进行整形,如果产品的设计不能随意更改,就可以在最后对冲压件进行整形加工,这也是最后的办法。最后,还有一些其他的方法解决回弹缺陷,如使用液压冲压设备,凸模设置页脚等,都可以在一定程度上解决回弹缺陷。


  3)零件压边力 压边力冲压成形过程是一项重要的工艺措施,通过不断优化压边力,可以调整材料流动方向,改善材料内部应力分布。压边力增大可以使零件拉延更加充分,特别是零件侧壁与R角位置,如果成形充分,会使内外应力差减少,从而使回弹减小。


  4)拉延筋 拉延筋在当今工艺中应用较为广泛,合理的设置拉延的位置,能够有效地改变材料流动方向及有效分配压料面上的进料阻力,从而提高材料成形性,在容易出现回弹的零件上设置拉延筋,会使零件成形更充分,应力分布更均匀,从而回弹减小。


钣金冲压回弹补偿设计~


回弹模拟影响因素


弯曲回弹~

弯曲回弹的解决措施

  1)校正弯曲 校正弯曲力将使冲压力集中在弯曲变形区,迫使内层金属受挤压,被校正后,内外层都被伸长,卸载后挤压两区的回弹趋势相抵可以减小回弹。


  2)热处理 在弯曲前进行退火,降低其硬度和屈服应力可减小回弹,同时也降低了弯曲力,弯曲后再淬硬。


  3)过度弯曲 弯曲生产中,由于弹性恢复,板料的变形角度及半径会变大,可以采用板料变形程度超出理论变形程度的方式来减小回弹。


  4)热弯 采用加热弯曲,选择合适温度,材料有足够的时间软化,可以减小回弹量。


  5)拉弯 该方法是在板料弯曲的同时施加切向拉力,改变板料内部的应力状态和分布情况,让整个断面处于塑性拉伸变形范围内,这些卸载后,内外层的回弹趋势相互抵消,减小了回弹。


  6)局部压缩 局部压缩工艺是通过减薄外侧板料的厚度来增加外侧板料的长度,使内外层的回弹趋势相互抵消。


  7)多次弯曲 将弯曲成形分成多次来进行,以消除回弹。


  8)内侧圆角钝化 从弯曲部位的内侧进行压缩,以消除回弹。当板形U形弯曲时,由于两侧对称弯曲,采用这种方法效果比较好。


  9)变整体拉延成为部分弯曲成形 将零件一部分采用弯曲成形后再通过拉延成形以减少回弹。这种方法对二维形状简单的产品有效。


  10)控制残余应力 拉延时在工具的表面增加局部的凸包形状,在后道工序时再消除增加的形状,使材料内的残余应力平衡发生变化,以消除回弹。


  11)负回弹 在加工工具表面时,设法使板料产生负向回弹。上模返回后,制件通过回弹而达到要求的形状。


  12)电磁法 利用电磁脉冲冲击材料表面,可以纠正由于回弹造成的形状和尺寸误差


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