冲压制件翻边缺陷分析

冲压制件翻边缺陷分析

翻边是拉伸类冲压成形的基本工序之一，翻边分为内缘翻边和外缘翻边，对工件的孔进行翻边称为内缘翻边，或简称为翻孔；对工件的外缘进行翻边称为外缘翻边。本文研究翻边的主要缺陷：翻边变形、回弹等，孔类翻边的主要缺陷和整改措施。

翻边变形

1.翻边变形分析

直线翻边：翻的边部没有变形。

伸长翻边和收缩翻边：其边部分有变形，由模具取出时，其形状会发生变化，这种变化不单是角度的变化，包括其棱线在内，形状整体部将起变化。

2.棱线变化防止对策

(1)在翻边处增设加强筋，增加其刚性(如图1)。

(2)不管是伸长翻边，还是收缩翻边，设法减少残留内应力(如图2)。

翻边回弹

伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使翻边件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致，这种现象叫回弹(如图3)。

1.回弹产生的原因分析及防止措施

(1)压料器对回弹的影响。如图4所示，截面形状，翻边极易回弹，需保证压料芯图示位置“墩死”，防止制件翻边后型面不发生回弹。

(2)翻边间隙对回弹的影响。见表1。

凸凹模间隙选取原则：(间隙与材料机械性能和板厚有关)

钢板：间隙C=(1.05~1.15)t

有色金属：间隙C= (1.0~1.1)t

注：t——工件料厚

实际上精确地确定翻边间隙是相当复杂的，影响翻边间隙的因素相当多，有些因素不可控。从工序件本身的形状，翻边展开的精确程度到板料厚度公差、模具制造精度以及压力机的导

轨间隙，都对其产生影响。因此翻边间隙需要在模具调试时最后确定。为便于调整，可以参考表2取值。

(3)凸模圆角半径rp对回弹的影响。凸模圆角半径rp越大制件越容易产生回弹，模具设计时凸模圆角半径rp要同时满足如下条件：

①凸模圆角半径rp=弯曲件内侧的圆角半径r

②rp＞材料最小弯曲半径rmin。如果r＜rmin时，凸模rp≥rmin，后序需增加整形工序，整形模rp=r。

(4)凸模工作行程对翻边回弹的影响。翻边断面形状为直线时，制件末端距离凹模圆角R切点最小3mm(如图5)。

(5)翻边线变化较大时，如何保证翻边质量。一个冲压方向不能一次翻边成形时，分两次进行，但两序相接处交刀量最少40mm(如图6)。

(6)材料的力学性能。材料的力学性能越强，制件回弹越大。

(7)减少回弹的措施：

①采取适当的翻边工艺

a)采用校正翻边代替自由翻边。

b)对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点σs降低。对回弹较大的材料，必要时可采用先加热后翻边。

c)采用先拉延后整形翻边工艺，降低反弹风险。

②改进翻边零件的设计

a)尽量避免选用过大的r/t 。如有可能，在翻边区压制加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。

b)尽量选用抗拉强度小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。

③合理设计翻边模

a)对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。

b)对于软材料，其回弹角小于5°时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙。翻边拉伤

翻边拉伤主要表现为拉毛、拉裂、皱褶、压伤等形式。

1.翻边拉毛

翻边过程中拉毛的起因多数是因为模具表面的光洁度不够(包括模具工作表面的杂物干扰)，也有因为模具间隙过小造成的拉毛。

解决对策：

(1)对模具表面进行表面处理，增加表面硬度(通过淬火处理，来提高翻边镶块表面硬度)。

①翻边镶块基体材质为ICD-5、7CrSiMnMoV采用火焰淬火+自然冷却。

②翻边镶块基体材质为Cr12MoV、SKD11采用真空淬火。

(2)提高翻边镶块表面光度

①对于基体材质为MoCr铸铁或者GM241、GM246合金铸铁的采用镀钛、镀硬铬等表面处理方式。

②对于基体材质为Cr12MoV/SKD11锻件采用TD覆层、PVC、PVD等表面处理方式。

(3)翻边间隙小造成的拉毛，将翻边模凸凹模间隙调整到合适值1.05~1.1t。

2.翻边起皱

翻边起皱问题在冲压件内凹翻边时常常出现，由于板料在流动时向中间聚集造成，多余的板料没有办法释放，导致起皱甚至叠料。这类问题除了跟模具间隙有关系外，还跟冲压工艺有一定的关系，当问题发生时除了要检修模具之外，还要考虑制件的工艺是否合理，以及制件的起皱是否可以被接受。

解决对策：

(1)调整模具间隙(适当调大翻边间隙)，缓和起皱部位。

(2)在起皱部位，钳工手工造出工艺凸包，解决起皱问题。

3.翻边开裂

此类问题多数发生在带有弧度的外圆翻边，造成开裂的原因是材料来不及补偿进料；另一种是由于模具间隙不均，导致在某部位走料急剧而发生的开裂，此时需要对模具进行打修。解决对策：

(1)调整模具间隙，减缓开裂部位。

(2)钳工放大R角，调整板材的进料速度。

结论

翻边缺陷产生的主要因素是：压料芯的结构、凸凹模的间隙、模具结构设计是否合理、模具表面清洁度、模具表面光洁度、翻边镶块热处理质量等方面。在设计开发制件时，必须将以上因素全部考虑到位才能够保证制件的品质。