金属冲压拉深成型工艺的探究

金属冲压拉深成型工艺的探究

【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。本文从模具的结构、生产工艺方面阐述了金属冲压拉深成型工艺，力图通过改善冲压工艺，提高产品质量。

【关键词】金属；冲压拉深；成型工艺；产品质量

冲压件的生产在我国的工业生产中占有很重要的地位，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、拉深加工制成各类容器或装饰件占当今制造产业相当大的比例，生产过程常碰到的技术问题也引起了业界的普遍重视。

1.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。

2.冲压拉深模具设计时应考虑的问题

金属冲压拉深成型工艺，在冲压、拉深过程中常见的主要缺陷是圆角缺陷和侧壁冲压褶皱，可以通过模具设计的细节来避免。

2.1修正曲率，防止圆角缺陷

冲压拉深模具设计不合理，压边力过小或过大都会引起冲压不当。如果压边力过小，金属不容易变形；反之，如果压边力过大，金属流动不均匀。凹部压边力小，金属流动缓慢，就会产生褶皱；凸缘部位受压边力相对较大，金属流动快，表面发亮，进一步严重就会产生破裂。调整压边力是避免冲压不当的基本出发点，

可以通过调整拉深力来调整压边力。最基本的方法是：在凹陷部位增大局部曲率，增大压边力，促使金属流动加快；反之一样，在凸缘部位减小局部曲率，减少压边力，防止破裂。

2.2修磨模具，防止侧壁冲压褶皱

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，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，这是材料流动不畅的信号，应当重点防止。解决办法是：合理修磨模具，改善凸模圆角半径及过渡面角度，减少材料流动阻力，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，产品上就会有明显的改变，因此一般都放在试验阶段处理。

3.改善冲压工艺，提高产品质量

3.1合适的润滑油是保证拉深加工质量的关键

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

3.2控制毛坯尺寸是保证拉深质量的主要手段

在试拉深阶段，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，让形状最有利于变速，并将其限制在最小尺寸，这样才能尽可能地减小干扰，同时也节约原材料。如果拉深率过于严苛，产生破裂的可能性会增加。毛坯越大，成型条件就会变坏；反之，毛坯越小，成型条件会变好。因此，为保证质量，将毛坯减小到最小限度是必要的，必须做好这个基础工作。

3.3控制安全变形率是提高产品质量的核心

第一，产品合格率离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。

另外，重视模具精确定位对产品质量和稳定性的影响，并精心设计模具的导向装置，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。

4.结束语

综上所述，只有改善冲压工艺，合理选择金属冲压拉深模具的材料，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，不断对设备进行定期维修、妥善保管，使其具有足够的精度和刚度，才能最终提高产品质量。

【参考文献】

［１］徐刚,鲁洁,黄才元.金属板材冲压成形技术与装备的现状与发展[J].锻压装备与制造技术,2004,(4).

［２］曹晓卿.冲压过程质量分析系统[J].系统辩证学学报,2000,(4).

［３］苏海龙.冲压成型材料综述[J].价值工程,2010,(1).