如何防止深拉延零件产生起皱？

更新日期：2024年5月6日

在拉伸冲压中，凸模将金属板材毛坯压入凹模型腔，以成形出具有轮廓的零件。若零件深度至少为其直径的一半，则该零件属于深拉延；否则，归类为普通冲压件。

无褶皱金属板材零件的特写

拉伸冲压是生产各类五金零部件的广泛应用的工艺。根据零件的复杂程度，深拉延可能需要一次或多次拉延工序才能获得最终几何形状。

深拉延中常见的缺陷是钣金起皱，通常发生在零件侧壁或法兰区域。成形过程中，毛坯法兰承受径向拉应力与切向压应力，可能引发起皱。合理设计拉延系统与模具可有效防止该问题。

导致深拉延零件起皱的因素包括：

其他变量，如模具温度和板料金属合金，也会影响拉深过程。其中任何一个变量的变化都可能增加深拉延零件起皱或开裂的风险。

顾名思义，压边圈在冲头将金属推入型腔时，将板料边缘紧压在模具表面上。材料变形为所需形状，而不是被拖入，这有助于控制材料流动。

然而，如果压边圈未能足够牢固地夹持板料边缘，杯壁可能会撕裂。压边圈通过在其自身与板料之间产生摩擦来实现受控滑动。压边力可通过压力反馈液压施加，使用空气或氮气缓冲垫，或通过CNC液压缓冲器施加。

更大的型腔深度意味着必须拉入更多的坯料，从而增加侧壁和法兰起皱的风险。最大深度是起皱与开裂之间的权衡——在生产中两者均不可接受。

凸模和凹模边缘的圆角半径决定了坯料如何流入型腔。过大的圆角半径可能导致侧壁起皱，而过小的圆角半径则会产生高应力，可能撕裂坯料。

为防止深拉延零件起皱，请使用经过适当调校的压边圈。
控制深拉延零件起皱的最简单方法是使用压边圈。在大多数深拉延操作中，您会在整个冲程中施加恒定的压边力。

话虽如此，可变压边力已展现出实际成效——气动或液压压边圈可随滑块行程线性调节压力。这种方法能进一步扩大允许的型腔深度。

数控模垫可在拉延过程中提供可变压力曲线。先以较高的初始力固定材料，再随零件成形逐步卸力——这有助于在早期阶段控制变形。

压边垫先释放以允许材料流入型腔，随后逐渐增大拾取力以促进拉伸区域的应变硬化。数控模垫可在有效增加拉延深度的同时，抑制起皱与开裂。

深拉延零件防起皱：型腔设计考量
您可以优化冲头和型腔几何形状，以降低起皱风险。将法兰圆角半径设定为刚好足以避免开裂的大小，这能最大程度地减少起皱的可能性。此外，简化零件几何形状并减少不对称性也有帮助。多步拉延顺序能让您更好地控制过程，减少起皱问题。

毛坯几何形状同样重要——修剪多余材料可降低起皱趋势。钣金具有轧制方向，因此应力会随模具方向和轧制方向的对齐情况而变化。对于不对称零件，您可以调整复合拉延和深拉延顺序，以尽量减少轧制方向引起的应力。

高压缩应力、薄料厚、润滑不良、压边力不足、模具边缘尖锐以及材料规格过硬都可能导致起皱。控制这些变量可确保拉延过程清洁，零件尺寸在公差范围内。