直接回答: 每个深拉伸项目都会遇到的八类缺陷,以及其原因和模具侧对策。
问题出在哪里,以及为什么通常要靠模具解决
拉伸杯形件会在五个可预测区域出现缺陷:口部制耳、凸缘和侧壁起皱、底部圆角拉裂、侧壁变薄,以及侧壁拉深痕。
本文档中几乎所有的解决措施都是改模具,而不是改材料。
因此,深拉伸模具首先是设计问题,其次才是生产问题;在开模前进行DFM评审,比事后修模更省钱。
来源:Balford 深拉伸技术指南, balford.net/deep-drawing/。
起皱
| 项目 | 详情 |
|---|---|
| 外观 | 侧壁或凸缘出现褶皱 |
| 常见原因 | 压边力过低;凸缘无支撑 |
| 常用对策 | 提高压边力;调整拉深圆角;增加拉延筋 |
| 产生原因 | 凸缘周长在向内拉深时必须收缩。未能进入侧壁的材料会面外失稳。 |
压边力需要平衡:过低会使凸缘起皱,过高则会阻碍材料流动,并在凹模圆角处拉裂侧壁。
拉裂和断裂
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 外观 | 在凹模圆角处或壁部开裂 |
| 常见原因 | 拉深比超过材料极限;凹模圆角过小;间隙过小;摩擦过大 |
| 常用对策 | 增加一次再拉深,放大凹模圆角,修正间隙,改善润滑 |
| 首先检查 | 对照材料的单次拉深极限检查拉深比。不锈钢约为 1.6-1.8;低碳钢为 1.8-2.0。 |
润滑不可省略:它控制凹模圆角处的摩擦,而撕裂正是从那里开始。
制耳与过度减薄
| 缺陷 | 外观 | 常见原因 | 常用对策 |
|---|---|---|---|
| 制耳 | 波浪形、扇贝状上边缘 | 板材平面各向异性 | 接受并修边;更换材料或轧制方向;调整坯料形状 |
| 过度减薄 | 圆角处壁厚过薄 | 凹模圆角过小;拉伸张力过大 | 增大凹模圆角;增加一次再拉深;退火 |
制耳正是顶部边缘需要预留修边余量的原因,这属于正常工艺设计,而不是作业粗放:拉深后的边缘不可能完全平齐。
回弹与橘皮纹
| 缺陷 | 外观 | 常见原因 | 常用对策 |
|---|---|---|---|
| 回弹 | 成形后直径或形状回弹 | 弹性回复,高强度材料更严重 | 调整模具尺寸进行补偿;二次冲压;更换材料 |
| 橘皮 | 拉伸表面呈颗粒状 | 晶粒组织粗大;拉伸过度 | 选用细晶粒材料;降低局部应变 |
回弹是模具补偿问题。试图在材料规格上解决它,通常比在模具上补偿代价更高。
拉延痕和底部开裂
| 缺陷 | 外观 | 常见原因 | 常用对策 |
|---|---|---|---|
| 拉延痕/划伤 | 侧壁纵向划痕 | 模具磨损、粘模、润滑不足 | 抛光凹模圆角;重新涂层或重新抛光模具;复核润滑剂 |
| 底部开裂 | 底部横向开裂 | 凸模圆角过小;材料不足 | 增大凸模圆角;放大坯料 |
拉延痕是成形固有现象。如果外壁可见,请在开模前说明,以便规划表面处理工艺。
壁厚是一个梯度,不是一个定值
- 底部中心:约1.00——基本未变形
- 下部筒壁:减薄至约0.85,经过凹模圆角处最严重
- 上边缘:回升至约1.05,因为凸缘随周长收缩而增厚
拉延件相对壁厚(以名义厚度为基准):
这种梯度不是缺陷。只有当图纸规定壁厚却未注明测量位置时才会产生问题:供应商和客户在不同高度测量,双方都是对的。
直径重复性好,因为由模具保证。壁高是最不精确的尺寸,因为上边缘需要修边。
在图纸上注明测量位置。这是最省成本的公差决定。
十条设计规则,可避免上述大多数问题
- 保持合理的深径比。低于约 0.5 时,通常不需要深拉深;高于约 2 时,要规划多次拉深,并可能需要退火。
- 底部不要指定尖角:凸模圆角有最小值,且会随材料厚度增大。
- 壁部要给出足够大的凹模圆角。圆角过小是导致拉裂的最常见原因。
- 标注壁厚时注明测量位置。
- 顶部边缘预留切边余量。
- 优先选择简单轮廓,而不是阶梯形或锥形轮廓;每增加一个直径变化,都可能增加一次拉深。
- 明确哪个直径是功能尺寸。
- 除非经过变薄拉深,否则不要在拉深壁上加工细牙螺纹。
- 考虑板料排样;排样会影响材料成本,而材料成本是单价中占比最大的部分。
- 尽早说明外观要求。
上述每条规则都对应本文档中的一个缺陷。
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