精密薄壁零件冷擠壓變薄拉深常見缺陷分析

魏軍偉，李耀磊

在我們實際生產過程中經常會遇到體長、壁薄、底部又厚的回轉體零件，如圖1所示。

上述零件加工方法有兩種：一種是用圓棒料機加工成形。即機加工成形法，如傳統車削、鉆孔等。此方法材料利用率低，成本高，不適合大批量生產，在此故不詳細介紹；另一種是熱擠壓預成形，再經多次冷擠壓變薄拉深成形。優點是材料利用率高，成本很低，適合大批量生產，該類零件加工工藝流程：準備材料(棒料)→加熱→熱成形→酸洗→冷擠壓→機加工。下面就冷擠壓工序作詳細介紹。

1.冷擠壓變薄拉深模具結構

變薄拉深模具裝配結構如圖2所示。該模具上模由上模板9、連接器15、壓蓋7、上沖頭組成。連接器15與上模板9通過螺釘10聯接，沖子通過壓蓋7上螺紋與連接器15聯接。整體上模固定在設備活動橫梁上。下模由模蓋4、模圈3、橫梁2、底座1、退料器18、模子等組成。模蓋、模圈、橫梁、底座通過螺栓5固定在一起，拉深模座在橫梁上，退料器在橫梁下邊并座在底座上。整個下模固定在設備下工作臺上。

2.冷擠壓變薄拉深工作過程

圖1

變薄拉深工序工作過程：模具工作時由設備活動橫梁帶動整體上模上升，模具開啟。此時把需要拉深零件放入拉深模中。同時設備活動橫梁帶動整體上模下降，沖子插入零件內徑與零件內徑配合，并帶動拉深零件進入拉深模中進行變薄拉深，同時拉深零件通過拉深模后并進入退料器，當變薄拉深零件全部通過退料器時，這時設備橫梁帶動整體上模上升，同時退料器把拉深零件從沖子上把料卸下。橫梁帶動整體上模繼續上升并回到初始位置進入下一個工作循環過程。

3.冷擠壓變薄拉深時存在問題及解決方法

圖2

（1）口部偏斜及壁厚偏差 曲柄壓力機滑塊或液壓機活動橫梁要求工作臺平面垂直度、兩者各自不平度符合規定。設備運動部分的間隙大，沖子遞減量過大。當模子固定時、沖模間隙調整的不合適，沖子的硬度低或剛性不足產生變形。沖子工作帶不等寬與底平面不垂直（多出現在復修的模子），與拉深沖模配合間隙小。熱成形坯料壁厚差大，后續拉深校正不過來。熱處理后半制品各部位硬度不均。輔助工序中各配合件間平行度、垂直度不符合要求。輔助工具中某些件的硬度低，產生不均的永久變形。配合件的配合面上有異物，口部偏斜在各拉深半制品上均存在。嚴重的口部偏斜不但使半制品的壁厚差增大，甚至會造成口部斷裂。輕微的口部偏斜是允許的，也是不可避免的。

（2）裂紋與撕裂 局部變形率大，半制品未經退火處理或退火不充分，半制品表面有嚴重的機械損傷。半制品壁厚差大，口部偏斜嚴重。模子表面粗糙度值過高，潤滑質量不好，原材料中有嚴重缺陷或過量的雜質，拉深至退火間的存放期過長。

（3）內外表面道線 道線是拉深工序常見疵病，在半制品內外表面均可產生，數量不定。沖模表面粗糙度值高或工作表面黏附金屬屑。沖子硬度低，局部有軟點。潤滑劑濃度過低或失效，潤滑液中有臟物。退料器卡瓣尖角R不好、磨損或崩落。

（3）壓附 壓附是拉深后在半制品表面壓入異物，內外表面均可產生。半制品內體部殘留切削加工時的毛刺、切屑，拉深前未去除。半制品表面黏附異物或潤滑劑有臟物。半制品內外表面的機械損傷，如磕碰造成的局部突起或毛刺。

圖3

（4）底部增厚 變薄拉深加工成形過程中，發現這類零件在變薄拉深過程中有不同程度底部增厚現象，這種現象直接影響著工件后續加工。原因如下：①底部增厚與變薄拉深時模具有關系（見圖3），所以選取合適α角是控制底厚的關鍵。②底厚增加量與變薄拉深零件直徑大小有一定關系。試驗證明變薄拉深零件外徑越小，底部厚度增加量越大，反之零件直徑越大，底部厚度增加量就越小。③變薄拉深時底部厚度增加量與零件拉深時壁厚及加工率有關。在工作中我們對相同直徑而壁厚及加工率不同的零件進行試驗，結果發現壁薄零件通過變薄拉深后其底部厚度增加量少，而壁厚零件通過變薄拉深后其底部增加量較多。這是因為變壁拉深時，當減壁量大時其拉深力也大，底部參與變形金屬量也多，變薄拉深時參與變形的金屬流向底部的金屬量也多，當然底部厚度量也就越多。反之底部的增加量就少。④變薄拉深時底部厚度增加量與零件本身底部厚度有關。這是因為零件在變薄拉深時，因為零件底部薄，所以底部參加變形金屬量也少，這時流到底部的金屬量也少，因此底部厚度增加量也小。零件底部越薄，底厚增加量越少，甚至可以忽略不計。

20140313