拉深類沖壓零件表面起皺的原因分析及解決方案

2018-03-20 02:10:13李先艷鄧浩東趙威格力電器武漢有限公司

鍛造與沖壓 2018年6期

文/李先艷，鄧浩東，趙威·格力電器（武漢）有限公司

由于冷沖壓件具有質量穩定、互換性好、節約材料、生產效率高等特點以及能夠加工出壁薄、重量輕、剛性好、形狀復雜的零件，因此在航空航天、機械、電子信息、交通、輕工、暖通空調、儀器儀表等行業均被大量應用。暖通空調行業中空調外機產品的外觀件絕大部分由冷沖壓件構成，冷沖壓件分為拉深類零件和非拉深類零件。拉深類零件表面起皺的質量問題較為頻繁和突出（圖1），嚴重影響產品的生產質量，因此如何解決拉深類零件起皺具有重要研究意義。

圖1 拉深類零件起皺

工程概況

拉深類零件的材料選用國家標準牌號08AL型號的熱鍍鋅板，08AL是含碳量為0.08%優質碳素結構鋼的鋁脫氧鎮靜鋼冷軋板，廣泛應用于需要有良好的成形性和塑性但強度要求不高的產品中，如家用空調產品中的面板、外罩、頂蓋等拉深類零件。本文選取家用空調產品中的面板作為分析對象。

面板在拉深成形過程中，主要受到原材料與模具性能的影響。其中拉深成形過程中模具性能主要包括：凸凹模成形面的壓料力、拉深面的錐度、拉深面的阻料筋、拉深面的高度等。

要素分析

凸凹模成形面的壓料力

面板簡化后的模型如圖2所示，實際生產中常用以下公式計算壓邊力的大小：P=K×L×t×σb；

式中K—系數，K=0.5～0.8；L—盒形件區域周長；t—材料厚度；σb—材料的抗拉強度。

圖2 面板簡化后的模型

通過AutoCAD軟件計算，面板簡化后模型的盒形件區域周長L1=1210mm和L2=1700mm，零件的厚度t=1.0mm。通過查詢材料學資料，08AL型號熱鍍鋅板的抗拉強度σb為280～350MPa，這里K取0.5，σb取 350MPa。

把已知條件帶入以上公式得：

P1=K×L1×t×σb=211750N；

P2=K×L2×t×σb=297500N；

P=P1+ P2=211750+297500=509250N；

可以將面板的壓料力取整數值為500kN。

在其余對面板起皺影響因素相同條件下，在不同壓力條件下進行試驗，不同的壓力可以通過更換不同受力彈簧或者采用氮氣彈簧實現。匯總完畢后的試驗情況如表1和圖3所示，通過表1中的數據可以得出，在理論計算壓力下，板料受模具的壓力越大，起皺越不明顯，當壓力升到一定值后，起皺現象消失。

拉深面的錐度

圖3 面板起皺試驗情況

在其余對面板起皺影響因素相同條件下，通過更換面板不同的成形面錐度A，也出現不同的起皺情況，如表2和圖4所示。在后續生產過程中，滿足產品設計前提下，盡量將成形面的錐度加大來降低面板起皺的問題。

拉深面四周增加阻料筋

面板在拉深過程中，拉深面四周的材料會通過塑性變形轉移到正在拉深的表面，而塑性變形一旦失穩，就會出現起皺的現象。通過在拉深面四周增加阻料筋來防止塑性變形失穩的問題，同步可以解決面板表面起皺的問題。拉深面四周是否增加阻料筋的試驗結果如表3和圖5所示，通過試驗結果可以得出，在拉深面坡度較大的情況下，可以通過增加阻料筋來解決面板表面起皺的問題。