金屬沖壓拉伸成型工藝的探究

段長勝 趙亞松

摘要：現如今，隨著科學及機械技術的不斷提高，對沖壓拉伸產品質量的要求也越來越高，沖壓拉伸工藝也隨之得到很好的發展。本文從模具的結構、生產工藝方面闡述了金屬沖壓拉伸成型工藝，力圖通過改善沖壓工藝，提高產品質量。

關鍵詞：金屬；沖壓拉伸；成型工藝；產品質量

沖壓件的生產在我國的工業生產中占有很重要的地位，沖壓拉伸工藝更是現代機械加工較普遍的方法。用金屬進行冷沖壓、拉伸加工制成各類容器或裝飾件占當今制造產業相當大的比例，生產過程常碰到的技術問題也引起了業界的普遍重視。

1.金屬沖壓拉伸模具的材料

金屬沖壓產品可以分為容器成型、平面成型、既是容器也是整體造型美觀的裝飾件這三大類。第一類需對金屬進行冷沖壓拉伸，并要保證容器密閉性好、無泄漏、安全可靠等；第二類成型難度較小，模具制造工藝簡單；第三類具有裝飾和美化產品的功能。由于第三類產品兼顧前兩類的功能，故給制造提出了更高的要求。第三類產品既是容器又是裝飾覆蓋件的金屬制品，外觀設計時美觀大方的曲線、曲面運用較多，表面質量要求高。可以說，有70%的模具失效是由材料缺陷和熱處理不當引發的，這二者是影響模具壽命的主要因素。因此，在模具的整個設計制造過程中，模具材料的選用和熱處理工藝是十分重要的。沖壓模具工作條件復雜，要承受沖擊、振動、高壓、拉伸和彎扭等負荷。因擠壓也會造成較高的工作溫度，使模具易發生磨損、疲勞、斷裂和變形，因此模具材料應比普通零件材料好。生產油箱的模具由拉伸模、冷擠壓模和切斷模組成。拉伸模具材料具有良好的抗粘附性，一定的強韌性以及較好的切削加工性能，熱處理變形小，尺寸穩定性好；冷擠壓模要求高的強度和硬度，高耐磨性，由于擠壓時會產生較大的升溫，為此還應具有一定的耐熱疲勞性和熱硬性。所以，熱處理要求嚴格，必須經過特定熱處理工藝的處理，使其呈現良好的綜合性能，滿足生產的需要。

2.沖壓件的結構介紹

沖壓件一般是通過在材料（如鋼板）上沖出所需要的孔和型面得到的，誤差在通用的或者企業自定的公差之內，孔和型面是沖壓件的要素。沖壓件的需求，沖壓件上的孔可以分為三類：安裝孔、定位孔、工藝孔。方孔與方形的標準件相配合，圓孔和長孔與螺栓等標準件配合，表面形狀成一標準圓形的孔就是圓孔，在安裝配件時沒有調節余量，長孔的外形被設計成由一個正方形和兩個半圓組成，從而能夠使配件準確而方便的安裝在車身上。工藝孔包括為了方便安裝配件時故意留下的缺口，為了造型和減輕沖壓件重量而設計的缺口，為了成型性不得不設計出的缺口等，大小不一，工藝孔一般由目的、造型和沖壓工藝決定。

2.1修正曲率，防止圓角缺陷

沖壓拉伸模具設計不合理，壓邊力過小或過大都會引起沖壓不當。如果壓邊力過小，金屬不容易變形；反之，如果壓邊力過大，金屬流動不均勻。凹部壓邊力小，金屬流動緩慢，就會產生褶皺；凸緣部位受壓邊力相對較大，金屬流動快，表面發亮，進一步嚴重就會產生破裂。調整壓邊力是避免沖壓不當的基本出發點，可以通過調整拉伸力來調整壓邊力。最基本的方法是：在凹陷部位增大局部曲率，增大壓邊力，促使金屬流動加快；反之一樣，在凸緣部位減小局部曲率，減少壓邊力，防止破裂。

2.2修磨模具，防止側壁沖壓褶皺

側壁沖壓褶皺缺陷一般出現在轉角附近的側壁部位。模具設計不當，金屬在凹模圓角附近會出現一個與拉伸方向呈大約四十五度角的交叉網絡，這是材料流動不暢的信號，應當重點防止。解決辦法是：合理修磨模具，改善凸模圓角半徑及過渡面角度，減少材料流動阻力，緩解沖壓應力作用。這種辦法僅需在模具上作很小的尺寸改變，產品上就會有明顯的改變，因此一般都放在試驗階段處理。

3 沖壓件制造過程中成型工藝的探討

由于沖壓加具有生產效率高、生產成本低、操作簡單、適合大批量生產等優點，隨著我國經濟的騰飛和產品制造業的蓬勃發展，生產是當代金屬沖壓加工的重要手段，在我國現代化建設中有廣闊的發展前景。在現今的機械加工中，沖壓技術也相應進入了高速發展時期，冷沖壓彎曲技術在工業生產中被廣泛的應用。

3.1 沖壓拉伸模具設計時應考慮的問題

沖壓拉伸模具設計不合理，凹部壓邊力小，壓邊力過小或過大都會引起沖壓不當如果壓邊力過小，金屬流動緩慢，金屬不容易變形。如果壓邊力過大，就會產生褶皺；金屬流動不均勻。凸緣部位受壓邊力相對較大，在凸緣部位減小局部曲率，金屬流動快，減少壓邊力，表面發亮，側壁沖壓褶皺缺陷一般出現在轉角附近的側壁部位。模具設計不當，進一步嚴重就會產生破裂，金屬在凹模圓角附近會出現一個與拉伸方向呈大約四十五度角的交叉網絡，調整壓邊力是避免沖壓不當的基本出發點，增大壓邊力，可以通過調整拉伸力來調整壓邊力。促使金屬流動加快，最基本的方法是合理修磨模具，減少材料流動阻力，改善凸模圓角半徑及過渡面角度，緩解沖壓應力作用 這種辦法僅需在模具上作很小的尺寸改變。

3.2 合適的潤滑油

潤滑對拉伸加工有非常重要的影響，在試制過程中選用一種自行配制的混合油進行潤滑。潤滑油選擇不當，特別是有減薄趨勢的拉伸加工，會引起局部破裂與褶皺，不僅能提高潤滑油的滲透性，必須通過潤滑來加快沖壓材料與模具之問的滑動，減少金屬流動，還可保證沖壓件表面質量以抑制減薄的速度，合適的潤滑油在保證產品質量方面起到了至關重要的作，防止溫度升高。

3.3 控制毛坯尺寸

在試拉伸階段.拉伸率過于嚴苛，決定毛坯形狀、尺寸是重要的工作之一。為此，必須將材料毛坯中對產品有影響的地方全部清除，毛坯越大，讓形狀最有利于變速，產生破裂的可能性會增加。為保證質量，并將其限制在最小尺寸，成型條件會變好。毛坯越小，成型條件就會變壞，這樣才能盡可能地減小干擾，將毛坯減小到最小限度是必要的，同時也節約原材料，必須做好這個基礎工作。

3.4 控制安全變形率

產品合格率離是降低成本的重要因素，提高模具制作精度要求。不論采用什么成型技術，模具制作精度包括模具加工精度，首先應考慮成本。其次是考慮工作人員的操作技能。為控制安全變形率，由于減少工序既可減少加工材料的浪費。可以說沖壓模具精度直接影響沖壓件的產品質量，對減少工件表面拉傷和褶皺的產生，避免因定位造成的精度誤差和因多次退火產生的氧化有直接影響。而提高模具精度，又會產生模具制造成本的增加，所以，減少加工工藝是金屬沖壓拉伸成型加工的一個主攻方面。同時，通過提高模具制做精度，重視模具精確定位對產品質量和穩定性的影響。充分保證金屬在冷沖壓過程中有較好的流動，并精心設計模具的導向裝置，對防止拉裂這個主要缺陷有積極意義。提高凸模和凹模表面粗糙度要求，可以說是減少模具產生故障和避免產品質量不穩定的重要因素可以提高金屬流動性.雖然會增加成本.但也是必要的。

4.結束語

綜上所述，只有改善沖壓工藝，合理選擇金屬沖壓拉伸模具的材料，控制好毛坯尺寸和安全變形率，采用正確的操作和測量方法，不斷對設備進行定期維修、妥善保管，使其具有足夠的精度和剛度，才能最終提高產品質量。

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