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拉深类冲压零件表面起皱的原因分析及解决方案

2020-02-26 09:18:20 来源: 锻造与冲压
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导读: 本文通过现场的实际验证,对凸凹模成形面的压料力、拉深面的锥度、拉深面是否有阻料筋、拉深面的高度等不同的影响因素进行对比分析,得出相应的生产参数,达到生产出合格产品(图7〉的要求,为空调行业中拉深类的冲压零件表面起皱问题提出了解决方案。
文:李先艳,邓浩东,赵威,格力电器(武汉)有限公司

由于冷冲压件具有质量稳定、互换性好、节约材料、生产效率高等特点以及能够加工出壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件,因此在航空航天、机械、电子信息、交通、轻工、暖通空调、仪器仪表等行业均被大量应用。暖通空调行业中空调外机产品的外观件绝大部分由冷冲压件构成,冷冲压件分为拉深类零件和非拉深类零件。拉深类零件表面起皱的质量问题较为频繁和突出(图1)严重影响产品的生产质量因此如何解决,拉深类零件起皱具有重要研究意义。


工程概况

拉深类零件的材料选用国家标准牌号08AL型号的热镀锌板,08AL是含碳量为0.08%优质碳素结构钢的铝脱氧镇静钢冷轧板广泛应用于需要有良好的成形性和塑性但强度要求不高的产品中,如家用空调产品中的面板、外罩、顶盖等拉深类零件。本文选取家用空调产品中的面板作为分析对象。

面板在在拉深成形过程中,主要受到原材料与模具性能的影响。其中拉深成形过程中模具性能主要包括凸凹模成形面的压料力、拉深面的锥度、拉深面的阻料筋、拉深面的高度等。


要素分析

    凸凹模成形面的压料力

面板简化后的模型如图2所示实际生产中常用以下公式计算压边力的大小:P=K XL xt × 0b;式中K一系数,K:0、5一0 8,L一盒形件区域周长,t一材料厚度,。b一材料的抗拉强度。

通过AutoCAD软件计算,面板简化后模型的盒形件区域周长Ll:1210mm和L2:1700mm,零件的厚t:1 Ommo通过查询材料学资料,08AL型号热镀锌板的抗拉强度。b为280一350MPa,这里K取5,0 b取350MPa

把已知条件带入以上公式得Pl=K><Ll ><t><:211750N P2=K × L2 × t × 0b:297500N  P=PI十P2:21 1 750+ 297500:509250N 可以将面板的压料力取整数值为500kN。

在其余对面板起皱影响因素相同条件下,在不同压力条件下进行试验不同的压力可以通过更换不同受力弹簧或者采用氮气弹簧实现。汇总完毕后的试验情况如表1和图3所示通过表1中的数据可以得出,在理论计算压力下,板料受模具的压力越大,起皱越不明显,当压力升到一定值后起皱现象消失。

拉深面的锥度

在其余对面板起皱影响因素相同条件下,通过更换面板不同的成形面锥度A,也出现不同的起皱情况,如表2和图4所示。在后续生产过程中,满足产品设计前提下,尽量将成形面的锥度加大来降低面板起皱的问题。

拉深面四周增加阻料筋

面板在拉深过程中,拉深面四周的材料会通过塑性变形转移到正在拉深的表面,而塑性变形一旦失稳就会出现起皱的现象 通过在拉深面周增加阻料筋来防止塑性变形失稳的问题,同步可解决面板表面起皱的问题 拉深面四周是否增加阻料筋的试验结果如表3和图5所示,通过试验结果可 得出 在拉深面坡度较大的情况下 可以通过增加料筋来解决面板表面起皱的问题。

拉深面的高度

面板在拉深过程中,拉深面的高度越高材料通过塑性变形转移到正在拉深的表面难度越大,塑性变形出现失稳的状态随之出现,面板出现起皱的现象逐步呈现。不同拉深面的高度试验结果如表4和图6所示,通过试验结果可以得出,在满足产品设计的要求下,应尽可能地降低拉深面的高度来解决面板表面起皱的问题

结束语

本文通过现场的实际验证,对凸凹模成形面的压料力、拉深面的锥度、拉深面是否有阻料筋、拉深面的高度等不同的影响因素进行对比分析,得出相应的生产参数,达到生产出合格产品(图7〉的要求,为空调行业中拉深类的冲压零件表面起皱问题提出了解决方案。

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