冲裁工艺与冲压件质量改进措施

　　冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了冲裁的质量，需要控制卸料板的运动，相应要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则中裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

　　按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料；中孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2~4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以地减小冲裁力。

　　冲压件质量改进措施：

　　冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。分离工序包括落料、冲孔、修边等，成型工序包括拉伸、弯曲、翻边等。针对各工序中可能会存在的起皱、开裂、回弹缺陷，提出较为详细的预防措施与解决方案。

　　1、回弹：

　　绝大部分冲压制件都会产生回弹缺陷，回弹产生的根本原因可归纳如下，即零件在冲压变形后，材料由于弹性却载，导致局部或整体发生变形。冲压材料、压力大小和模具状态等都会影响回弹。对于回弹缺陷，解决思路如下u.(1)补偿法，即根据弯曲成形后五金冲压件回弹量的大小，预先在模具上作出等于此工件回弹量的坡度，来补偿工件成型后的回弹，该方法中所需补偿的回弹量大小主要依据人工经验估计或CAE数值模拟分析结果来确定；(2)拉弯法：在板料弯曲的同时施加拉力，以此使得板料内部的应力分布较为均匀，进而减少回弹量；(3)局部加压法：使变形区变为三向受压的应力状态，从根本上改变弹性变形的性质；(4)通过局部加筋及其他增加刚度的方法，以提高冲压件刚度，减少变形。

　　2、起皱：

　　起皱缺陷产生的根本原因是由于板料受到挤压，当平面方向的主、次应力达到相应程度时，厚度方向失稳。按照皱纹形成原因不同，可将其分为两种类型，一种是由于进入凹模腔内材料过多而形成的材料堆积起皱；二种是由于板料厚度方向失稳或拉应力不均匀而产生的失稳起皱。为了该缺陷，具体的解决思路如下：(1)从产品设计角度考虑：尽量减小翻边高度；使造型剧变区域呈顺滑状态连接；对于产品易起皱部位可适当地增加吸料造型；(2)从冲压工艺设计方面出发：增大压边力，控制进料速度；工艺补充增加圆形或方形拉延筋；在合理范围内增加成形工序；(3)对于冲压材料的选择：在满足产品性能的情况下，对于一些易起皱的零件，应选用成形性较好的材料。

　　3、开裂：

　　开裂缺陷形成的根本原因在于材料在拉伸的过程中，应变超过其限度，较直观的表现是制件表面产生肉眼可见的裂纹。通常可以将其分为三种类型：一种是由于材料杭拉强度不足而产生的破裂，断裂原因一般是由于凸、凹模圆角处局部受力过大造成的；二种是由于材料变形量不足而破裂，如尖点部位的开裂；第三种是由于材料内有杂质引起的裂纹。因此，为了预防断裂缺陷，根本的措施是减少应力集中现象。具体方案如下：(1)选择合理的坯料尺寸和形状；(2)调整拉延筋参数，防止由于胀力过大引起破裂；(3)增加工艺切口，材料合理流动，变形均匀；(4)润滑条件，减小摩擦力，增大进料速度；(5)减小压边力或采用可变的压边力，以控制进料阻力；(6)采用延展性和成形性较好的材料，减少裂纹。

　　冲压件生产工艺阶段：

　　1、废料再利用方法：

　　废料直接再利用，大废料后再利用两种方式，天窗安装板落料时发生的废料，来制造与这些板材同样材料及厚度的其他制件，减少材料费用减少。如在生产过程中进行收集，可使用其它材料和料厚相同的小制件对其进行再次利用，从而提升整车的材料利用率。

　　2、使用开口拉伸工艺：

　　开口拉伸和闭口拉伸工艺可以看出，开口拉伸工艺的材料利用率明显高于闭口拉伸工艺。

　　3、落料工艺的使用：

　　冲压件形状复杂，单件废料多的可以通过采用落料工艺提升材料利用率，如图2所示，采用落料工艺提升了材料的利用率。

　　4、左右件合并工艺的使用：

　　汽车车身上绝大多数冲压件为对称件，在工艺设计时多考虑左右件合并设计，在减少工艺补充、提升材料利用率的同时，模具制造成本、冲压件的冲次费用等也可以降低。此外一些特别五金冲压件也可采用一模多件的方式，即一副模具一次能生产多个同样制件，这种方式与左右制件成双效果相同，都能通过减少工艺补充达到提高材料利用率的目的，门内板双槽工艺，材料利用率预估为59.38%，采用合并工艺，利用率上升为69.45%。

　　冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的稳定生产是一个非常重要的问题。

　　在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以成品质量和较高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。

　　模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。