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五金模具的冲压回弹与解决对策

东莞市长东模具有限公司是一家专业五金模具厂,从事五金冲压模具及汽车冲压模具开发制造,厂内45-800吨气动冲床提供冲压加工。通过多年的五金模具开发、制造经验,知道冲压回弹对于汽车冲压件来说是较难解决的问题,尤其是高强度钢板材料。开发设计过程中,常用AUTOFORM和DYNAFORM软件进行CAE分析,计算回弹补偿量,在产品上增加加强筋控制回弹。为确保万一,常常还会增加整形工序,保证冲压件长期生产稳定

从各类五金冲压模具开发制造经验得知,拉深模比较不好处理,因为材料会产生流动,还有冲压回弹的问题有时候也是非常头痛的,目前还没有准确可信的回弹计算公式,一般都是大家凭经验,针对不同的材料,不同的R角来进行补偿处理产生回弹的影响因素我们都是比较清楚的,如果在修理模具方面,针对一些状况,我们还是可以找到有效控制回弹方法.

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五金冲压件回弹的影响因素

1. 冲压材料力学性能

在汽车身上有不同强度的五金冲压件,从普通板材到高强板,不同板材有着不同的屈服强度,板材的屈服强度越高,就越容易出现回弹现象,特别是DP系列双相高强钢

2. 冲压材料厚度

在成形过程中,板料厚度对弯曲性能有很大的影响,随着板料厚度增加,回弹现象会逐渐减少,这是因为随着板料厚度增加,参与塑性变形材料增加,进而弹性回复变形也增加,因此,回弹变小。

随着厚板料零件材料强度级别的不断提高,回弹所造成零件尺寸精度的问题越来越严重,模具设计和后期的工艺调试都要求对零件回弹的性质及大小有所了解,以便采取相应的对策和补救方案。

3. 冲压零件形状及复杂程度

不同形状的零件回弹差异很大,形状复杂的零件一般都会增加一序整形,防止成形不到位出现回弹现象,而更有一部分特殊形状零件比较容易出现回弹现象,如U型零部件,在分析成形过程中,必须考虑回弹补偿事宜。

4. 模具零件的脱料板压边力

模具脱料板压边力冲压成形过程是一项重要的工艺措施,通过不断优化压边力,可以调整材料流动方向,改善材料内部应力分布。压边力增大可以使零件拉延更加充分,特别是零件侧壁与R角位置,如果成形充分,会使内外应力差减少,从而使回弹减小。

5. 模具拉延筋

模具拉延筋在当今工艺中应用较为广泛,合理的设置拉延的位置,能够有效地改变材料流动方向及有效分配压料面上的进料阻力,从而提高材料成形性,在容易出现回弹的零件上设置拉延筋,会使零件成形更充分,应力分布更均匀,从而回弹减小。

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五金冲压件回弹控制方法

减少或消除冲压回弹最佳的时机是在产品设计和模具开发阶段。借助前期CAE回弹分析,准确预测回弹量,对产品设计和工艺进行优化,利用产品形状、工艺和补偿来减少回弹。而在五金模具调试阶段,必须严格按照工艺分析的指导来试模。与普通SE分析比较,回弹的分析和矫正的工作量增加了30%~50%,但却可以大大缩短模具调试周期。

回弹是与拉延成形过程紧密相关的。在不同的拉延条件下(吨位、行程及进料量等),虽然冲压件都没有成形问题,但在切边后的回弹会更加明显地显现出来,回弹分析与拉延成形分析使用同样的软件,但关键是如何设置分析参数,以及对回弹结果进行有效评估。

冲压件异型零件回弹控制L型零件回弹控制

某车型摆臂加强板制件L型制件,一般L形状制件均为左右对策同模开发,为防止存在侧向力,导致成形制件偏移,左右对称开发L型制件回弹整改与U型零件基本一致。

U型零件冲压回弹控制一般U型零件都容易出现回弹,例如部分车型的/右前纵梁内板前部本体制件,此制件在开发过程中出现了回弹问题。经过反复分析,并根据其搭接关系与设计人员沟通,对制件做出更改,增加加强筋长度,在模具本身增加整形序,预定整形1~
3.5 mm。冲压工艺排序增加整形序,制件整个侧壁全部整形,保证制件无回弹现象发生。如图5所以,组后翻边侧冲序增加整形镶块,而且模具镶块全部用Cr12MoV材质,保证处理淬火硬度达到HRC58~60。最终确定此方案,按照此方案更改模具,现场验证成形制件无回弹现象出现。根据以往开发车型的经验,可以判断部分汽车模具的回弹。

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另外,目前通用的解决板料五金冲压回弹的工艺措施做法有如下面几点:

1、校正弯曲

校正弯曲力将使冲压力集中在弯曲变形区,迫使内层金属受挤压,被校正后,内外层都被伸长,卸载后挤压两区的回弹趋势相抵可以减小回弹。

2、过度弯曲

弯曲生产中,由于弹性恢复,板料的变形角度及半径会变大,可以采用板料变形程度超出理论变形程度的方式来减小回弹。

3、拉弯

该方法是在板料弯曲的同时施加切向拉力,改变板料内部的应力状态和分布情况,让整个断面处于塑性拉伸变形范围内,这些卸载后,内外层的回弹趋势相互抵消,减小了回弹。

4、局部压缩

局部压缩工艺是通过减薄外侧板料的厚度来增加外侧板料的长度,使内外层的回弹趋势相互抵消。

5、多次弯曲

将弯曲成形分成多次来进行,以消除回弹。

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6、内侧圆角钝化

从弯曲部位的内侧进行压缩,以消除冲压回弹。当板形U形弯曲时,由于两侧对称弯曲,采用这种方法效果比较好。

7、变整体拉延成为部分弯曲成形

五金冲压零件一部分采用弯曲成形后再通过拉延成形以减少回弹。这种方法对二维形状简单的产品有效。

8、控制残余应力

五金模具在拉延时在工具的表面增加局部的凸包形状,在后道工序时再消除增加的形状,使材料内的残余应力平衡发生变化,以消除回弹。

9负回弹

冲压加工的工件设法使板料产生预留的负向回弹。上模返回后,制件通过回弹而达到要求的形状。

综上所述,东莞市长东模具有限公司在各类冲压模具设计与制造过程中,不断总结试模过程中遇到的这样或那样的冲压回弹,及其它模具试模问题点。公司团队以客户为关注焦点,努力控制冲压模具试模次数,节省客户模具开发周期及为客户节省模具开发成本。

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