精密薄壁零件冷擠壓變薄拉深常見缺陷分析

魏軍偉，李耀磊

在我們實(shí)際生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)遇到體長、壁薄、底部又厚的回轉(zhuǎn)體零件，如圖1所示。

上述零件加工方法有兩種：一種是用圓棒料機(jī)加工成形。即機(jī)加工成形法，如傳統(tǒng)車削、鉆孔等。此方法材料利用率低，成本高，不適合大批量生產(chǎn)，在此故不詳細(xì)介紹；另一種是熱擠壓預(yù)成形，再經(jīng)多次冷擠壓變薄拉深成形。優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高，成本很低，適合大批量生產(chǎn)，該類零件加工工藝流程：準(zhǔn)備材料(棒料)→加熱→熱成形→酸洗→冷擠壓→機(jī)加工。下面就冷擠壓工序作詳細(xì)介紹。

1.冷擠壓變薄拉深模具結(jié)構(gòu)

變薄拉深模具裝配結(jié)構(gòu)如圖2所示。該模具上模由上模板9、連接器15、壓蓋7、上沖頭組成。連接器15與上模板9通過螺釘10聯(lián)接，沖子通過壓蓋7上螺紋與連接器15聯(lián)接。整體上模固定在設(shè)備活動(dòng)橫梁上。下模由模蓋4、模圈3、橫梁2、底座1、退料器18、模子等組成。模蓋、模圈、橫梁、底座通過螺栓5固定在一起，拉深模座在橫梁上，退料器在橫梁下邊并座在底座上。整個(gè)下模固定在設(shè)備下工作臺(tái)上。

2.冷擠壓變薄拉深工作過程

圖1

變薄拉深工序工作過程：模具工作時(shí)由設(shè)備活動(dòng)橫梁帶動(dòng)整體上模上升，模具開啟。此時(shí)把需要拉深零件放入拉深模中。同時(shí)設(shè)備活動(dòng)橫梁帶動(dòng)整體上模下降，沖子插入零件內(nèi)徑與零件內(nèi)徑配合，并帶動(dòng)拉深零件進(jìn)入拉深模中進(jìn)行變薄拉深，同時(shí)拉深零件通過拉深模后并進(jìn)入退料器，當(dāng)變薄拉深零件全部通過退料器時(shí)，這時(shí)設(shè)備橫梁帶動(dòng)整體上模上升，同時(shí)退料器把拉深零件從沖子上把料卸下。橫梁帶動(dòng)整體上模繼續(xù)上升并回到初始位置進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)過程。

3.冷擠壓變薄拉深時(shí)存在問題及解決方法

圖2

（1）口部偏斜及壁厚偏差 曲柄壓力機(jī)滑塊或液壓機(jī)活動(dòng)橫梁要求工作臺(tái)平面垂直度、兩者各自不平度符合規(guī)定。設(shè)備運(yùn)動(dòng)部分的間隙大，沖子遞減量過大。當(dāng)模子固定時(shí)、沖模間隙調(diào)整的不合適，沖子的硬度低或剛性不足產(chǎn)生變形。沖子工作帶不等寬與底平面不垂直（多出現(xiàn)在復(fù)修的模子），與拉深沖模配合間隙小。熱成形坯料壁厚差大，后續(xù)拉深校正不過來。熱處理后半制品各部位硬度不均。輔助工序中各配合件間平行度、垂直度不符合要求。輔助工具中某些件的硬度低，產(chǎn)生不均的永久變形。配合件的配合面上有異物，口部偏斜在各拉深半制品上均存在。嚴(yán)重的口部偏斜不但使半制品的壁厚差增大，甚至?xí)斐煽诓繑嗔?。輕微的口部偏斜是允許的，也是不可避免的。

（2）裂紋與撕裂 局部變形率大，半制品未經(jīng)退火處理或退火不充分，半制品表面有嚴(yán)重的機(jī)械損傷。半制品壁厚差大，口部偏斜嚴(yán)重。模子表面粗糙度值過高，潤滑質(zhì)量不好，原材料中有嚴(yán)重缺陷或過量的雜質(zhì)，拉深至退火間的存放期過長。

（3）內(nèi)外表面道線 道線是拉深工序常見疵病，在半制品內(nèi)外表面均可產(chǎn)生，數(shù)量不定。沖模表面粗糙度值高或工作表面黏附金屬屑。沖子硬度低，局部有軟點(diǎn)。潤滑劑濃度過低或失效，潤滑液中有臟物。退料器卡瓣尖角R不好、磨損或崩落。

（3）壓附 壓附是拉深后在半制品表面壓入異物，內(nèi)外表面均可產(chǎn)生。半制品內(nèi)體部殘留切削加工時(shí)的毛刺、切屑，拉深前未去除。半制品表面黏附異物或潤滑劑有臟物。半制品內(nèi)外表面的機(jī)械損傷，如磕碰造成的局部突起或毛刺。

圖3

（4）底部增厚 變薄拉深加工成形過程中，發(fā)現(xiàn)這類零件在變薄拉深過程中有不同程度底部增厚現(xiàn)象，這種現(xiàn)象直接影響著工件后續(xù)加工。原因如下：①底部增厚與變薄拉深時(shí)模具有關(guān)系（見圖3），所以選取合適α角是控制底厚的關(guān)鍵。②底厚增加量與變薄拉深零件直徑大小有一定關(guān)系。試驗(yàn)證明變薄拉深零件外徑越小，底部厚度增加量越大，反之零件直徑越大，底部厚度增加量就越小。③變薄拉深時(shí)底部厚度增加量與零件拉深時(shí)壁厚及加工率有關(guān)。在工作中我們對(duì)相同直徑而壁厚及加工率不同的零件進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)壁薄零件通過變薄拉深后其底部厚度增加量少，而壁厚零件通過變薄拉深后其底部增加量較多。這是因?yàn)樽儽诶顣r(shí)，當(dāng)減壁量大時(shí)其拉深力也大，底部參與變形金屬量也多，變薄拉深時(shí)參與變形的金屬流向底部的金屬量也多，當(dāng)然底部厚度量也就越多。反之底部的增加量就少。④變薄拉深時(shí)底部厚度增加量與零件本身底部厚度有關(guān)。這是因?yàn)榱慵谧儽±顣r(shí)，因?yàn)榱慵撞勘?，所以底部參加變形金屬量也少，這時(shí)流到底部的金屬量也少，因此底部厚度增加量也小。零件底部越薄，底厚增加量越少，甚至可以忽略不計(jì)。

20140313