A. 沖壓成形工藝(1)
沖壓(pressing)是指通過沖模對板料施以外力,使其產生分離或變形的方法。沖壓可分為冷沖壓和熱沖壓成型,大部分在室溫下進行,因此又稱為冷沖壓。熱沖壓是為了輕量化發展,得到超高強度的鋼零件的工藝。熱沖壓成形的工藝流程包括快速冷卻,一般為-40~100℃/s,並選擇硼合金鋼作為材料,因為微量的硼可以有效提升鋼的淬透性。
沖壓具有多種特點。首先,可以沖出形狀復雜的零件,且廢料較少。其次,產品精度高,表面光潔,互換性好。再者,零件質量輕、強度和剛度較高。此外,操作簡單,便於機械化和自動化,生產率高,故零件成本低。
沖壓成形基本工序包括分離工序和變形工序。分離工序使坯料的一部分與另一部分沿一定的輪廓線相互分離。這包括落料與沖孔(統稱沖裁),使坯料按封閉的輪廓分離;修整(shaving)和切斷(shearing);彎曲(bending);拉深(drawing);翻邊;起伏;脹形;旋壓等。
在彎曲工序中,板料的一部分相對於另一部分彎曲成一定角度。彎曲質量的問題包括彎裂和回彈。彎裂主要發生在板料外側,由拉應力過大引起,可通過限制彎曲件的彎曲半徑,使 r > rmin,以及彎曲線盡可能與纖維方向垂直來防止。回彈可通過模具角度略小於工件角度來解決。
拉深工序把平板毛坯變為開口的空心工件。容易出現的質量問題包括拉裂和起皺。拉裂原因是毛坯被強制拉入凹模時,拉應力超過了材料本身的強度極限;起皺原因則是毛坯邊緣受壓應力過大。解決這些問題的方法是控制毛坯與工件的相對尺寸,以及採用合適的拉深系數m。
沖壓的凸模與凹模間隙需要根據不同工序進行調整。沖裁時間隙小於板料厚度,而拉深時間隙則需要大於板料厚度,以保證模具具有足夠的壽命和零件質量。沖裁和拉深的工藝流程和特點也有所不同。
以汽車消音器零件為例,沖壓工序在生產中應用廣泛。通過合理的沖壓工藝,可以確保零件的高質量和高效率生產,滿足汽車工業對輕量化、高強度零件的需求。