減少圓形拉伸沖壓件廢料工藝

劉世群 宋云霞

（中航飛機(jī)股份有限公司 漢中飛機(jī)分公司，陜西 漢中 723200）

一般來(lái)說(shuō)，沖壓原材料成本占據(jù)沖壓零件總成本60%左右，有些工藝簡(jiǎn)單的零件甚至可占到80%以上。原材的用量對(duì)沖壓件的生產(chǎn)成本有著非常顯著的影響。因此，盡量減少單位原材的用量，采用無(wú)廢料或者少?gòu)U料排樣一直是沖壓工藝設(shè)計(jì)中最重要的考量要素。特別是近幾年，勞動(dòng)力成本上升及原料價(jià)格上漲進(jìn)一步壓縮企業(yè)利潤(rùn)。以減少原料單位用量的節(jié)流工作更顯得尤為重要。

一般沖壓教材中也經(jīng)常會(huì)討論一些常見(jiàn)產(chǎn)品類(lèi)型的無(wú)廢料排樣方式，但是對(duì)拉伸件卻很少討論，本文以筆者近年所做的拉伸件的省料案為例，介紹淺拉伸與深拉伸沖壓零件的無(wú)搭邊排樣工藝，拋磚引玉，以便同行業(yè)的朋友們參考。

沖壓生產(chǎn)中常見(jiàn)的淺拉伸零件工藝排列一般為：

第一步，開(kāi)料，在料帶上下出一個(gè)圓餅胚料，料帶保有1.5倍料厚的搭邊廢料。

第二步，軋型，依照產(chǎn)品要求對(duì)圓餅胚料軋出需要的形狀，根據(jù)產(chǎn)品不同，可能需要多次軋型。

第三步，整形，保證產(chǎn)品精度，如果產(chǎn)品精度要求不高，可省略。

第四步，飛邊，依照產(chǎn)品外形要求，切除多余廢料。

從上面的工序可以看出，因?yàn)椴牧辖?jīng)過(guò)軋型變形后，因材料流動(dòng)，材料邊緣將會(huì)變得不平整，并且和產(chǎn)品實(shí)際外形要求不一致，因此飛邊工序不可避免。但是第一步開(kāi)料成圓形料餅就顯得浪費(fèi)，因此只需要將料帶直接切成方形料餅，從而避免開(kāi)料的搭邊浪費(fèi)。作為淺拉伸產(chǎn)品，因?yàn)槔煜禂?shù)很大，周邊多出的一點(diǎn)材料并不足以引起產(chǎn)品拉裂，完全可以滿足實(shí)際生產(chǎn)中的生產(chǎn)和品質(zhì)要求。如果是有朱咀的產(chǎn)品，可以在切料的同時(shí)在材料中間預(yù)打一個(gè)凸包，從而保證有足夠的材料流動(dòng)完成朱咀成型。

例如：需要開(kāi)一個(gè)直徑為A的料餅，變更前料帶寬A+2b，步距為A+b。變更后料寬為A，步距為A。

材料節(jié)省為(A+2b)×(A+b)-A×A，一般可節(jié)約材料用量3%～6%。并且不需要直接作模。只需將開(kāi)料模的排骨做成可調(diào)節(jié)式的，便可用于不同料寬的開(kāi)料。不僅節(jié)約原料，甚至可以共用開(kāi)料模，從而節(jié)約一筆模具費(fèi)用。在生產(chǎn)過(guò)程中，還可以減少轉(zhuǎn)型號(hào)時(shí)間，可謂一舉多得。

以上簡(jiǎn)易變更只適合一些淺拉伸的產(chǎn)品，對(duì)于深拉伸產(chǎn)品，如果將料餅直接開(kāi)成方料，由于方角料相對(duì)于到圓心的距離。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中間部位，因此，在拉伸時(shí)，四角的材料變形量也將大于中間部位，從而達(dá)成小拉伸系數(shù)拉伸一樣的效果，并且在與四角料到中心距離相同的中間部位沒(méi)有原料，拉伸時(shí)四角的材料與中間部位材料流動(dòng)速度不一致，將不可避免的造成拉裂現(xiàn)象。

另外，這些產(chǎn)品拉伸系數(shù)比較小，一般需要3、4道拉伸工序才能滿足產(chǎn)品要求，加上朱咀工序，至少在六道工序以上。生產(chǎn)過(guò)程中，材料多次流動(dòng)，變形劇烈。極易造成中間部位拉伸后開(kāi)裂。并且為防止四角部位起皺，必然要加大壓料力，從而使拉深條件更加惡劣，影響產(chǎn)品正常生產(chǎn)。那么應(yīng)如何避免這些問(wèn)題，為深拉深產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)搭邊下料呢，本文以一個(gè)帶法蘭深拉深鐵殼為例，介紹深拉深的無(wú)搭邊下料。

圖1為一個(gè)帶法蘭鐵殼為典型深拉伸產(chǎn)品，產(chǎn)品外徑26.30mm，高度 63.5mm，朱咀直徑 11.20mm，朱咀高度 8.9mm。 本文不討論拉伸系數(shù)的分配，直接給出工序如下圖所示：

圖1

正常開(kāi)料模的料餅開(kāi)成圓形，為了防止下料時(shí)原料翻入凹模內(nèi)拉傷模具，一般都要求保留1.5倍料厚以上的搭邊廢料。如何能夠省略這些搭邊料，又保證廢料不會(huì)拉傷模具為這次改善的重點(diǎn)。以圖1產(chǎn)品為例，我將下料凹凸模結(jié)構(gòu)改為圖2所示：

圖2

即將下料凹模和凸模四周增加一個(gè)R3的凸臺(tái)（產(chǎn)品料厚2mm），這樣既保證了不會(huì)有廢料拉入模具，多出的R3凸臺(tái)料又很少 （長(zhǎng)度23mm，寬度平均不足2mm），并且多出的原料緊貼著料餅直徑，對(duì)拉伸系數(shù)無(wú)影響。平臺(tái)材料寬度小，對(duì)拉伸時(shí)材料的流動(dòng)也沒(méi)有明顯影響。以上產(chǎn)品為例，產(chǎn)品料厚2mm，料餅直徑113.5mm，原工藝料寬117mm，步距115mm，現(xiàn)工藝料寬113.5mm步距113.5mm，節(jié)約原料0.04kg/Pcs，占原料比重17%。節(jié)約效果非?？捎^。變更前后料帶參看上圖。

需要注意的是，雖然改善后下好的料是四方R3凸耳均相同，但是模具設(shè)計(jì)時(shí)卻不能相等。在左右方向，因?yàn)榱蠈挶旧泶嬖诠睿⑶覍?dǎo)料板與料帶之間至少存在0.20mm間隙。因此在左右方向，凹模凸起平面應(yīng)該至少高出料餅切線0.5mm以上。在前后方向，因?yàn)樗土掀魉土贤瑯哟嬖谡`差，因此凹模前面的凸臺(tái)為保證料餅精度，需與料餅直徑相切，但是為能補(bǔ)償送料誤差，后面的凸臺(tái)應(yīng)至少高于料餅切線1mm。以上產(chǎn)品為例，料餅直徑113.5mm。左右平臺(tái)至中心的距離為57.25mm，前面平臺(tái)至中心的距離為56.75mm,而后面平臺(tái)至中心的距離為 57.65mm.。

搭邊量是沖壓生產(chǎn)中重要的工藝參數(shù)，以上兩種類(lèi)性產(chǎn)品在沖壓件中也很常見(jiàn)，很多模具工程師在模具設(shè)計(jì)時(shí)也依照“慣性”一般會(huì)采用含搭邊的常見(jiàn)下料方式。其實(shí)我們只需要在模具設(shè)計(jì)時(shí)稍微多加考慮，敢于打破常規(guī)，多作嘗試，多問(wèn)幾個(gè)為什么，就可以節(jié)約數(shù)量可觀的原料，為公司生產(chǎn)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品提供重要支持。由于沖壓產(chǎn)品千差萬(wàn)別，本文不可能對(duì)所有的下料形狀的產(chǎn)品進(jìn)行介紹，只是拋磚引玉，以期引起同行業(yè)朋友的一些思考。