加工過(guò)程中冷沖壓工藝存在的問(wèn)題與品質(zhì)控制

伍國(guó)艷

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中所使用的模具也變得多種多樣。人們對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提升，模具在制作的過(guò)程中在質(zhì)量上也更加精益求精。在工藝零件的制造過(guò)程中，工藝問(wèn)題常見(jiàn)的來(lái)源是模具質(zhì)量的好壞。因此，在生產(chǎn)的過(guò)程中做到對(duì)模具質(zhì)量的把控，能夠減少很多后期不必要的損失。目前有越來(lái)越多的生產(chǎn)廠(chǎng)家啟動(dòng)了過(guò)程質(zhì)量控制機(jī)制，以便減少冷沖壓過(guò)程中零件生產(chǎn)零件的工藝問(wèn)題。本文將重點(diǎn)分析在冷沖壓工藝中需要注意的加工要點(diǎn)，并且對(duì)提升加工工藝品質(zhì)提出了自己的幾點(diǎn)建議，以期能為同行產(chǎn)生幾點(diǎn)借鑒意義。

關(guān)鍵詞：加工過(guò)程;冷沖壓工藝;品質(zhì)控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TG3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0113-02

0 ?引言

目前生產(chǎn)過(guò)程中衡量冷沖壓生產(chǎn)水平好壞的主要指標(biāo)是冷沖壓模的壽命。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，少不了模具的使用。模具的質(zhì)量能夠影響到最終加工產(chǎn)品的質(zhì)量，從而間接的對(duì)企業(yè)取得的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了一定的影響。所以在實(shí)際生產(chǎn)中越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始重視加工過(guò)程質(zhì)量控制的重要性。其中冷沖壓指的是在加工特定尺寸和特征的部件時(shí)，向環(huán)境中施加一定的壓力使板材或熱材料分離的一種辦法，是對(duì)所有零件進(jìn)行處理的基本方法之一，下文將進(jìn)行詳細(xì)的論述。

1 ?冷沖壓工藝綜述

1.1 冷沖壓金屬模具的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

冷沖壓加工在正式施工時(shí)，可以在常溫作用下采用沖壓設(shè)備、模具來(lái)施加壓力，從而促使規(guī)格、型號(hào)不同的板材、坯料在沖壓作用下出現(xiàn)永久變形，材料沖壓變形之后其使用效果將會(huì)有所提高。冷沖壓金屬模具的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

第一，靈活性。通常情況下，在開(kāi)展冷沖壓施工的時(shí)候，為了使沖壓質(zhì)量得到保障，應(yīng)該結(jié)合類(lèi)型不同的沖壓金屬模具來(lái)保證沖壓效果，只有根據(jù)實(shí)際需求來(lái)完成金屬模具的選擇，才能夠有效提高沖壓質(zhì)量，促使冷沖壓發(fā)揮出應(yīng)有的作用。對(duì)于冷沖壓工藝而言，金屬模具的合理選擇不僅能夠影響到?jīng)_壓時(shí)的精確度，還會(huì)對(duì)其使用壽命帶來(lái)影響。

第二，科學(xué)性。冷沖壓金屬模具在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證其具有足夠的設(shè)計(jì)合理性。采用足夠先進(jìn)的工藝成果，能夠有效提高模具的各項(xiàng)性能指標(biāo)。在設(shè)計(jì)階段中，通過(guò)科學(xué)的管理理念能夠促使金屬模具的設(shè)計(jì)流程變得更加規(guī)范、流暢，從而大幅提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

第三，全面性。冷沖壓金屬模具本身便具有非常廣泛的功能性，所以在設(shè)計(jì)階段中必須充分考慮設(shè)計(jì)內(nèi)容，盡量保證冷沖壓金屬模具在設(shè)計(jì)中的全面性，避免盲點(diǎn)的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)完成后需要專(zhuān)門(mén)開(kāi)展設(shè)計(jì)檢查，通過(guò)檢查的方式來(lái)保證產(chǎn)品達(dá)到應(yīng)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

第四，可行性。冷沖壓金屬模具在設(shè)計(jì)階段需要保證實(shí)用性，只有能夠在操作期間毫無(wú)顧忌的開(kāi)展沖壓操作，才能夠促使整個(gè)加工階段變得足夠流暢，確保冷沖壓金屬模具的各項(xiàng)性能與質(zhì)量。

1.2 覆蓋件的沖壓質(zhì)量要求

在冷沖壓工藝中，必須保證覆蓋件的沖壓質(zhì)量滿(mǎn)足剛性以及工藝性需求。因?yàn)楦采w件在成形期間，需要具備足夠強(qiáng)大的塑性變形能力，通過(guò)塑性變形來(lái)保證零件的剛性質(zhì)量，避免零件在實(shí)際使用中因?yàn)檎駝?dòng)而產(chǎn)生早期損壞等故障問(wèn)題。而工藝性則是針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)性能。在一定生產(chǎn)規(guī)模下，通過(guò)良好的工藝性可以充分保證冷沖壓質(zhì)量，在保證作業(yè)經(jīng)濟(jì)性、安全性的同時(shí)得到高質(zhì)量產(chǎn)品。

在覆蓋件的沖壓過(guò)程中，一次拉深成形是較為普遍的一種成形方式，因?yàn)槎啻卫畹膮?shù)數(shù)據(jù)非常難以界定，而且覆蓋件在多次拉深過(guò)程中還容易產(chǎn)生沖擊線(xiàn)等問(wèn)題，從而對(duì)油漆的后續(xù)表面質(zhì)量帶來(lái)較為嚴(yán)重的影響。拉漲復(fù)合成形在實(shí)際使用中并不是簡(jiǎn)單的拉深變形，而是將拉深、漲形表型兩種工藝相結(jié)合的一種復(fù)合成形工藝，這種工藝在實(shí)際使用中相對(duì)較為復(fù)雜。除此之外，在沖壓成形階段，因?yàn)楦采w件的內(nèi)部毛坯會(huì)隨著沖壓過(guò)程而發(fā)生貼膜，所以在成形階段中，毛坯塑性變形需要的成形力將會(huì)發(fā)生改變。

2 ?冷沖壓金屬模具設(shè)計(jì)工藝要點(diǎn)分析

在設(shè)計(jì)冷沖壓金屬模具時(shí)，直接的生產(chǎn)是不可取的。要對(duì)生產(chǎn)技術(shù)模具的工位所處的環(huán)境以及模具自身的性能以及產(chǎn)量進(jìn)行綜合的考慮，并且要對(duì)模具自身相關(guān)的生產(chǎn)工藝條件進(jìn)行深入的分析才可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量可控的目的。

首先，在設(shè)計(jì)規(guī)劃的初期，要確定金屬模具制造的精度，尤其是彎曲部分的精度是生產(chǎn)的要點(diǎn)。必須要設(shè)計(jì)出精確的金屬形狀尺寸，在后續(xù)進(jìn)行模具圖紙的設(shè)計(jì)時(shí)，確定金屬模具的性能和質(zhì)量時(shí)才能夠有據(jù)可依。

其次，在進(jìn)行形狀的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要滿(mǎn)足零件基本性能的相關(guān)要求。在設(shè)計(jì)的初期，可以積極的與商品的需求方進(jìn)行溝通，確定特定的標(biāo)志，通過(guò)標(biāo)志分析來(lái)進(jìn)行制造[1]。

最后，根據(jù)生產(chǎn)零件品種不同，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的模具設(shè)計(jì)。因?yàn)閷?duì)于不同種類(lèi)的模具，所能生產(chǎn)出的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜性是不盡相同的。這類(lèi)模具在設(shè)計(jì)生產(chǎn)的過(guò)程中，生產(chǎn)成本較高。所以當(dāng)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，這種制作成本較高的模具較為實(shí)用?？偠灾?，一定要對(duì)生產(chǎn)批次進(jìn)行充分的考慮，以便最大化的節(jié)約生產(chǎn)的成本。（圖1）

2.1 材料設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

在設(shè)計(jì)金屬模具時(shí)，要充分的考慮到所選用的材料的質(zhì)量程度。如果在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期缺陷的，應(yīng)當(dāng)綜合沖壓金屬模具的符合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行考慮。在設(shè)計(jì)時(shí)?？梢詮囊韵氯蠓矫鎭?lái)開(kāi)展金屬模具的設(shè)計(jì)：

第一，明確設(shè)計(jì)的方向。根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，確定材料的選取，對(duì)選取的材料自身的特性要做到心中有數(shù)，當(dāng)材料應(yīng)用于實(shí)際的設(shè)計(jì)時(shí)，也就能更好的進(jìn)行融合，提高實(shí)際的設(shè)計(jì)效果。第二，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要控制好搭邊的數(shù)量。通過(guò)對(duì)金屬模具的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，以便提高材料的實(shí)際利用率[2]。第三，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要始終堅(jiān)持全局控制的理念，對(duì)于設(shè)計(jì)的關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，要加大質(zhì)量控制的力度，使金屬模具材料設(shè)計(jì)能夠達(dá)到最佳冷調(diào)設(shè)計(jì)。

2.2 設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

首先，從目前主要采用的冷沖壓金屬設(shè)計(jì)模具的種類(lèi)來(lái)看，主要包括以下三種形式：曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)以及液壓機(jī)三類(lèi)。根據(jù)所生產(chǎn)模具的不同，選用合適的設(shè)備，但是要注意，模具的設(shè)計(jì)一定要與模切機(jī)的操作特性相吻合。

其次，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循安全生產(chǎn)的原則，在壓力機(jī)的工作負(fù)荷下來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。其中確保壓力機(jī)處于正常工作狀態(tài)。一定要考慮印刷機(jī)的安全特性。印刷機(jī)在工作時(shí)如果安全性能不達(dá)標(biāo)，會(huì)間接的造成壓力機(jī)過(guò)載[3]。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅要考慮設(shè)備本身的原因，也要考慮在運(yùn)行過(guò)程中與之相關(guān)的設(shè)備的運(yùn)行情況。

最后，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要注意壓力機(jī)的中心要與冷沖壓技術(shù)模具的中心對(duì)齊，以便實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的形狀控制。

3  影響冷沖壓模具使用壽命的幾種形式

通常來(lái)說(shuō)，包括瘀傷、磨損、變形、破損等四種形式。

3.1 磨損

在零件不斷加工的過(guò)程中，由于模具與沖頭在長(zhǎng)時(shí)間的沖壓下反復(fù)的摩擦，很容易在兩者的密切接觸的區(qū)域產(chǎn)生裂縫、坑洼。其次是由于沖壓零件本身的光潔度不足，毛刺太大，導(dǎo)致模具的邊緣在不斷的摩擦過(guò)程中不斷地變鈍。在生產(chǎn)過(guò)程中最常見(jiàn)的磨損表現(xiàn)形式是棱角變圓。

3.2 斷裂

在不斷的沖壓過(guò)程中，模具最初的形狀會(huì)受到一定的破壞。其中沖壓過(guò)程中對(duì)模具造成損壞最大的區(qū)域是凹凸形狀處。例如設(shè)計(jì)間隙過(guò)小，模具在使用時(shí)出現(xiàn)了裂縫等等。這些形式的破損可能會(huì)讓模具自身造成一定的損壞，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的維修后仍然可以投入使用。在修復(fù)的過(guò)程中要嚴(yán)格的按照?qǐng)D紙中的內(nèi)容進(jìn)行修復(fù)，以便保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.3 變形

在進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，由于沖頭表面的模具的硬化層太淺或是強(qiáng)度不夠造成了材料本身的不耐受，導(dǎo)致材料的斷裂。

4 ?冷沖壓模具主要失效形態(tài)的品質(zhì)控制

造成生產(chǎn)模具變形的原因主要由于材料本身的承載能力不足，以及模具長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷狀態(tài)下所造成的影響。模具失效的原因主要來(lái)源于以下兩個(gè)方面：強(qiáng)度不足以及韌性不足[4]。

4.1 強(qiáng)度不足導(dǎo)致的失效

通常在生產(chǎn)過(guò)程中所使用到的冷金屬鐵墩沖頭強(qiáng)度低于56HRC的或是冷擠壓模具強(qiáng)度低于62HRC的材料較容易產(chǎn)生變形。嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生模具破裂的情況，另外在生產(chǎn)的過(guò)程中墩底切彎曲的現(xiàn)象與模具的低硬度有著直接的聯(lián)系。對(duì)付此種失效的常用方法就是變形失效增硬度，脆斷失效減硬度。

4.2 材料韌度不足的失效

材料的韌性在制作的過(guò)程中是難以檢測(cè)的，由于沒(méi)有直接的判定標(biāo)準(zhǔn)，在冷鐓模具以及冷擠壓的過(guò)程中很容易出現(xiàn)材料自身的破損。由于沒(méi)有直接的征兆，導(dǎo)致危險(xiǎn)的難以被識(shí)別。在生產(chǎn)的過(guò)程中時(shí)有冷鐓模具中沖頭折斷，開(kāi)裂的現(xiàn)象。在現(xiàn)象發(fā)生之前模具本身也并無(wú)明顯的塑性變形，一旦發(fā)生變形，模具將永久失效。

4.3 磨損失效

通常包括異常磨損故障和正常磨損。

改進(jìn)方案：首先利用金屬模具加壓鍛造，當(dāng)加熱工序與鍛造工序完成后，進(jìn)行冷卻。冷卻的速度對(duì)于控制模具強(qiáng)度有著重要的作用。爭(zhēng)取將冷卻速度控制在20～45℃/min。隨后繼續(xù)監(jiān)測(cè)25分鐘，將下貝氏體的溫度空冷到280～220℃。隨后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的地炕保溫。然后進(jìn)行進(jìn)一步的深加工，急需回火。但是溫度與時(shí)間一定要控制好，當(dāng)上述工序全部完成后，可以進(jìn)行抽樣送檢，檢驗(yàn)成品的性能是否達(dá)標(biāo)，使模具的生產(chǎn)性能達(dá)到要求，以便減緩模具因摩擦而產(chǎn)生的老化。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)制造業(yè)在國(guó)際中所占的比例越來(lái)越大，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品也難免會(huì)進(jìn)行一定的競(jìng)爭(zhēng)。其中作為零件工藝質(zhì)量控制關(guān)鍵的模具來(lái)說(shuō)，成為了加工業(yè)鏈條的基礎(chǔ)要素。在進(jìn)行冷沖壓模具的加工過(guò)程中，需要生產(chǎn)者不斷的對(duì)加工工藝進(jìn)行升級(jí)，做好品質(zhì)的控制，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)對(duì)癥下藥，才能更好的完成工業(yè)的生產(chǎn)升級(jí)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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