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冲压制件不良的主要原因最详细分析以及对应解决方案

冲压制件不良的原因及对策

  冲压是四大工艺之首，其重要性可想而知。冲压工厂制成品的质量会给整车外观和性能打下可靠的基础，因此，冲压制件的质量保证一直是汽车制造业企业非常重视的问题。

  根据我公司冲压工厂进行质量管理的实践经验，笔者总结了冲压工厂常见的制件不良原因及对策，希望能够对冲压工厂同行制件质量的提高提供一些有益的参考。

冲压制件不良的主要原因

  造成冲压制件不良的原因很多，卷料、板料、模具的表面质量会影响最终冲压制件的品质，冲压过程中的操作以及工位器具的装夹取卸等也有可能损伤制件表面质量，因此，在整个制造过程的每个环节中都应充分考虑细节，尽量避免出现质量问题，影响最终的产品外观。

1、卷料

  卷料常见的不良现象主要有以下方面：

  （1）钢板表面或者内部有异物混入；

  （2）异物剥落，卷料呈伤疤一样的状态

  （3）卷料边角破损；

  （4）边角（20～30mm）由于应力不均匀而发生变形或者压皱；

  （5）刮痕（辊子表面或者异物质引起）；

  （6）辊子滑动引起；

  （7）边缘不规则破损；

  （8）异物进入后在卷料背面压出鼓包（异物掉下则消失）；

  （9）辊子痕迹（异物附着在辊子上引起）；

  （10）超出规则以外的材质不良；

  （11）异物引起表面深度产生明显的沟痕。

  根据实践经验发现，以上内容中，5、8、9项是频率出现最多的制件不良表现或原因。

2、板料

  板料常出现的不良现象如下：

  （1）毛刺：钢板截断面下部位产生毛刺，以截断面为基准，毛刺高度为0.2mm以上时，在这里发生的铁粉会损坏模具并产生凸凹；

  （2）辊子印：清洗辊子或者送料辊子附着异物引起（以固定节距发生）；

  （3）滑动印：由于辊子滑动引起，在突然停止或者加速时发生；

  （4）卷料破损或者边缘起皱：开卷线的导向辊或者模具上的导向辊间隙小时发生的起皱现象，由于卷料送入不平衡引起；

  （5）凸凹：开卷线有异物（铁屑、灰尘）混入引起凸凹

3、模具（制件）

  模具制件可能出现的常见问题有：

  （1）皱纹：由于压机滑块调整不良、压机精度低、气垫压力调整不合适、冲头或者R部位大等原因引起边缘或R部位皱纹；

  （2）线偏移：制件成形时，首先与模具接触的部位被挤压并形成了一条线；

  （3）粘合、刮痕：由于材料与凸模或凹模摩擦而在制件或者模具表面出现的不良；

  （4）凸凹：开卷线有异物（铁屑、胶皮、灰尘）混入引起凸凹；

  （5）曲折、应变：由于应力不均匀、拉延筋匹配不良或者压机滑块控制不良等造成制件R角部位或者压花部位发生曲折、应变

  （6）毛刺：主要发生于剪切模和落料模，刃口之间的间隙或大或小时会产生毛刺。

4、材料处理

  冲压制件的刮痕、压痕、圆角部位的变形等不良现象主要由以下原因产生：

（1）冲压过程：冲压过程中作业者操作不注意，制件在进出料时移位到模具或者传送带拐角处发生碰撞；传送带高度调整不合理；自动化装备调整不合理（行程、速度等）。

（2）工位器具的装载和取出：过载（被压变形）；重叠堆放（制件之间相互碰撞）；工位器具搬运时产生碰撞、翻倒、过速。

5、冲压制件凸凹

  冲压生产中制件表面最常出现的问题是凹凸问题，这大多是由于材料或者模具表面附着灰尘或铁屑而致，它使制件表面质量降低的同时也使生产性下降。

(1)、凹凸原因

  引起凹凸的因素很多，最主要的因素可以归纳为以下几项：

  （1）材料：卷料截断时产生铁粉；卷料截断后，截断面留有毛刺；板料保管或者搬运时附着有脏物。

  （2）模具：拉延筋灼伤时产生铁粉；拉延模限位排气孔的位置不合理引起最终制件的凸凹；剪切模引起（主要是废料刃口部位）凸凹。

  （3）其他：机械手速度设置不合理导致其进入模具内部时发生碰撞等现象从而产生最终制件不良。

(2)、降低凹凸的相应对策

  对于上述分析中的各种原因，我们可以采取一些相应的对策减少问题的产生。笔者在生产实践中总结了一些经验，虽然这些方法暂时不能产生十分有效的效果，但如果持续检查并及时改进的话，一定会达到很好的改善效果。

(1)检查截断面

截断卷料时，截断模的磨损和破损会产生很多微小的铁粉附着在刃口上，所以在冲压生产前必须在材料区或者冲压线检查二重截断面，以及时清洗板料去除毛刺。

(2)板料清洗装置的检查

  冲压生产前必须同时检查和修整清洗装置，以使其可以更有效地清洗板料，这也是很必要的，而且还需注意辊子间隙和清洗油的质量。

  具体做法是在一块钢板上涂上红色漆后使其经过清洗装置，之后检查红漆被除去的结果状态，如果去除率不达标，则必须检查和修整清洗装置。清洗油缺少时必须及时添加。

(3)拉延模的检查和修正

  拉延模需要做定期的检查和维护，以减少凸凹的产生并维持稳定状态。通常的做法是用样品检查压边圈的粘合划伤和加工面（凹模圆角、凸模圆角）的情况。

(4)剪切模的检查和修正

  剪切工序后出现凸凹的原因是由于剪切过程中产生了铁粉，因此在冲压前必须观察铁粉避免凸凹的发生。

(5)适当的机械手速度

  对于半自动的拉延模生产来说，当拉延凸模在下模位置，机械手速度又很快的时候，毛刺会掉在凸模上部，引起凸凹。为避免这种问题，我们可以在生产前做制件的出料试验，合理设置机械手的速度和出料角度，使它不会碰到制件和下模。

6、废品产生的原因

A. 原材料质量低劣;

B. 冲模的安装调整、使用不当;

C. 操作者没有把条料正确的沿着定位送料或者没有保证条料按一定的间隙送料;

D. 冲模由于长期使用，发生间隙变化或本身工作零件及导向零件磨损;

E. 冲模由于受冲击振动时间过长紧固零件松动使冲模各安装位置发生相对变化;

F. 操作者的疏忽，没有按操作规程进行操作。

7、预防废品的主要措施

A. 原材料必须与规定的技术条件相符合(严格检查原材料的规格与牌号，在有条件的情况下对尺寸精度和表面质量要求高的工件进行化验检查。)

B. 对于工艺规程中所规定的各个环节应全面的严格的遵守;

C. 所使用的压力机和冲模等工装设备，应保证在正常的工作状态下工作;

D. 生产过程中建立起严格的检验制度，冲压件首件一定要全面检查，检查合格后才能投入生产，同时加强巡检，当发生意外时要及时处理;

E. 坚持文明生产制度，如工件和坯件的传送一定要用合适的工位器具，否则会压伤和擦伤工件表面影响到工件的表面质量;

F. 在冲压过程中要保证模具腔内的清洁，工作场所要整理的有条理加工后的工件要摆放整齐。

8、冲裁件毛刺的产生原因

A.冲裁间隙太大、太小或不均匀;

B.冲模工作部分刃口变钝;

C. 凸模和凹模由于长期的受振动冲击而中心线发生变化，轴线不重合，产生单面毛刺。

对策

A. 保证凸凹模的加工精度和装配质量，保证凸模的垂直度和承受侧压力及整个冲模要有足够的刚性;

B.在安装凸模时一定要保证凸凹模的正确间隙并使凸凹模在模具固定板上安装牢固，上下模的端面要与压力机的工作台面保持相互平行。

C. 要求压力机的刚性要好，弹性变形小，道轨的精度以及垫板与滑块的平行度等要求要高;

D.要求压力机要有足够的冲裁力。

冲裁件剪裂断面允许毛刺的高度

冲裁板材厚度>0.3>0.3-0.5>0.5-1.0>1.0-1.5>1.5-2.0

新试模毛刺高度≤0.015≤0.02≤0.03≤0.04≤0.05

生产时允许的毛刺高度≤0.05≤0.08≤0.10≤0.13≤0.15

9、冲裁件产生翘曲变形原因

有间隙作用力和反作用力不在一条线上产生力矩。(凸凹模间隙过大及凹模刃口带有反锥度时，或顶出器与工件接触面积太小时产生翘曲变形)

措施：

A. 冲裁间隙要选择合理;

B. 在模具结构上应增加压料板(或托料板)板材与压料板平面接触并有一定的压力;

C.检查凹模刃口如发现有反锥度则必须将冲模刃口修整合适。

D.如是由于冲裁件形状复杂且内孔较多时剪切力不均匀增大压料力，冲裁前就压紧条料或者采用高精度的压力机冲裁。

E. 板材在冲裁前应进行校平，如仍无法消除翘曲变形时可将冲裁后工件通过校平模再次校平。

F. 定时清除模具腔内的赃物，薄板料表面进行润滑，并在模具结构上设有通油气孔。

10、冲裁时，冲裁件的外缘和内孔精度降低尺寸发生变化

原因：

A. 定位销，挡料销等位置发生变化或磨损太大;

B. 操作者的疏忽大意送料时左右前后偏移;

C.条料的尺寸精度较低过窄过宽送料困难使其难以送到指定地点，条料会在导料板内前后偏移则冲出的工件内孔与外形前后位置偏差较大。

11、零件弯曲时，尺寸和形状不合格的原因

A.材料的回弹造成产品不合格

减少回弹的措施：

◆. 选用弹性模数大屈服点小的力学性能较稳定的冲压材料;

◆. 增加校正工序，采用校正弯曲代替自由弯曲;

◆. 弯曲前材料要进行退火，使冷作硬化材料预先软化后再弯曲成形;

◆. 若在冲压过程中发生形状变形而难以消除;则应更换或修整凸模与凹模的斜度，并且使凸凹模间隙等于最小料厚。

◆.增大凹模与工件的接触面积，减小凸模与工件的接触面积。

◆.采用“矫枉过正”的办法减少回弹的影响。

B. 定位器发生磨损变形，而使条料定位不准，必须更换新的定位器。

C. 在无导向的弯曲模中，在压力机上调整时，压力机滑块下死点位置调整不当，也会造成弯曲件形状及尺寸不合格。

D. 模具的压料装置失灵或根本不起压料作用，必须重新调整压料力或更换压力弹簧使其工作正常。

12、弯曲件弯曲部位产生裂纹(弯曲变形区的内应力超过材料的强度极限)

A. 消除弯曲区外侧的毛刺，毛刺会造成该区域的应力集中，

◆ 减小弯曲变形量

◆ 清除此区域的毛刺

◆ 有毛刺的一侧放在弯曲区的内侧。

B. 弯曲工件时最好使弯曲方向和材料的纤维方向(辗轧方向)垂直。

C. 弯曲半径不能太小，在质量允许的情况下尽量使圆角半径加大。

D. 弯曲坯件表面要光洁，无明显的凸起及疤痕。

E. 弯曲时采用中间退火工序，使其消除内应力，经软化后的弯曲很少产生裂纹。

F. 弯曲时对于大型弯曲件一定要涂以润滑剂，以减少弯曲过程中的摩擦。

13、弯曲件在弯曲过程中的偏移

在弯曲过程中坯件沿着凹模表面滑动时，会受到摩擦阻力，若坯料两侧的摩擦阻力相差较大时，坯件会向摩擦阻力较大的一侧偏移。

措施：

◆ 形状不对称的弯曲件，采用对称弯曲成形(单面弯曲件采用两件对称弯曲后再切开)

◆ 在弯曲模上增加弹性压料装置，以便在弯曲时能压住坯料防止移动。

◆ 采用内孔及外形定位形式使其定位准确。

14、弯曲件表面擦伤的原因及其解决办法

A. 对于铜、铝合金等软材料进行连续作业压弯时，金属微粒或渣滓易附在工作部位的表面，使制件出现较大的擦伤，这时应认真分析研究工作部位的形状、润滑油等情况使坯件最好不要出现微粒及渣滓，以至产生划痕。

B. 弯曲方向和材料的轧制方向平行时，制件表面会产生裂纹，使工件表面质量降低。在两个以上的部位进行弯曲时，应尽可能的保证弯曲方向与轧制方向有一定的角度。

C. 毛刺面作为外表面进行弯曲时，制件易产生裂纹和擦伤;故在弯曲时应将毛刺面作为弯曲内表面。

D. 凹模圆角半径太小，弯曲部位出现冲击痕迹。对凹模进行抛光，加大凹模圆角半径，可以避免弯曲件擦伤。

E. 凸凹模间隙不应太小，间隙太小会引起变薄擦伤。在冲压过程中要时刻检查模具的间隙的变化情况。

F. 凸模进入凹模的深度太大时会产生零件表面擦伤，因此在保证不受回弹的影响的情况下，应适当的减少凸模进入凹模的深度。

G. 为了使制件符合精度的要求往往使用在底部压料的弯曲模，则在弯曲时压料板上的弹簧，定位销孔、托板和退料孔等都会压制成压痕,故应给予调整。

15、弯曲时坯件孔的位置发生变化是什么原因？怎样消除

A. 孔的位置尺寸不对，(弯曲受拉变薄)

措施：

◆ 严格控制弯曲半径，弯曲角度以及材料厚度;对材料的中性层进行修整和凸模进入凹模的深度以及凸凹模适当均匀。

B.孔不同心原因

◆ 弯曲高度不够

◆ 毛坯发生滑动

◆ 回弹

◆ 弯曲平面上出现起伏现象

措施：

◆ 确保左右弯曲高度正确。

◆ 修正磨损后的定位销和定位板，

◆ 减少回弹保证两弯曲面的平行度和平面度。

◆ 改变工艺路线，先弯曲校正后进行冲孔。

C. 弯曲线和两孔中心线不平行弯曲高度小于最小弯曲高度的部位在弯曲后呈现出向外张口形状。

措施：

◆ 弯曲时应保证最小弯曲高度H(H≥R+2t t材料厚度R弯曲半径)

◆ 改变加工零件的外形，在不影响使用的情况下去掉小于最小弯曲高度的那部分。

D. 靠近弯曲线的孔容易产生变形。

措施：

◆ 在设计弯曲件时要保证从弯曲部位到孔边距X大于一定值 X≥(1.5—2.0)t t弯曲板料厚度

◆ 在弯曲部位设计一个辅助孔来吸收弯曲变形应力，可以预防临近弯曲线的孔变形，一般采用先弯曲后冲孔的方案。

16、零件在弯曲后，弯曲部位产生明显的变薄

A. 弯曲半径相对于板厚值太小(r/t>3直角弯曲)一般采用增大弯曲半径

B. 多角弯曲使弯曲部位变薄加大，为了减少变薄尽量采用单角多工序的压弯办法。

C. 采用尖角凸模时凸模进入凹模太深使弯曲部位厚度明显减少。

17、拉深件凸缘在拉深过程中起皱的原因及预防

原因：凸缘部位压边力太小，无法抵制过大的切向压应力;而引起切向变形，因而失去稳定后形成皱纹。材料较薄也较易形成皱纹

措施：

◆ 加大压边圈的压边力和适当的加大材料的厚度。

18、拉深件壁部被拉裂的原因及预防

原因：

A. 材料在拉深时承受的径向拉应力太大;

B. 凹模圆角半径太小，

C. 拉深润滑不良;

D. 原材料塑性较差。

措施：

◆ 减小压边力;

◆ 加大凹模圆角半径

◆ 正确使用润滑剂

◆ 选用素行较好的材料或增加工间退火工序。

19、拉深件底部被拉裂

其原因是凹模圆角半径太小，使材料处于被切割状态。(一般发生在拉深初始阶段)增大凹模的圆角半径，并使其圆滑过度表面粗糙度要小一般Ra<0.2µm

20、拉深零件边缘高低不平及有褶皱。

原因：毛坯与凸凹模中心不合或材料厚度不均匀，以及凹模圆角半径和凸凹模间隙不均匀(凹模圆角半径太大，在拉深的最后阶段脱离了压边圈，使尚未越过圆角的材料压边圈压不到起皱后被拉入凹模形成口缘褶皱

措施：

◆ 冲模重新定位，校正凹模圆角半径和凸凹模间隙使其大小均匀后再投入生产(减少凹模圆角半径或采用弧形压边圈装置即可消除褶皱)

21、锥形零件或半球形零件拉深时腰部起皱的原因及预防措施

原因：在拉深开始时大部分材料处于悬空状态，加之压边力太小，凹模圆角半径又太大或者使用的润滑剂太多。使得径向拉应力变小使得材料在切向压应力的作用下失去稳定而起皱。

措施：

◆ 增大压边力或采用压延筋结构，减小凹模圆角半径或使材料厚度稍微加大。

22、拉深件表面产生拉痕的原因及预防措施

原因：

A. 凸模或凹模表面有尖利的压伤，致使工件表面相应的产生拉痕，此时应将压伤表面进行修磨或抛光即可。

B. 凸凹模间隙过小或者间隙不均匀，使其在啦深时工件表面被刮伤，此时应修整凸凹模间隙直至合适为止。

C. 凹模圆角表面粗糙，拉深时工件表面被刮伤，此时应将凹模圆角半径进行修磨打光;

D. 冲压时由于冲模工作表面或材料表面不清洁而混进杂物从而压伤了工件表面，因此在拉料时一定要始终保持凸凹模表面的清洁，坯料拉深前一定要擦拭;

E. 当凸凹模硬度低时，其表面附有金属废屑后，也使得拉深工件表面产生拉痕，因此除了增加凸凹模表面的硬度外在拉深时还要时常检查凸凹模表面即使清除其遗留下的金属废屑。

F. 润滑剂质量差，也会使拉深工件表面粗糙度加大，这时应使用适合于拉深工艺使用的润滑剂，必要时应将润滑剂过滤后再使用。以防止杂质混入而损伤工件表面。

23、拉深件拉深直壁部分不平整是什么原因造成的？

原因：

A. 凸模上没有设计和制造出通气孔，使其表面因压缩空气而变形，出现不平整现象，此时必须增加通气孔。

B. 材料的回弹作用也会使拉深工件表面不平，最后应增加整形工序。

C. 凸凹模间隙过大致使拉深难以被拉平，此时必须将间隙调整均匀。

三、结论

  如果以上五项相应措施（主要是检查、修整及其日常管理维护）能够持续进行，冲压工厂的制件凸凹问题肯定会大幅减少。当然，如果模具或者清洗装置出现急剧破损的情况，凸凹问题会显著增加。日常生产中，凸凹的发生率会产生变化，如果有不正常的情况发生时，工作人员必须调查技术原因并采取相应改善措施。

  在制件生产过程中当然还可能会出现其他问题，如裂纹和颈缩、曲折和皱纹等，但这些问题不像凹凸问题那样常见，并且这些问题通常会伴随着模具的修正而得以解决，在这里不再进行详细的阐述。