沖頭斷裂
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-23
沖頭斷裂的實(shí)例教程
斷裂原因分析
經(jīng)過對沖頭斷裂后的斷口、產(chǎn)品成形情況、飛邊情況進(jìn)行觀察，以及對鍛造成形過程的跟蹤，發(fā)現(xiàn)上模沖頭頻繁地出現(xiàn)非正常斷裂現(xiàn)象的共性為：⑴沖頭斷裂全部是從根部斷裂(圖2)；⑵斷裂時(shí)產(chǎn)品成形情況不理想，一邊飛邊大，一邊飛邊小甚至沒有飛邊，在飛邊較小的一側(cè)產(chǎn)品有未充滿的現(xiàn)象。再擴(kuò)大范圍觀察，發(fā)現(xiàn)大部分飛邊均有嚴(yán)重偏心的現(xiàn)象。
圖2 沖頭斷裂圖
通過對產(chǎn)品出現(xiàn)的現(xiàn)象分析，基本認(rèn)定上模沖頭頻繁地出現(xiàn)非正常斷裂的原因?yàn)椋撼跏寂髁辖?jīng)過拔長制坯后坯料長度在320mm 以上，這時(shí)將坯料放入下模進(jìn)行中間鐓粗，下模深度為178mm，露出下模長度大于140mm。拔長時(shí)，圖3 中小頭的錐度部分與沒有變形的圓柱部分不會完全同軸且有彎曲產(chǎn)生，放入下模后坯料不會正好垂直于鍛模分模面。在中間鐓粗的變形過程中，產(chǎn)品在分模面以上的金屬會產(chǎn)生偏心現(xiàn)象(圖4)，偏心的金屬首先填充阻力較小的型腔，當(dāng)阻力較小的型腔基本成形后，金屬受到鍛模橋部阻力的作用，大量的金屬逐漸向偏心的另一側(cè)流動(dòng)，流動(dòng)的金屬對上模沖頭產(chǎn)生巨大的水平推力(圖5)。在批量生產(chǎn)過程中，上模沖頭在水平推力反復(fù)、循環(huán)作用下最終造成周期性的斷裂。
圖3 某導(dǎo)管拔長制坯圖
圖4 偏心示意圖
圖5 偏心金屬流動(dòng)示意圖
確定改進(jìn)工藝方案
確定工藝方案
通過對上模沖頭頻繁地出現(xiàn)非正常斷裂的原因分析得出，鍛造時(shí)金屬偏心引起的水平推力是沖頭斷裂的主要原因。要解決沖頭斷裂就得消除水平推力，要消除水平推力就得解決產(chǎn)品鍛造時(shí)上中下三部分金屬的偏心問題，即保證該導(dǎo)管鍛造時(shí)上中下三部分金屬始終處于同軸狀態(tài)。
為了保證導(dǎo)管鍛造時(shí)上中下三部分金屬始終處于同軸狀態(tài)，在不增加鍛造火次和模具投入的前提下，增加預(yù)鍛工步是最便捷的措施。
展開 沖頭是五金沖壓模具上的金屬零件，又叫做沖棒、沖針或者沖子。它安裝在沖壓模具上，與金屬材料直接接觸，進(jìn)行連續(xù)沖裁、沖壓、沖斷作業(yè)，使被加工材料發(fā)生分離或塑性變形，從而獲得所需要的成品沖壓件或者半成品沖壓件。沖頭也叫凸模、上模、陽模、沖針等,而沖頭又分為A型沖頭、T型沖頭、異型沖頭。
在五金沖壓件加工過程中，沖頭之所以會斷掉，有以下幾個(gè)方面的原因：
1.沖頭過細(xì)或過長，或強(qiáng)度不夠所致；
2.沖頭硬度過高或沖頭材質(zhì)不對所致。
3.沖頭固定不好，上下竄動(dòng)所致；
4.沖頭刀口太短，與打板干涉所致；
5.沖頭表面拉傷致使脫料時(shí)受力不均所致
6.當(dāng)模具的閉合高度過低時(shí)，沖頭切入刀口內(nèi)的部位過長就容易斷；
7.材料定位不當(dāng)，造成沖孔沖頭切單邊從而受力受力不均而使沖頭斷裂；
8.下模的廢料把刀口堵死會造成沖頭斷裂；
9.沖頭的夾板與導(dǎo)向部位偏移，使得沖頭上下不順暢所致的斷裂；
10.打板導(dǎo)向不良造成沖頭單邊受力所致。
展開 圖5 落料沖孔模上安裝的投料檢測器
合理的刃口及沖頭分級設(shè)計(jì)消除斷沖頭的影響
卡車縱梁由于料厚及強(qiáng)度大，生產(chǎn)過程中斷沖頭及沖頭拔起一直是困擾生產(chǎn)效率提升的難題，因此，必須從源頭設(shè)計(jì)方面優(yōu)化考慮。主要是受振動(dòng)的影響，振動(dòng)會造成橫向位移及縱向位移，其中橫向位移會對沖裁間隙造成影響，從而導(dǎo)致沖頭斷裂或沖頭拔起。
首先，要從設(shè)計(jì)上去降低沖裁力的影響，一是落料凹模設(shè)計(jì)成波浪刀口，波浪刀口高度落差24mm，凹模鑲塊長度設(shè)計(jì)在(280±20)mm，以利于熱處理及拆裝，見圖6。二是卡車縱梁孔多，沖孔對沖裁力有很大的影響，需對沖頭吃入量進(jìn)行分級以降低沖裁力，共分為6 級，3mm 分1 級，具體分級見表1，同時(shí)在分級設(shè)計(jì)時(shí)考慮盡量不要出現(xiàn)偏載。通過上述設(shè)計(jì)，沖裁力可由平刃沖裁力39512kN 降至20245kN，實(shí)現(xiàn)沖裁力的下降，降低生產(chǎn)過程中振動(dòng)對沖頭造成的影響。對于不同級的等孔徑沖頭，為了避免使用時(shí)的安裝錯(cuò)誤，在標(biāo)準(zhǔn)件選型上做了區(qū)分：沖頭固定部分直徑不一樣；同固定直徑的法蘭部位作區(qū)分，分別是D 字形、圓形兩種規(guī)格。
圖6 落料凹模波浪刀口設(shè)計(jì)
表1 沖頭分級表
其次，就是考慮如何消除振動(dòng)對沖頭固定座的影響，為節(jié)省空間位置傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本都是采用獨(dú)立的沖頭三角式固定座，這種獨(dú)立式的沖頭固定座優(yōu)勢就是有利于解決沖孔毛刺問題，劣勢就是生產(chǎn)過程中容易振松導(dǎo)致沖頭斷裂或拔沖頭問題。隨著加工設(shè)備精準(zhǔn)度的不斷提高，由加工問題導(dǎo)致的凸凹模間隙單邊的問題也越來越少，為避免出現(xiàn)沖頭固定座振松的問題，將傳統(tǒng)的獨(dú)立沖頭固定座改為集成沖頭固定座，見圖7。
圖7 集成式沖頭固定座
廢料下滑方式設(shè)計(jì)
對于自動(dòng)化模具，廢料的順利排出是非常關(guān)鍵的，必須在設(shè)計(jì)中給予充分考慮，好的廢料下滑設(shè)計(jì)將大大節(jié)省后續(xù)模具調(diào)試時(shí)間。
展開 圖5 DEFORM-3D模擬冷精整擠壓力
圖6 冷精整沖頭異常斷裂
圖7 四工步成形溫鍛模具結(jié)構(gòu)圖
1-第一工步沖頭 2-第一工步凹模 3-第一工步溫鍛坯料4-第二工步沖頭 5-第二工步凹模 6-第二工步溫鍛坯料7-第三工步溫鍛坯料 8-第三工步凹模 9-第三工步沖頭10-第四工步溫鍛件 11-第四工步凹模 12-第四工步沖頭
結(jié)論
本文主要粗淺的闡述了外星輪冷溫鍛鍛件主要尺寸設(shè)計(jì)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對影響外星輪冷精整擠壓力的溫鍛件毛坯頭部關(guān)鍵尺寸θ和α進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化，通過DEFORM-3D模擬和生產(chǎn)驗(yàn)證，對解決類似冷精整沖頭異常斷裂的問題有一定的借鑒意義。
—— 來源：《鍛造與沖壓》2018年第23期
展開 隨著社會的發(fā)展沖壓件產(chǎn)品發(fā)展到各個(gè)領(lǐng)域，加工沖壓件的模具尤其重要，沖壓模具上的沖子，沖頭，有時(shí)候會斷裂，是什么原因呢？
沖壓件模具中沖頭硬度過高，沖頭材質(zhì)不對等，對這種原因要及時(shí)更換沖頭材質(zhì)，調(diào)整硬度。
沖壓件模具中沖頭的固定部位與導(dǎo)向部位偏移，對于這種原因要重新要重新修配或者重新割入塊使沖頭上下順暢。
沖壓件模具中沖頭固定不好，上下竄動(dòng)，要重新固定沖頭不讓其上下竄動(dòng)。
沖頭刃口不鋒利；重新研磨刃口；
閉合高度過低，沖壓件模具中沖頭切入刀口部位過長；
下模廢料堵死刀口造成沖頭斷裂，對于這種，要重新鉆大落料孔，使落料順暢；
折刀高度不夠，折彎沖頭合入折刀太短；
結(jié)構(gòu)不合理，折刀未鑲?cè)牍潭０澹?折彎速度太快，造成沖頭折彎根部變形等等；
文章來源：http://www.hangzhouaoda.com/cyzs/989.html
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沖頭斷裂的最新內(nèi)容
圖6 落料凹模波浪刀口設(shè)計(jì)
表1 沖頭分級表
其次，就是考慮如何消除振動(dòng)對沖頭固定座的影響，為節(jié)省空間位置傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本都是采用獨(dú)立的沖頭三角式固定座，這種獨(dú)立式的沖頭固定座優(yōu)勢就是有利于解決沖孔毛刺問題，劣勢就是生產(chǎn)過程中容易振松導(dǎo)致沖頭斷裂或拔沖頭問題。
3.沖頭固定不好，上下竄動(dòng)所致；
4.沖頭刀口太短，與打板干涉所致；
5.沖頭表面拉傷致使脫料時(shí)受力不均所致
6.當(dāng)模具的閉合高度過低時(shí)，沖頭切入刀口內(nèi)的部位過長就容易斷；
7.材料定位不當(dāng)，造成沖孔沖頭切單邊從而受力受力不均而使沖頭斷裂；
8.下模的廢料把刀口堵死會造成沖頭斷裂；
9.沖頭的夾板與導(dǎo)向部位偏移，使得沖頭上下不順暢所致的斷裂；
10.
本文分析了某導(dǎo)管上模沖頭非正常頻繁斷裂的原因，通過優(yōu)化模鍛工藝，增加預(yù)鍛工步，控制金屬成形時(shí)的流動(dòng)，避免鍛造時(shí)產(chǎn)生偏心，使產(chǎn)品在鍛造成形過程中上中下三部分處于同軸的狀態(tài)，達(dá)到了解決上模沖頭非正常斷裂的目的。
鍛造特點(diǎn)及問題描述
鍛造特點(diǎn)
某導(dǎo)管是我部主要的汽車產(chǎn)品，年產(chǎn)量約15000件，鍛件圖見圖1。
造成抽芽－邊高－邊修配抽芽間隙低甚至破裂
c.抽芽底孔不符合要求，造成抽芽高度及重新計(jì)算底孔孔徑，預(yù)沖孔增大或減少直徑偏差，甚至破裂
8.成型不良
a.成型模凸模太鋒利，造成材料拉裂成型凸模修R角，刀口處適當(dāng)修R角
b.成型沖頭長度不夠，造成未能成型計(jì)算沖頭正確長度調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)成型要求
c.成型沖頭過長，成型處材料壓變形，甚確定沖頭正確長度，調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)到要求至沖頭斷裂
沖頭刃口不鋒利；重新研磨刃口；
閉合高度過低，沖壓件模具中沖頭切入刀口部位過長；
下模廢料堵死刀口造成沖頭斷裂，對于這種，要重新鉆大落料孔，使落料順暢；
折刀高度不夠，折彎沖頭合入折刀太短；
結(jié)構(gòu)不合理，折刀未鑲?cè)牍潭０澹?折彎速度太快，造成沖頭折彎根部變形等等；
文章來源：http://www.hangzhouaoda.com/cyzs/989.html
成型不良
（1）成型模凸模太鋒利，造成材料拉裂成型凸模修R角，刀口處適當(dāng)修R角
（2）成型沖頭長度不夠，造成未能成型計(jì)算沖頭正確長度調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)成型要求
（3）成型沖頭過長，成型處材料壓變形，甚確定沖頭正確長度，調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)到要求至沖頭斷裂
（4）成型處材料不夠造成拉裂計(jì)算展開材料，或修R角，或降低成型高度
（5）定位不良，造成成型不良調(diào)整定位或送料裝置
（6
（圖6），在改善溫鍛件θ和α設(shè)計(jì)后，此問題得到解決，沒有再出現(xiàn)冷精整沖頭異常斷裂的問題。
成型不良
1）成型模凸模太鋒利，造成材料拉裂成型凸模修R角，刀口處適當(dāng)修R角
2）成型沖頭長度不夠，造成未能成型計(jì)算沖頭正確長度調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)成型要求
3）成型沖頭過長，成型處材料壓變形，甚確定沖頭正確長度，調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)到要求至沖頭斷裂
4）成型處材料不夠造成拉裂計(jì)算展開材料，或修R角，或降低成型高度
5）定位不良，造成成型不良調(diào)整定位或送料裝置
6）成型間隙太小造成拉裂或變形調(diào)配間隙
除了沖頭材質(zhì)和沖頭本身的設(shè)計(jì)外，造成沖頭斷裂的原因又有哪些呢？
1. 沖頭硬度過高，沖頭材質(zhì)不對----更換沖頭材質(zhì)，調(diào)整熱處理硬度。
2. 材料定位不當(dāng)，造成沖孔沖頭切單邊，因受力不均斷裂----調(diào)整定位或送料裝置。
3. 材質(zhì)不符合要求，造成角度不良，導(dǎo)致尺寸偏差----換材料或重新調(diào)整間隙。
4.
成型不良
1）成型模凸模太鋒利，造成材料拉裂成型凸模修R角，刀口處適當(dāng)修R角
2）成型沖頭長度不夠，造成未能成型計(jì)算沖頭正確長度調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)成型要求
3）成型沖頭過長，成型處材料壓變形，甚確定沖頭正確長度，調(diào)整沖頭實(shí)際長度以達(dá)到要求至沖頭斷裂
4）成型處材料不夠造成拉裂計(jì)算展開材料，或修R角，或降低成型高度
5）定位不良，造成成型不良調(diào)整定位或送料裝置
6）成型間隙太小造成拉裂或變形調(diào)配間隙
