沖頭斷裂的案例
某導管沖頭斷裂原因分析及改進
斷裂原因分析
經過對沖頭斷裂后的斷口、產品成形情況、飛邊情況進行觀察，以及對鍛造成形過程的跟蹤，發現上模沖頭頻繁地出現非正常斷裂現象的共性為：⑴沖頭斷裂全部是從根部斷裂(圖2)；⑵斷裂時產品成形情況不理想，一邊飛邊大，一邊飛邊小甚至沒有飛邊，在飛邊較小的一側產品有未充滿的現象。再擴大范圍觀察，發現大部分飛邊均有嚴重偏心的現象。
圖2 沖頭斷裂圖
通過對產品出現的現象分析，基本認定上模沖頭頻繁地出現非正常斷裂的原因為：初始坯料經過拔長制坯后坯料長度在320mm 以上，這時將坯料放入下模進行中間鐓粗，下模深度為178mm，露出下模長度大于140mm。拔長時，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，產品在分模面以上的金屬會產生偏心現象(圖4)，偏心的金屬首先填充阻力較小的型腔，當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流動，流動的金屬對上模沖頭產生巨大的水平推力(圖5)。在批量生產過程中，上模沖頭在水平推力反復、循環作用下最終造成周期性的斷裂。
圖3 某導管拔長制坯圖
圖4 偏心示意圖
圖5 偏心金屬流動示意圖
確定改進工藝方案
確定工藝方案
通過對上模沖頭頻繁地出現非正常斷裂的原因分析得出，鍛造時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品鍛造時上中下三部分金屬的偏心問題，即保證該導管鍛造時上中下三部分金屬始終處于同軸狀態。
為了保證導管鍛造時上中下三部分金屬始終處于同軸狀態，在不增加鍛造火次和模具投入的前提下，增加預鍛工步是最便捷的措施。
展開 五金沖壓加工過程中沖頭會斷裂是什么原因所致
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，進行連續沖裁、沖壓、沖斷作業，使被加工材料發生分離或塑性變形，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，有以下幾個方面的原因：
1.沖頭過細或過長，或強度不夠所致；
2.沖頭硬度過高或沖頭材質不對所致。
3.沖頭固定不好，上下竄動所致；
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受力不均所致
6.當模具的閉合高度過低時，沖頭切入刀口內的部位過長就容易斷；
7.材料定位不當，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.沖頭的夾板與導向部位偏移，使得沖頭上下不順暢所致的斷裂；
10.打板導向不良造成沖頭單邊受力所致。
展開 基于自動化生產的卡車縱梁落料沖孔模設計
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計消除斷沖頭的影響
卡車縱梁由于料厚及強度大，生產過程中斷沖頭及沖頭拔起一直是困擾生產效率提升的難題，因此，必須從源頭設計方面優化考慮。主要是受振動的影響，振動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，從而導致沖頭斷裂或沖頭拔起。
首先，要從設計上去降低沖裁力的影響，一是落料凹模設計成波浪刀口，波浪刀口高度落差24mm，凹模鑲塊長度設計在(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，同時在分級設計時考慮盡量不要出現偏載。通過上述設計，沖裁力可由平刃沖裁力39512kN 降至20245kN，實現沖裁力的下降，降低生產過程中振動對沖頭造成的影響。對于不同級的等孔徑沖頭，為了避免使用時的安裝錯誤，在標準件選型上做了區分：沖頭固定部分直徑不一樣；同固定直徑的法蘭部位作區分，分別是D 字形、圓形兩種規格。
圖6 落料凹模波浪刀口設計
表1 沖頭分級表
其次，就是考慮如何消除振動對沖頭固定座的影響，為節省空間位置傳統的設計基本都是采用獨立的沖頭三角式固定座，這種獨立式的沖頭固定座優勢就是有利于解決沖孔毛刺問題，劣勢就是生產過程中容易振松導致沖頭斷裂或拔沖頭問題。隨著加工設備精準度的不斷提高，由加工問題導致的凸凹模間隙單邊的問題也越來越少，為避免出現沖頭固定座振松的問題，將傳統的獨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
廢料下滑方式設計
對于自動化模具，廢料的順利排出是非常關鍵的，必須在設計中給予充分考慮，好的廢料下滑設計將大大節省后續模具調試時間。
展開 淺析汽車等速傳動軸外星輪鍛件精鍛工藝
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構圖
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
結論
本文主要粗淺的闡述了外星輪冷溫鍛鍛件主要尺寸設計及模具結構設計。對影響外星輪冷精整擠壓力的溫鍛件毛坯頭部關鍵尺寸θ和α進行設計及優化，通過DEFORM-3D模擬和生產驗證，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 
沖壓件模具沖子容易斷裂的原因？
隨著社會的發展沖壓件產品發展到各個領域，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，沖頭材質不對等，對這種原因要及時更換沖頭材質，調整硬度。
沖壓件模具中沖頭的固定部位與導向部位偏移，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，要重新固定沖頭不讓其上下竄動。
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；
結構不合理，折刀未鑲入固定模板；
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
展開 沖壓模具沖子為什么容易斷裂？
除了沖頭材質和沖頭本身的設計外，造成沖頭斷裂的原因又有哪些呢？
1. 沖頭硬度過高，沖頭材質不對----更換沖頭材質，調整熱處理硬度。
2. 材料定位不當，造成沖孔沖頭切單邊，因受力不均斷裂----調整定位或送料裝置。
3. 材質不符合要求，造成角度不良，導致尺寸偏差----換材料或重新調整間隙。
4. 沖頭的固定部位(夾板)與導向部位(打板)偏移----修配或重新線割入塊使沖頭上下順暢。
5. 沖頭固定不好，上下竄動----重新固定沖頭使之不能上下竄動。
6. 沖頭刃口不鋒利----重新研磨刃口。
7. 閉合高度過低，沖頭切入刀口部位過長----調整閉合高度，使沖頭刀口合適的長度。
8. 模具沒調到位造成角度誤差導致尺寸偏----調整閉合高度不良或角度差不良。
9. 下模廢料堵死刀口，造成沖頭斷----重新鉆大落料孔，使落料順暢。
10. 成型公無R角，在角度及其他正常情況----成型公修R角。
11. 折刀高度不夠，折彎沖頭合入折刀太短----增加折刀高度，造成角度不良多，使折彎沖 頭盡可能合入折刀部位。
12. 折彎時速度太快，造成折彎根部變形----調整速比控，選擇合理轉速。
13. 結構不合理，折刀未鑲入固定模板沖壓時，造成間隙變大----重新銑槽，將折刀鑲入模板。
展開 沖壓模具常見問題匯總及解決方案
鐵屑
1）壓筋錯位重新計算壓筋位置或折彎位置
2）折彎間隙過小，擠出鐵屑重新調整間隙，或研磨成型塊，或研磨成型沖頭
3）折彎凸模太鋒利修R角
4）接刀口材料太少重新接刀口
5）壓筋太窄重新研磨壓筋
7. 抽芽不良
1）抽芽底孔中心與抽芽沖子中心不重合造確定正確中心位置，或移動抽芽沖子位置，或移成抽芽－邊高－邊低甚至破裂動預沖孔位置，或調整定位
2）凹模間隙不均勻，造成抽芽－邊高－邊修配抽芽間隙低甚至破裂
3）抽芽底孔不符合要求，造成抽芽高度及重新計算底孔孔徑，預沖孔增大或減少直徑偏差，甚至破裂
8. 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，刀口處適當修R角
2）成型沖頭長度不夠，造成未能成型計算沖頭正確長度調整沖頭實際長度以達成型要求
3）成型沖頭過長，成型處材料壓變形，甚確定沖頭正確長度，調整沖頭實際長度以達到要求至沖頭斷裂
4）成型處材料不夠造成拉裂計算展開材料，或修R角，或降低成型高度
5）定位不良，造成成型不良調整定位或送料裝置
6）成型間隙太小造成拉裂或變形調配間隙
9.
展開 沖壓模具常見問題及解決方案，供君參考！
沖頭易斷
（1）閉合高度過低，沖頭切入刀口部位過長調整閉合高度
（2）材料定位不當，造成沖孔沖頭切單邊，調整定位或送料裝置因受力不均斷裂
（3）下模廢料堵死刀口，造成沖頭斷重新鉆大落料孔，使落料順暢
（4）沖頭的固定部位（夾板）與導向部位修配或重新線割入塊使沖頭上下順暢（打板）偏移
（5）打板導向不良，造成沖頭單邊受力重新修配打板間隙
（6）沖頭刀口太短，與打板干涉重換沖頭，增長刀口部分長度
（7）沖頭固定不好，上下竄動重新固定沖頭使之不能上下竄動
（8）沖頭刃口不鋒利重新研磨刃口
（9）沖頭表面拉傷，脫料時受力不均重新換沖頭
（10）沖頭過細，過長，強度不夠重新換沖頭類型
（11）沖頭硬度過高，沖頭材質不對更換沖頭材質，調整熱處理硬度
6. 鐵屑
（1）壓筋錯位重新計算壓筋位置或折彎位置
（2）折彎間隙過小，擠出鐵屑重新調整間隙，或研磨成型塊，或研磨成型沖頭
（3）折彎凸模太鋒利修R角
（4）接刀口材料太少重新接刀口
（5）壓筋太窄重新研磨壓筋
7. 抽芽不良
（1）抽芽底孔中心與抽芽沖子中心不重合造確定正確中心位置，或移動抽芽沖子位置，或移成抽芽－邊高－邊低甚至破裂動預沖孔位置，或調整定位
（2）凹模間隙不均勻，造成抽芽－邊高－邊修配抽芽間隙低甚至破裂
（3）抽芽底孔不符合要求，造成抽芽高度及重新計算底孔孔徑，預沖孔增大或減少直徑偏差，甚至破裂
8.
展開 十七個模具典型問題，解決方案，值得收藏！
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1.廢料跳穴
a.沖頭長度不夠按沖頭刃口切入凹模一個料厚加1mm更換沖頭
b.凹模間隙過大割入子減少間隙或用披覆機減小間隙
c.沖頭或模板未去磁將沖頭或模板用去磁器去磁
2.廢料堵穴
a.落料孔小或落料孔偏位加大落料孔，使落料順暢
b.落料孔有倒角加大落料孔去除倒角
c.刀口未放錐度線割錐度或反面擴充孔減小直壁位長度
d.刀口直壁位過長反面鉆孔，使刀口直壁位縮短
e.刃口崩，造成披鋒大，堵料重新研磨刃口
3.披鋒不良
a.刃口崩，造成披鋒過大重新研磨刃口
b.沖頭與凹模間隙過大線割入塊，重新配間隙
c.凹模刀口光潔度差拋光刀口直壁位
d.沖頭與凹模間隙過小重新省模，配間隙
e.頂料力過大，反向拉出披鋒換彈簧，減小頂料力
4.切邊不齊
a.定位偏移調整定位
b.有單邊成型，拉料加大壓料力，調整定位
c.設計錯誤，造成接刀不平重新線割切邊刀口鑲塊
d.送料不準調整送料器
e.送料步距計算有誤重新計算步距，重定接刀位
5.沖頭易斷
a.閉合高度過低，沖頭切入刀口部位過長調整閉合高度
b.材料定位不當，造成沖孔沖頭切單邊，調整定位或送料裝置因受力不均斷裂
c.下模廢料堵死刀口，造成沖頭斷重新鉆大落料孔，使落料順暢
d.沖頭的固定部位（夾板）與導向部位修配或重新線割入塊使沖頭上下順暢（打板）偏移
e.打板導向不良，造成沖頭單邊受力重新修配打板間隙
f.沖頭刀口太短，與打板干涉重換沖頭，增長刀口部分長度
g.沖頭固定不好，上下竄動重新固定沖頭使之不能上下竄動
h.沖頭刃口不鋒利重新研磨刃口
I.沖頭表面拉傷，脫料時受力不均重新換沖頭
j.沖頭過細，過長，強度不夠重新換沖頭類型
展開 沖壓模具常見問題匯總及解決方案
沖頭易斷
1）閉合高度過低，沖頭切入刀口部位過長調整閉合高度
2）材料定位不當，造成沖孔沖頭切單邊，調整定位或送料裝置因受力不均斷裂
3）下模廢料堵死刀口，造成沖頭斷重新鉆大落料孔，使落料順暢
4）沖頭的固定部位（夾板）與導向部位修配或重新線割入塊使沖頭上下順暢（打板）偏移
5）打板導向不良，造成沖頭單邊受力重新修配打板間隙
6）沖頭刀口太短，與打板干涉重換沖頭，增長刀口部分長度
7）沖頭固定不好，上下竄動重新固定沖頭使之不能上下竄動
8）沖頭刃口不鋒利重新研磨刃口
9）沖頭表面拉傷，脫料時受力不均重新換沖頭
10）沖頭過細，過長，強度不夠重新換沖頭類型
11）沖頭硬度過高，沖頭材質不對更換沖頭材質，調整熱處理硬度
6. 鐵屑
1）壓筋錯位重新計算壓筋位置或折彎位置
2）折彎間隙過小，擠出鐵屑重新調整間隙，或研磨成型塊，或研磨成型沖頭
3）折彎凸模太鋒利修R角
4）接刀口材料太少重新接刀口
5）壓筋太窄重新研磨壓筋
7. 抽芽不良
1）抽芽底孔中心與抽芽沖子中心不重合造確定正確中心位置，或移動抽芽沖子位置，或移成抽芽－邊高－邊低甚至破裂動預沖孔位置，或調整定位
2）凹模間隙不均勻，造成抽芽－邊高－邊修配抽芽間隙低甚至破裂
3）抽芽底孔不符合要求，造成抽芽高度及重新計算底孔孔徑，預沖孔增大或減少直徑偏差，甚至破裂
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