大型薄板金属冲压件局部特征成形平面度的控制方法--.docx

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1、大型薄板金属冲压件局部特征成形平面度的控制方法张成浩(成都宏明双新科技股份有限公司，四川成都610091)摘要：本文重点介绍薄材大型镀金件的成形后变形的分析与控制，针对产品结构特征，利用理论分析与试验验证并结合生产实际，分析了变形的原因，并给出给出科学合理的控制方法以及成形工序和成型结构，实现产品平面度的技术要求，取得良好的效果，得到高质量的产品，满足了生产，同时获得了宝贵的经验数据。关键词：大型薄板金属冲压；局部特征成形；平面度；回弹控制；有限元分析；Characteristics Forming of Large Sheet Metal Stamping Parts Flatness Co

2、ntrol MethodZHANG chenghao(1. Chengdu Hongming Shuangxin Technology Co., LTD., Chengdu, Sichuan 610091, China)Abstract: this article focuses on the analysis of the large thin sheet metal parts forming and control, in view of the productstructure characteristics, using theoretical analysis and test a

3、nd combining with actual production, analysis of the causes ofdeformation, and gives a scientific and reasonable control method ,forming process and forming structure, realize high qualityproducts, at the same time gained valuable experience.Key words: large sheet metal stamping; feature forming; fl

4、atness;0引言技术背景通信、家电、电子类产品的箱体、面板、背板大量使用金属平板类冲压件，其生产过程是一种薄板冲压成形过程，包含许多局部成形特征如凸包、特征筋，这些成形特征的分布不均匀，成形过程中的变形量主要集中在成形特征区域。对于这类复杂结构的平板类冲压零件，由于板材不均匀变形使得成形后应力分布极不均匀，零件存在变形、平面度不良的问题，具体表现为打鼓和翘曲、回弹、扭曲,这些缺陷严重影响了零件产品质量和装配精度，延长了产品开发和制造周期。热轧钢板、冷轧钢板、镀锌钢板、PCM板材和铝合金板材、不锈钢的冲压过程中对于板料局部冲压成形的应力变化、回弹变形成为板料冲压成形的难点和重点。下图1所示，

5、为一款TV背板拉伸图，存在很多局部特征，材料为SECC N5 ,T=0.8mm,长1441mm,宽 820mmo产品技术要求：1,长度公差：+/-0.4咖；2,宽度公差：+/-0.3mm；3,长向平面度:碗弓2. 5max,不可龟翘，背板200距离内突变不大于0. 2；4,短向平面度:碗弓1. 5max,不可龟翘，背板200距离内突变不大于0. 2；5,零件不可多呈现翘曲、扭曲。1矮凸包2椭圆凸包3高凸包4平面成形区域5连续筋6半剪筋7双拉伸筋图1零件图成形后的翘曲、变形、平面度是此类产品的共同问题，目前解决对策是在实际模具的设计、试模中需要不断地修改，反复试模调整，不断试错。因此需要大量的试

6、模时间，长时间占用机台，造成资源的浪费；投入大量的试模材料，造成资金上的损耗；拖延新产品的开发周期；模具不断重复修改，时间长，浪费重。所以急需解决薄板金属因局部特征的成形造成的扭曲、平面度不良、变形等问题，因此需要一套应用于薄材金属板材局部成型的工艺方法和制造技术，具有重要的工程意义和实用价值。本文将从材料、流动、塑性变形、弹性变形等方面提出此应用于薄板金属板材局部成型的工艺方法。1,材料特性本文所述零件材料为无铭钝化电镀锌耐指纹板SECC N5,采用无铭钝化涂覆耐指纹膜技术，涂镀层均匀、致密，表面平滑，有良好的耐指纹效果；基材为优质冷轧板，具有优良的强度和压延性能，能满足生产的冲压要求，是一

7、款广泛用于电子电气领域的环保材料。主要应用于汽车配件、平板电视、通讯机箱、办公打印复印设备以及电脑产品和各种五金冲压件等领域，表1为其成分参数，力学材料参数见表2。表1 SECC成分参数元素代码CSIMnPSCuCrNi百分含量%0. 120. 050. 500. 0250. 0250. 150. 150. 15元素代码AsSn百分含量%0. 05WM4MCN%P2 iM- oonoCWOMNIf如2MJ*rtv241l7fmam*t54J124U109CH1ZRnJ4mHMM3HQ IM 0MMCnm% MM*twC3H0H40lMIM 1BW/*rxm410tQ1MI1UM40Wt11 3

8、A近似模型回压前板料X方向正应力分布近似模型同床后板料X方向正应力分布图2近似模型回压前后后板料X方向正应力分布3,抑制凸包周边材料流动由于成形特征不均匀分布是弹产生的一个重要原因，会造成成形过程中板料平面内材料不均匀流动。如果能抑制成形特征区域的材料流动使成形特征区域变形更加充分，阻止或较弱成形特征区域应力向无成形特征的平面部分的传递，降低平而部分上材料的不均匀流动，减小零件整体翘曲回弹。图3为凸包有压边筋与无压边筋成形回弹模拟，在仿真模型凸边缘设置0. 3nun深的底边筋进行模拟分析，从云图叠加以及侧向视图可以看出，回弹量减低50轧 零件翘曲回弹得到明显改善，说明合理的压边筋确实对凸包成形

9、的材料流动与应力平衡起到作用。图3凸包压边筋与无压边筋成形回弹模拟图4,切断内应力在局部特征整形技术后，在周围布置半切特征筋通过进一步来切断局部特征成形时应力波的传播路径，减小局部特征成形对整个零件的影响，从而减小整个零件的翘曲回弹。5,内部应力的均衡根据零件形状合理利用零件无效部位增加一些特征，如过渡性的凸包、折弯、拉深、压线，作为一种板材成形时平衡应力与抑制材料流动的手段。6,凸凹模具间合理设计凸凹模间隙对于翘曲回弹，需耍结合零件形状进行合理设置。4,成型工序与结构根据以上的分析优化，对背板拉伸模型进行分析如图4所示，成形拉延力997T压边力261T,成形极限图所示区域凸包顶部变薄严重有开

10、裂趋势；凸包最大变薄-0.53mm；根据回弹仿真分析，产品成形完成后有翘曲风险，起拱趋势呈左卜.右上一线，最大量L 53mm,另一对角线方向向卜回弹，回弹量最大为-4. 371. 53u1成形过程分析2成形极限仿真3成形变薄仿真4回弹仿真图4零件拉伸仿真分析最终，图1所示的大型金属板材的局部成形优化为拉仰工序、整形回压工序、凸包半切工序、压钾钉工序，见图5,通过合理成形与控制实现板材零件合格的成形形态、尺寸与平面度和翘曲的耍求。B嫡,机他,随梯（秘鼾）c：m （bD；硼钠上）图5拉深工序图A拉伸工序采用双拉深筋凸包向上的拉伸方式，1000T压力机，脱料力250T；凸凹模材料为CR12热处理硬度

11、HRC5255,抛光后表面电镀，表面光洁度R0. 3,保证材料流动性；图1中虚线部分为零件最终形状与尺寸，实线为拉伸工序图，1类凸包高度W3T,本工序拉深高度比标准值高0.3mm,成形间隙值LOT,成形斜度与标准值相同，上模加压线，0.3高*1.0宽，见图6。2类凸包为圆形凸包高度W5T,本工序拉深高度比标准值高0.3mm,成形间隙值LOT,成形斜度大于标准值5 ,凹模四周加压线，0.3高*1.0宽，见图6。3类为梯形凸包，高度5T,这类凸包因为材料延展率较大，成形仿真分析中开裂主要集中在该区域，一次性成形容易开裂，所以第一工序拉深呈半圆形，凸包截面中心线长度为比标准梯形高凸包截面中线长度多0.2MNH）.8,见图6。图1中4区域的上模冲头加高0. 2mm,保证后工序回压平衡应力，保证平面度。5类为长条形连续凸起，标准值为6. 0mm,该部分拉深工序拉深值比标准值高出0. 6mm,成形间隙为1. ITo6类为半剪凸包，标准值为0. 5Tmm,该部分拉深工序拉深值设计为0. 5T+0. 15mm,按标准冲裁间隙冲切，冲头倒圆角0.5T。1类凸包 2类凸包3类凸包5类凸包6类凸包图6凸包