如何降低冲压过程中的板料变形？

2022-08-19 14:12:48 来源：

导读：

钣金加工与焊接喷涂 2022-08-18 16:50 发表于江苏

以下文章来源于板材加工2025 ，作者Emma

问题点:

在单个零件上冲压许多孔洞的时候毫无疑问会引起材料的变形。因为其冲压过程是冲芯穿过材料进入下模孔中，其中包括了材料的拉伸，剪切和撕裂。那么在冲芯周围必然会有冲压应力产生。虽然无法完全避免材料的变形。但是还是有些方法能降低其变形的程度，用来提高工人的操作灵活性和减少产品的报废率。

Mate多年以来总结并行之有效的使冲压过程中板料产生的变形量降低到最小的方法和技巧：

冲压方法:

冲孔数量如果可能的话，通过增加孔间距来减少被冲压孔的总数量。这样不仅能增加冲孔速率，也能通过减少冲孔总数量来减轻冲压时作用在板材上的应力。
冲孔尺寸和孔距增加冲孔尺寸和孔间距. 虽然减少了冲孔的总数量但是被冲压出的废料量还是同样的多。

群孔模具如果增加孔尺寸的方法被限制的话，可以用群孔模具 (如下图). 一副群孔模具可以同时冲压出一定数量的孔.

群孔模具

用群孔模具(多个冲芯安装在同一副模具上)将会减少冲孔次数来完成冲孔样式图形。
群孔模具可以把几个相邻特殊孔的形状同时冲压出。这种方法能保证孔距的精度并能提高孔精度的稳定性和板材的平整度，需要注意的是避免重复冲压同一个孔洞。
利用跳跃式的冲压方法和技巧得到理想的产品图形.

这种方法需要改变编程方式来优化群孔模具冲压的位置帮助板材变形降低到最小。建议是用交错冲压的方法。例如：有四个需要冲压的区域（冲压1区，冲压2区，冲压3区和冲压4区）可以先冲压1在冲压3接着跳到2最后完成4.这样同样能完成所需图形的冲压。

群孔模具模拟演示

这种方法还需要另加一副单冲孔来完成其产品图形，注意不能重复冲压先前已经冲压过的孔来完成所需产品图形
在群孔模具上运用长度不同的冲芯。这种方法将会减少在冲压过程中产品的吨位。当我们运用这种方法时候必须要补偿短的冲芯进入下模的距离让其能推动废料进入下模中足够的区域里来避免废料反弹的现象。

另外的限制条件取决于工位大小，冲芯尺寸和形状，冲床额定吨位和网孔离边界的距离

下模间隙(Die Clearance)正确的下模间隙是帮助降低板材变形的重要因素. 过大的间隙会导致废料在撕裂脱离材料前需要更多的拉伸力. 这会增加机床吨位产品更大的应力使得板材变形. 过小的间隙使得模具冲压更加困难其增加了冲芯和材料上的摩擦热应力使得板材产生变形。

下模间隙（Die Clearance）

下模高度确保所有装入转塔机床中的下模高度都在同一高度来避免不必要的压痕帮助减少可能会产生的变形。不均匀的下模。尤其是成型下模 (在常规的机床配置中成型下模都要比标准下模高) 当冲压与成型下模相邻的标准下模时候可能会增加板材的变形量。
毛刷式下模毛刷式下模 (如左图) 放入不常用的下模座中尽量减少了板材下表面与过多的钢制下模接触，这样能减少板材的划痕和增加了冲孔的质量。

毛刷式下模

锋利模具保持模具的锋利程度将会提供冲孔精度和降低板材的变形量. 锋利的模具和合理的下模间隙将降低冲孔所需吨位更好的冲压出那些所需冲孔精度. 有规律的刃磨模具保持其锋利程度将会大大提高模具的冲压寿命这样就能冲压出精度高和稳定性好的孔洞。
全导向模具全导向模具能提高模具精度和寿命来降低板材变形量. 全导向模具通用导向部件使得冲芯完全垂直的冲压入下模提高冲孔稳定性，减少冲芯位移而破坏孔洞并且降低了模具损坏和磨损的可能性这样就大大增加了冲孔质量和稳定性.

Mate模具应用

冲压方向冲压孔洞或大孔时需要尽量从有夹钳这个边界开始冲压。由于冲孔的时候材料是会被拉伸, 这样拉伸的方向是朝着夹钳的方向。那么就能使得孔的间距都始终如一。

润滑建议使用润滑, 尤其是在用群孔模具的时候. 润滑能帮助增加冲孔质量,延迟模具使用寿命,减少作用在冲芯和板材上的热应力. 美特润滑衬垫可以再多种模具上应用.这种润滑衬垫能在每次的行程头冲压过程中给于冲芯足够的润滑。
压模印当冲压由许多孔洞组成的图形时候压模印可以帮助降低板材的变形。.当冲压时用在下模和退料板上增加的弧度来压制材料使其能补偿变形来降低其变形 (如下图.) 这种微调补偿是非常困难的加工, 因为其需要退料板反复试验其压制力来实现微调板材的变形量得到其最佳效果。

压模印

对称图形如果板材中有需要对称冲压的图形, 可以先冲压图形的对称的一半在翻个身冲压剩余的另一半. 这样就能使得对称的两边的拉伸量得到补偿 (这种方法不适用于表面处理已经完成和外观表面要求高的零件).
夹持器退料板或夹持器模板通常用在向下成型的模具中其是在标准模具组合的退料板开口周围增加V型模板使得在成型过程中压力集中在需要成型的方法内那么材料就会集中向成型中心流动拉伸不会使得材料流动成型范围之外。
附加的编程设置程序设置例如：延时命令和或减少工件综合速率也许不能降低变形量, 但是能确保冲压大量孔洞图形是的精确性. 确保工件能保持整洁并且能在冲芯冲压前完全停止住保证孔洞定位的稳定性
滚扎模具

滚扎模具, 例如Mate的 Rollerball®, 当用冲床在工件上做出成型的时候大多是情况下保持板材非常平整是比较困难的. 下面是一些关于使用滚扎模具时候降低板材变形的小技巧.
运行方向. 如果可能的话, 设置滚扎模具当然时候起点尽量选在靠近夹钳边的那个方向但和夹钳要保持一个安全距离。这是适用于机床拉伸成型的工艺而不是用于挤压成型的工艺。挤压成型工艺会引起材料弯曲导致增加板材变形量甚至可能把产品报废。

滚扎模具模拟演示

用一种 “斜度或引入线命令* 将会帮助降低板材变形量并且能延长插入式滚珠的适用寿命. 当板材运动的时候这种命令能减轻模具深入成型内的距离, 这样就能减轻机床的作用在板材上的初始压力并且能加工出一个看上去有过度圆弧的成型样式。并且也可以减轻夹压痕。如果不用“斜度或引入线命令”那么夹压痕可能会比较明显。

单次程序多次程序

运行多次程序是比较合理的. 当加工成型高度比较高或在厚板材上成型的时候, 用多次程序的方法能降低板材的变形量并且能延长插入式球体的使用寿命。运行多次程序加工零件轮廓线的时候需要比先前加工零件的时候稍微降低一下打击头的位置, 这样能使得机床和模具在加工成型样式的时候承受比较小的压力降低板材的变形量. (如上图所示.)

另外需考虑:

当成型样式是开口形式的时候 (成型的开始到成型结束不在同一位置不是闭环样式),用“斜度或引入线命令*. 不一定能降低板材的变形量, 成型的开始段和结束段要看上去统一,在成型完成模具脱离板材的时候也能避免出现夹痕。
当成型样式是闭口形式的时候(成型起点和结束点在同一个位置), 需要增加一步重叠“斜度或引入线*区域来加工出看上去同一的轮廓线。这不会降低板材的变形量，但是这能使得成型样式看上去统一好看。*请注意不同机床用这个命令的不同的特殊名字例如, 芬宝叫做 “Wheel_Soft”; 当用到村田的时候请用 “ramping”. 另外可能涉及到的如 “lead-in.” 这个概念是一样的。请参阅你们机床说明书中的特别说明

机床特殊技巧

村田冲床

运用“Wheel Type Programming with Ramping”功能来实现滚扎模具进入成型区域和退出成型区域(如果有必要) 材料能拉伸到所需成型高度. 这将减少初始载荷压力作用在模具和材料上。一个有平滑过渡的成型样式能降低板材的变形量和延长插入式球形的使用寿命。

芬宝冲床

轻型冲压的特点.这种轻型冲压的特点是能使得冲芯保持一个缓慢的速度的进给量直到打击头接触到冲芯头部位置. 然后压力作用打击头上向下运动进入材料里。这样能降低初始载荷作用在冲芯和材料上面。这也能帮助控制材料的变形量因为其运动时缓慢的逐步进给的形式让冲芯进入材料中的。

通快冲床

运用“压脚“功能.

这种压脚功能适用于使得机床作用力在接触冲芯之前先作用在退料板的底部区域。.当打击头使得冲芯穿入材料的时候模具的退料板根据程序设定（或手动设置）先压稳在板材上。这个退料板持续的承受着压力直到冲芯完全退出到材料上面去。然后退料板从板材上释放出来。当这是一个缓慢的成型工艺的时候, 这个压脚功能可以分散退料板区域内承受的压力来帮助降低板材的变形量。