半箱體破裂原因分析及模具改進(jìn)

1、 半箱體破裂原因分析及模具改進(jìn)1、前言 半箱體是我公司某產(chǎn)品上的零件上，采用1.5mm厚的LF3料制成，使用時為兩個半箱體拼焊成一完整箱體。由于結(jié)構(gòu)的需要，在半箱體箱口邊緣要成形一最大高度達(dá)90mm的異形鼓包，形狀如圖1所示。2、零件工藝性分析該件屬成形、翻邊復(fù)合件，其外形尺寸較大，形狀較復(fù)雜，零件成形高度大、成形范圍廣。對于最大成形高度90mm部位主要為彎曲成形，其余部位基本屬局部成形，最大延伸率為8%左右，小于材料的極限延伸率11%，基本在成形要求的范圍內(nèi)，故成形性能較好。對于半箱體的翻邊而言，其實質(zhì)是半個矩形拉伸件，因而變形與矩形件拉伸一致。對于矩形件拉伸，其相對圓角半徑，相對高度H/B

2、=(155-90)/685=0.095，根據(jù)矩形件拉伸分區(qū)判斷條件，可確定拉伸分區(qū)位置，依據(jù)分區(qū)位置，因為/(B-H)=15/(685-65)=0.024<0.17，故可判定其屬于圓角半徑較小的低矩形件。又由于其毛坯相對厚度，查表可知，該件一次拉伸零件能達(dá)到的最大相對高度，因此，該零件能一次拉伸成形,并且其假想拉伸系數(shù)較大，故拉伸性能較好?？紤]到零件若采用兩件組合成完整矩形件進(jìn)行加工，則異形鼓包完全成為矩形件底部的異形件拉伸，將使零件受力復(fù)雜化，工藝制訂及加工變得困難；另一方面，由于零件本身較大，組合后將會使模具變得龐大，也不利于生產(chǎn)及加工。綜合上述分析，決定在剪扳機(jī)下料后，在Y32-3

3、00油壓機(jī)上采用成形、翻邊復(fù)合工藝一次完成，成形后鉗工稍稍修剪平成形部位及周邊。3、模具設(shè)計3.1 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程該模具上模分別由翻邊凹模9、上模成形塊2等組成，與下模成形塊3、下模6共同承擔(dān)成形鼓包與翻邊的作用，同時，上模塊2與下模6還共同壓緊板料，以防止產(chǎn)生起皺或波浪。下模由下模6及下模成形塊3等組成 下模6的兩側(cè)面同時通過下模成形塊3側(cè)面起一定的導(dǎo)向作用，下模成形塊3用于成形半箱體的鼓包。 模具工作過程：油壓機(jī)上行，模具開啟，卸料油缸上升將氣墊桿7頂起，氣墊桿7帶動下模6升至與下模成形塊3平齊，同時，上模成形塊2在彈黃5彈力作用下下降至凸出翻邊凹棋9底面lOmm，此時，卸料螺釘4正

4、好限制到位，將坯料置于下模6后，壓機(jī)滑塊下行,上模成形塊2與下摸6將坯料壓緊實施壓邊。隨著壓機(jī)滑塊下移，上模成形塊2與下模成形塊3成形鼓包lOmm，與此同時，翻邊凹模9與下模6開始對零件邊緣進(jìn)行翻邊，隨著壓機(jī)滑塊的逐漸下移，鼓包被成形出來，直到上模成形塊2頂面與上模板1底面貼合，下模6底面與下模板8頂面貼合時，翻邊、成形結(jié)束。隨著油壓機(jī)滑塊上行，卸料油缸通過氣墊桿7將下模6頂起，上模成形塊2在彈簧5彈力作用下共同將成形好的零件頂出。 32 設(shè)計要點(diǎn) (1)考慮到零件形狀的不對稱，偏心力大，故實施壓邊，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，采用上模成形塊2與下模6進(jìn)行壓邊，使下模6在氣墊桿的作用下與下模成形塊3等高，從

5、而，成形過程能始終壓緊坯料。 (2)為便于鼓包成形，使翻邊凹模9底畫凹進(jìn)上模成形塊2(在彈簧回彈后)10mm。 (3)翻邊凹模9圓角取R8mm，下模成形塊3圓角取R5mm。4、故障產(chǎn)生及原因分析模具設(shè)計、試模后發(fā)現(xiàn)：成形鼓包于口部開始發(fā)生拉裂，裂紋沿半箱體長度方向延伸，長達(dá)40-60mm，破裂率達(dá)100。針對上述情況，對半箱體破裂原因進(jìn)行了認(rèn)真的分析，首先在對材料進(jìn)行理化檢測，排除材料問題之后，又懷疑由于展開料不足而導(dǎo)致成形拉斷進(jìn)行了復(fù)驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)屐開料沒問題。為此，對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析：從零件形狀來看，190mm方向上成形需要該方向的金屬流動通暢，面530mm方向30mm范圍內(nèi)的U形金屬流動

6、要自由得多，它基本屬于彎曲性質(zhì)，不太受165mm范圍內(nèi)成形鼓包的影響。按理應(yīng)不會發(fā)生拉裂。又從模具工作過程著手進(jìn)行分析。根據(jù)模具工作過程可知：成形過程中，上模成形塊2與下模6一直實施坯料壓邊，當(dāng)成形IOnm后，翻邊凹模9與下模6開始對零件邊緣進(jìn)行翻邊，此時，成形部位的金屬需要從側(cè)邊流動變得已不再通暢，造成應(yīng)該變形的部分變形區(qū)成為強(qiáng)區(qū)，而本應(yīng)是傳山區(qū)的零件邊緣卻過早產(chǎn)生廠塑形變形，并受到較大的壓邊力作用，使傳力區(qū)的材料難以流動到變形區(qū)，從而加大了危險斷面處的拉應(yīng)力，導(dǎo)致變形區(qū)的成形只能依靠減薄料厚來供給成形的需要，當(dāng)延伸率超過延伸極限時，板料變薄嚴(yán)重或破裂。由于制什右邊成形時成形邊緣大大多于左邊

7、成形邊緣能轉(zhuǎn)移的材料，這就使得左邊成形部位比右邊更易破裂，另一方面，下模成形塊3與下模6由于結(jié)構(gòu)上的原因，將形成一尖角A(如圖2俯視圖示)，從而使金屬材料在該處須向徑向及橫向轉(zhuǎn)移動由于模具結(jié)構(gòu)及成形過程的限制，該處金屬流動阻力最人，使傳力區(qū)的材料難以流向成形區(qū)，造成成形破裂。該處尖角也往往成為破裂源，造成周圍的材料產(chǎn)生裂紋。根據(jù)上述分析知，破裂的原因在于：壓邊過多、翻邊過早使成形區(qū)阻力太大，金屬流動不暢而產(chǎn)生嚴(yán)重變薄導(dǎo)致破裂；模具結(jié)構(gòu)不合理，尤其是下模分塊位置不合理，分塊造成的尖角A使板料在鼓包成形及翻邊時與之產(chǎn)生摩擦劃傷，加速了半箱體的破裂趨勢。5、模具改進(jìn)思路及要點(diǎn)由于模具體積大，重量達(dá)2

8、t多，加之模具修理周期長，易影響零件生產(chǎn)進(jìn)度，故不便于對模具作較大的改進(jìn)，只能進(jìn)行局部改進(jìn)，同時又要保證模具生產(chǎn)出不破裂的半箱體。控制金屬流動的基本原則是開流、限流，即需要金屬流動的地方減小阻力，讓其順利流動。在不需要金屬流動的地方加大阻力，限制其流動。依據(jù)上述原則，改進(jìn)后模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，采取了以下措施：(1)將原上模成形塊2從成形處分割成上模塊(圖3件1)及上模塊(圖3什4)曲部分，更換原卸料螺釘(田2件4)和彈簧(圖2件5)為卸料螺釘I(圖3件2)、彈簧1(圖3件3)和卸料螺釘(圖3件5)、彈簧(圖3件6)，卸料螺釘I、彈簧I比原卸料螺釘和彈簧長30mm，而卸料螺釘、彈簧比原卸料螺釘和

9、彈簧短30mm。(2)為保證零什不偏移，依然實施壓邊，但根據(jù)零件成形特點(diǎn)，在鼓包成形的上模塊底而加工出讓位槽，對其不實施壓邊。(3)增大彎曲及成形圓角部位的單邊間隙0.1mm從而減輕材料受模具的束縛而造成流動困難。(4)增大翻邊凹模(圖2件9)圓角為R12mm，下模成形塊圓角取R8mm，以利于金屬的轉(zhuǎn)移，(5)為避免下模成形塊(圖2件3)與下模(圖2件6)分塊部位形成的尖角A，造成板料在鼓包成形及翻邊時的摩擦劃傷，在其相配的上模塊(圖3件4)部位加大圓角為R16mm，并使該部位間隙單邊加大03mm，對形成的較大圓角在加工完后利用手工校正。通過采取措施(1)、(2)后，在60mm高度鼓包成形時，坯料成形是自山的；而在后續(xù)成形時盡管坯料被壓緊，翻邊也同時進(jìn)行，但巾于開設(shè)了讓位槽，因而成形過程中的金屬流