冲压件常见的缺陷类型及处理方案

vinny911

当前汽车市场的竞争愈演愈烈, 消费者在选择产品时不仅限于一个合适的价格, 而且更加注重汽车的质量和品质。冲压是汽车四大工艺之首，冲压件的质量问题不仅影响车身美观，还会降低制件的抗腐蚀性和产品使用寿命，因此对冲压件的质量缺陷控制至关重要。

冲压件成形过程中常见的质量问题主要有起皱、开裂、回弹、表面质量（塌陷、滑移、冲击）等缺陷。以上问题占冲压件质量整改的85% 以上，模具的反复整改、维修造成使用寿命降低，停机时间剧增，产品的返工甚至报废造成生产成本增加，因此探讨冲压件重点缺陷问题的产生和解决方法对提高产品的成形质量和生产效率具有重要的实用价值。

起皱和叠料

缺陷描述：由于板料厚度方向的尺寸和平面方向的尺寸相差较大，造成厚度方向不稳定，当平面方向的应力达到一定程度时，厚度方向失稳，从而产生起皱现象，如图1 所示。


图1 起皱缺陷
起皱产生的原因

⑴材料堆积起皱，进入凹模腔内材料过多，产生起皱。

⑵失稳起皱：1) 板料厚度方向的约束力弱，导致压缩凸缘失稳产生起皱；2) 在不均匀的拉深部位易出现受力不均，导致失稳产生起皱。

⑶制件R 角过大，导致拉深过程中凸模无法压住料、材料流动过快进而产生起皱。

⑷制件压料筋设置不合理，或者压料筋过小，不能有效阻止材料过快的流动。

⑸产品需要增加吸皱筋的地方未加吸皱筋，或者吸皱筋过小，进而导致制件在拉深过程中起皱。

⑹上、下模之间的间隙过大，导致制件在拉深过程中模具无法压住料，产生起皱。

起皱的解决方法

⑴产品设计方面：1) 检查原始产品模型设计的合理性；2) 避免产品出现鞍形形状；3) 产品易起皱部位增加吸料筋等。

⑵冲压工艺方面：1) 合理安排工序；2) 检查压料面和拉延补充面的合理性；3) 检查拉延毛坯、压料力、局部材料流动情况的合理性；4) 用内筋方式舒皱；5) 提高压料力，调整拉延筋、冲压方向，增加成形工序、板料厚度，改变产品及工艺造型以吸收多余材料等方法。

⑶材料方面：在满足产品性能的情况下，对于一些易起皱的零件，采用成形性较好的材料。

整改起皱的一般方法，就是确保制件在拉深过程中模具能够压住料，确保一个合理而正常的材料流动速度：材料在拉深过程中流动过快，则有可能导致制件起皱；材料流动过慢，则有可能导致制件开裂。

开裂

缺陷描述：开裂主要是由于材料在拉深过程中，应变超过其极限而形成失稳，如图2 所示。


图2 开裂缺陷
冲压件开裂是制件在拉延、翻边等工序中最容易出现的质量缺陷，将直接影响制件的强度，降低产品的使用寿命，所以当制件出现开裂问题时，就会做报废处理，这就无形中降低了生产效率，增加了生产成本，因此前期有效预防及出现缺陷后快速应对解决都是刻不容缓、十分必要的。

开裂产生的原因

⑴产品抗拉强度不足而产生的破裂，如靠近凸、凹模圆角处，局部受力过大而破裂。

⑵材料变形量不足而引起的破裂，在胀形变形时，靠近凸模顶部产生的破裂或凸缘伸长材料变形流入过大引起的破裂。

⑶时效裂纹，即成形复杂区域在成形过程中产生材料硬化，硬化变形时伴随脆化现象，在成形残余应力的作用下引起制件破裂。

⑷材料成形时受拉深弯曲后再弯曲折回以致产生破裂，多产生于凸筋或凹模口处。

⑸条纹状裂纹，由于材料内有杂质引起的裂纹，一般平行于板料轧制方向。

开裂的解决方法

⑴材料方面：采用拉延性能较好的材料。

⑵减少应变方面：1) 选择合理的坯料尺寸和形状；2) 调整拉延筋参数；3) 增加辅助工艺，如切口等；

4) 改善润滑条件；5) 修改工艺补充面；6) 调整压料力。

回弹

回弹：零件在冲压成形后，由于成形力卸载，导致材料局部或整体发生变形，如图3 所示。


图3 回弹缺陷及应力应变
回弹的解决方法：由于影响回弹的因素很多，如材料、压力、模具状态等，实际生产中很难解决。

在弹性阶段内，材料的屈服极限越高，弹性模量越大，其加工硬化现象越严重，弯曲变形的回弹也越大；反之，则抵抗弹性变形的能力越强，回弹值越小。目前，解决回弹常用下面几种方法。

⑴补偿法，其原理是：根据弯曲成形后板料回弹量的大小，预先在模具上做出等于工件回弹量的斜度，来补偿工件成形后的回弹（根据经验和CAE 模拟）。

⑵拉弯法，是在板料弯曲的同时施加拉力来改变图2 开裂缺陷板料内部的应力状态和分布情况，使应力分布较为均匀，减小回弹量。

⑶采用成形性较好的材料。

表面质量缺陷

冲压件表面质量缺陷主要类型有冲击线、滑移线、塌陷、暗坑、表面扭曲等，如图4 所示。对于外板零件来说，外表面产生的缺陷是不允许的。



图4 表面质量缺陷
产生原因

冲击线、滑移线主要是由于在冲压过程中板料和模具接触后，在应力集中处摩擦造成的表面划痕。塌陷、暗坑、表面扭曲主要是由于制件变形不充分，局部材料应变较小，外力释放后出现的缺陷。

解决方法

⑴消除冲击线，可以通过改变成形圆角、凹模圆角，增加拉延深度，更改压料面等方法。

⑵消除滑移线，可以通过改变产品形状（左右对称）、增大阻力等方式。

⑶消除塌陷、表面扭曲，应了解零件在变形区所产生应力梯度的等级，尽量保证产品塑性变形的均匀性；同时通过增大阻力，提高局部成形应变等手段。

结束语

制件在遇到质量缺陷时，首先要对问题产生的真因进行深入剖析。具体问题具体分析，制定切实可行的整改方案。另外，方案实施中需做好过程记录，将典型的重点问题反馈至前期，做好再发防止工作；SE 阶段，依据以往冲压件开发经验，通过产品造型优化、调整，规避问题的产生，缩短交付周期，保证冲压生产正常开展，提高生产效率。本文从冲压件常见的品质缺陷形式、产生机理、预防及应对措施进行阐述，为后期此类问题的解决提供思路及方向，可在一定程度上提升冲压件外观质量，增强产品的市场竞争力。