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零件4個(gè)角部在拉深中受力變形情況最為復(fù)雜，除了跟零件形狀、壓邊力、材料力學(xué)性能、毛坯尺寸和板材厚度有關(guān)之外，還跟拉深凸、凹模結(jié)構(gòu)尺寸有很大的關(guān)系。

1角部開裂與產(chǎn)生陰影

在試模初期，拉深零件在圓角處開裂或產(chǎn)生陰影，如圖3所示。通過模擬分析和在毛坯上印刷2mm×2mm網(wǎng)格之后做拉深試驗(yàn)，如圖4所示。由圖4可見，在零件圓角區(qū)網(wǎng)格的形狀呈徑向伸長，橫向縮短，a區(qū)為壁厚變薄區(qū)，b區(qū)為壁厚增厚區(qū)，角部網(wǎng)格變形比直邊部分變形大。這說明零件成形時(shí)變形是不均勻的，這導(dǎo)致零件成形應(yīng)力分布不均勻，表現(xiàn)為圓角部應(yīng)力最大，向兩邊逐漸減小，故外殼拉深時(shí)首先在圓角處產(chǎn)生開裂。將拉深零件從圓角處剖開（見圖5），取4個(gè)點(diǎn)測量壁厚（見表2），零件圓角區(qū)域材料變形時(shí)的阻力和傳力區(qū)的拉應(yīng)力導(dǎo)致圓角處開裂與產(chǎn)生陰影。經(jīng)過調(diào)整毛坯形狀與尺寸，改變成形零件角部凸緣區(qū)域面積與形狀，如圖6（a）所示（C為修改后外形，D為修改前外形），從而減小零件圓角區(qū)板料的橫向壓縮變形和縱向拉伸變形，使材料更容易流入側(cè)角處，減小板料成形中的變形阻力，降低開裂風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)零件圓角區(qū)中間應(yīng)力最大并向兩側(cè)直邊逐漸減小的特點(diǎn)，改變壓料筋形狀，由原直線形改為弧形拉深筋（見圖6（b）），并且做成上、下可調(diào)的鑲塊式結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)零件圓角區(qū)與直邊部位的材料流動(dòng)。變薄拉深可大幅度降低拉深件的切向殘留應(yīng)力，有效地防止零件縱向開裂發(fā)生。根據(jù)毛坯厚度和毛坯變形程度，選擇適當(dāng)?shù)淖儽∠禂?shù)Ψn(一般為0.9t～0.95t)，實(shí)測不銹鋼原料厚為0.47mm，將原拉深凸、凹模間隙由0.5mm改至0.45mm。通過調(diào)整凸、凹模間隙改變材料拉深受力狀況控制材料流動(dòng)，使成形零件各處壁厚趨于一致。實(shí)施圖6改進(jìn)措施后，原來零件的壁厚最大差值由0.11mm減小至0.07mm，對(duì)應(yīng)各個(gè)測量點(diǎn)壁厚數(shù)據(jù)見表2．在合理改善下料尺寸、模具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過試模調(diào)整，最終解決了拉深圓角破裂與產(chǎn)生陰影的問題。

2零件表面日光燈下影子扭曲

將改進(jìn)后的拉深零件放在日光燈下，日光燈燈影在零件表面上產(chǎn)生扭曲變形（如圖7所示），按照零件設(shè)計(jì)要求，這種狀況視為不合格，通過計(jì)算機(jī)輔助驗(yàn)證（computeraidedverification，CAV），將檢測工件3D形狀利用高階光學(xué)非接觸式的3D掃描設(shè)備掃描后所得到的精準(zhǔn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)與原始設(shè)計(jì)的圖檔相比對(duì)，得到誤差圖。經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)成形零件的3D型面與設(shè)計(jì)圖二者之間存在誤差，造成日光燈燈影在零件表面上產(chǎn)生扭曲變形，同時(shí)成形零件頂部平面板料受力不一致也會(huì)造成日光燈管燈影扭曲。經(jīng)過分析，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）在拉深凸模與凹模型面上增加孔徑為ϕ0.5mm的漏氣孔，避免零件拉深時(shí)氣體在凹模內(nèi)無法排出與脫模時(shí)形成的真空負(fù)壓造成零件表面的變形。（2）在凹模內(nèi)增加卸料板頂桿。在開模過程中，保證頂桿始終頂著卸料板不對(duì)零件施壓，改變拉深模脫料順序，先脫凸模再脫凹模，避免零件脫模時(shí)受卸料板與壓料板的擠壓造成變形。（3）設(shè)計(jì)拉深筋高度微調(diào)裝置，以調(diào)節(jié)不同板料部位的成形阻力。因?yàn)榱慵遣颗c直邊的成形條件不同，通過拉深筋高度的調(diào)節(jié)可以改變拉深筋對(duì)板料的變形阻力與摩擦阻力，從而控制板料各部分的成形力與局部變形阻力，使各部分的變形條件趨于平衡，進(jìn)而控制板料不同區(qū)域受力、流動(dòng)速度、順序與壁厚減薄程度，達(dá)到板料均勻變形的效果。（4）凹模與凸模的型面表面處理。凹模型面做拋光處理，表面粗糙度Ra0.16μm，減小拉深過程中材料流進(jìn)凹模的阻力。同時(shí)運(yùn)用電火花放電加工、化學(xué)腐蝕或者激光雕刻處理增加凸模表面的粗糙度值，保證拉深過程中毛坯與凸模之間有足夠的摩擦力，防止零件表面在拉深過程中滑動(dòng)產(chǎn)生變形。（5）在旋切拉深零件端口之后，增加整形工序，矯正拉深成形零件因拉深后彈性變形、切邊后的應(yīng)力釋放以及旋切拉深零件端口產(chǎn)生的變形影響。經(jīng)過分析與實(shí)施改進(jìn)措施后再次試模，得到滿足質(zhì)量要求的不銹鋼殼體。圖7所示為日光燈燈影在零件表面上產(chǎn)生扭曲變形，圖8為日光燈燈影在合格零件表面上的燈管成像。

3結(jié)束語

在不銹鋼殼體拉深成形過程中，由于材料流動(dòng)非均勻性以及變形應(yīng)力與應(yīng)變的復(fù)雜性，零件容易產(chǎn)生開裂、壁厚不均、變形，進(jìn)而造成日光燈燈影在零件表面上產(chǎn)生扭曲變形問題。針對(duì)試模零件出現(xiàn)的問題，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，拉深出了合格的不銹鋼殼體，并實(shí)現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)。

作者：張成浩單位：聯(lián)想集團(tuán)