不锈钢精密零件冷镦成形研究_张成浩.pdf
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1、模具工业 2021年第47卷第11期不锈钢精密零件冷镦成形研究张成浩(成都宏明双新科技股份有限公司,四川 成都610091)摘要: 介绍了SUS304-I冷镦件的成形工艺, 针对成形零件结构, 利用理论分析与试验验证, 从分步冷镦技术、 精修精冲、 模具零件材料、 模具润滑等方面给出合理的设计方法, 达到了成形零件形状、 表面质量、 硬度的技术要求, 取得良好的效果。关键词: 冷镦; 精冲; 不锈钢; 有限元分析; 正向镦压中图分类号: TG316.11文献标识码: B文章编号: 1001-2168 (2021) 11-0069-05DOI: 10.16787/ki.1001-2168.dmi
2、.2021.11.015Research on cold heading forming ofprecision stainless steel partsZHANG Cheng-hao(Chengdu Honmin Technology Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610091, China)Abstract: The forming process of SUS304-I cold heading parts was introduced, aiming at formingparts structure, by means of theoretical ana
3、lysis and experimental verification, reasonable designmethods were given from cold heading technology, fine trimming and fine blanking, die parts material, die lubrication, which realized the technical requirements of forming parts shape, surface quality and hardness.Key words: cold heading; fine bl
4、anking. stainless steel; finite element analysis; positive heading0引言冷镦是精密塑性体积成形的一种, 在压力和模具共同束缚下控制金属流动促使金属体积转移, 获得所需形状、 尺寸及具有一定力学性能的零件。冷镦技术是高精、 高效、 优质低耗的先进生产工艺, 一般应用于中小型冷镦件规模化生产。随着电子产品、 家用电器等行业对技术要求的不断提高, 冷镦工艺己成为中小零件精细化生产的发展方向之一。图1所示为电子产品零件结构, 材料为不锈钢SUS304-I, 零件呈台阶结构。零件技术要求: 硬度要求平均在330 HV 以上; 外观面需全光
5、亮带, 按A级面管控, 不允许存在任何色泽的差异; 冲孔冲切面光亮带大于85%, 无塌角; 不允许存在起皱、拉伤及撕裂等外观缺陷; 外形尺寸公差为0.02mm, 平面度公差为0.05 mm。1零件材料特性不锈钢SUS304-I应用较为广泛, 具有良好的耐蚀性、 耐热性、 低温强度和力学特性, 冲压、 弯曲等热加工性好, 无热处理硬化现象, 力学性能如表 1所示。2零件工艺分析零件成形工艺主要有以下2种。图1零件结构表1不锈钢SUS304-I力学性能材料不锈钢SUS304-I抗拉强度/MPa520 min屈服极限/MPa205 min伸长率/%40 min硬度/HV200 max弹性模量/GPa
6、201收稿日期: 2021-05-13。作者简介: 张成浩 (1971-) , 男 (汉族) , 河北石家庄人, 高级工程师, 主要从事材料成型工艺与模具技术工作。69模具工业 2021年第47卷第11期2.1金属切削加工采用金属切削加工是传统成形方式, 也是最直接的方法。CNC 切削加工成形存在的问题: 材料利用率低且成本高, 材料浪费严重。为此需要一种节约材料且减少切削加工余量的成形工艺, 选用板材通过精密冷镦方式成形, 精密冷镦成形毛坯, 然后进行冲裁成形所需的零件, 该工艺有以下特点。(1) 材料利用率高, 可选用1.6 mm厚的卷料, 经过局部冷镦实现零件形状成形, 最大程度提升材料
7、利用率。(2) 生产效率高、 可批量生产, 冲压冷镦均适合大批量生产。(3) 冷镦采用模具成形, 成形零件精度及品质稳定可靠。(4) 无需CNC 加工。(5) 成形零件硬度可提高到330 HV以上, 能满足零件强度要求。(6) 采用流动控制成形技术控制材料流动过程, 经研磨电镀后表面色泽一致, 外观达到客户要求。2.2冷镦成形工艺冷镦时, 一次镦压成形所容许的变形程度, 称为许用变形程度。不同材料有不同的许用变形程度, 工艺上, 每道冷镦工序的变形程度应小于许用值。不锈钢材料在冷镦镦粗过程中, 其高度会发生变化, 以高度变化量反映镦压量, 镦压量与高度变化关系为:=H - hH100%式中:
8、H冷镦前高度, 1.5 mm; h冷镦后高度, 0.9 mm; 镦压量, 经计算=40%, 小于不锈钢自由镦压量50%60%的变形量。经过冷镦塑性变形, 金属的力学性能、 物理性能及化学性能发生改变, 随着变形程度的增加, 强度指标硬度有所提高即冷变形硬化。不锈钢SUS304-I为亚稳态奥氏体不锈钢的代表, 应变后开始马氏体转变, 其应力-应变曲线上加工硬化率显著提高, 如图 2 所示。SUS304-I 材料硬度最大为200 HV, 经过变形量40%的冷镦后可以达到零件要求的硬度。成形工艺可采取以下2种方案。(1) 方案一: 正向镦压成形。冲头考虑为刚体,坯料划分为约30 000个单元, 计算
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