[科普中国]-模痕

在实际大量生产中，零件的表面往往因折弯冲头的滑动摩擦而导致不同程度的擦伤，这些擦伤在冲压加工上被称为折弯模痕或擦痕，严重影响了产品的表面质量。

简介概述在家电、电子、通信等小型和微型产品的生产中，连续模是普遍应用的高效生产制造工具。连续模由多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的1 次行程中完成一系列不同的冲压加工，而90°折弯是连续模生产中最常见的成形方式。减少折弯模痕的方法有很多，如适当增大凹模圆角半径;降低凸、凹模表面粗糙度;采用合理凸、凹模间隙值;消除工作部分表面脏物等。这些方法对减少折弯模痕有一定效果，但要在目视下看不到模痕，还需要在模具技术上做突破。

折弯成形过程分析弯曲是将板料、棒料、型材或管材等弯成一定形状和角度的零件的一种冲压成形工序，90°折弯的成形方式。传统折弯结构折弯过程中，冲头与材料接触点产生位移，因摩擦力作用，材料表面产生较严重擦痕。从零件折弯处的受力分析看，这种模痕的产生主要与所受摩擦力和滑动距离有关。随着冲压次数的增加，擦伤纹路明显，且越冲纹路越恶化，传统的改善方法有：(1)凸、凹模间隙过小，应保证合理间隙。弯曲时，凸模与凹模的间隙值主要与材料厚度、材料的力学性能和弯曲方式等因素有关。(2)冲头圆角半径过小，适当增大冲头圆角半径。(3)冲头圆角及内壁的粗糙度低，提高冲头圆角及内壁的粗糙度。(4)材料表面状态质量不好，或工作表面附着硬质微粒。选择表面好的材料，清除工作部分表面脏物。在冲头的工作表面镀硬铬，或将冲头进行表面化学热处理，如氮化处理，氮化钛涂层等。

滚动折弯模痕控制方法以上4 种方法只能在一定程度上减少折弯擦伤，且在大量生产中，产品的表面质量并不能稳定，需要定期保养与维修折弯工站，增加冲压成本。最终的改善突破口必须从模具设计开发新技术着手，用2 个细小轴承做支点，中间用一滚销做滚动折弯，工件不与折弯冲头内侧直接接触，变滑动摩擦为滚动摩擦。1

斜向冲头折弯机构模痕控制方法介绍利用滚动折弯可大大减少折弯模痕，但是还不能完全满足市场的需要。客户要求零件表面不能有任何的擦伤，决定采用斜向冲头折弯机构满足外观无模痕的要求。已知折弯冲头R，折弯距离L，折弯半径r，使折弯起始至终止，冲头与材料接触点不变，即可使冲头与材料的滑移量及摩擦力降到最小，实现折弯无擦痕目的，可以求出折弯冲头角度A，从而确定出冲头的运动轨迹。

优点相比传统折弯，斜向冲头折弯的施力点外移，只需较小的弯曲力即可获得同样力矩，弯曲力减小。由于斜向冲头折弯正压力减小，材料受摩擦力减小，可减少零件的擦伤程度。

实际效果在实际生产中，金属零件的表面损伤深度是判断零件是否合格的重要参数之一，如果最大划痕深度达到一定的数值，成形件电镀后无法满足美观、光泽等方面的要求而成为废品，这样所造成的经济损失就非常大。因此，最大划痕深度是评价表面损伤缺陷的一个重要指标。

总结(1)为了提高外观件折弯成形的表面质量，采用滚动折弯模具，通过减小摩擦力改善折弯件表面质量；

(2)为满足客户要求，采用斜向冲头折弯机构，减小相对滑移量，将滚动折弯模具和斜向折弯机构相结合，从而改善表面折弯模痕；

(3)为进一步改善，利用滚动折弯和斜向折弯复合机构，滚轴采用非金属、低硬度材料可基本消除折弯模痕。这种方法已在实际生产中得到了验证，具有良好的效果，同时也能够推广到外观要求严的冲压件的模具设计。2

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所