家用智能扫地机oem谈谈纵裂纹对模具加工的影响
来源: 大银
发布日期: 2025.09.18
家用智能扫地机oem常要使用模具加工,而纵裂纹是典型成型缺陷,一旦产生会直接导致废品率飙升至15%-30%,还可能引发后续装配失效、性能下降等连锁问题。纵裂纹的根源在于“前期压缩、后期拉伸”的变形叠加超过材料极限,其对产品的影响需结合制品形状、模具状态、冲压条件三大成因综合分析,具体如下:
一、制品形状不合理:裂纹的“先天诱因”
制品结构设计直接决定变形分布,拉深深度、圆角尺寸等参数超限是纵裂纹产生的核心源头,对产品的影响集中在成型完整性与尺寸精度两方面。
(一)拉深深度过大:导致局部过度拉伸破裂
对产品的影响:
拉深深度超过材料变形极限(如低碳钢单次拉深深度>直径1.5倍)时,工件直壁与底部过渡处(危险断面)会因拉伸应力集中产生纵裂纹——裂纹从底部向直壁延伸,深度随拉深深度增加而扩大(深度>0.5mm即报废),同时伴随壁厚不均(裂纹附近壁厚比正常区域薄30%以上)。例如,直径80mm的低碳钢筒形件,若拉深深度从100mm增至150mm(超极限20%),纵裂纹发生率从5%升至40%。
核心逻辑:拉深深度过大本质是“胀形变形超限”,即使精整阶段的纵向/横向胀形(如整形台阶、凸筋)超差,也会引发二次裂纹,最终导致产品无法满足装配尺寸要求(如筒形件直径圆度偏差>0.2mm)。
(二)凹模圆角半径过小:阻碍材料流动引发开裂
对产品的影响:
凹模圆角半径(rd)<材料厚度的3倍(如0.5mm厚钢板,rd<1.5mm)时,材料流经凹模刃口时受到剧烈挤压与摩擦,凸缘部易产生纵裂纹,且裂纹会随拉伸过程向工件直壁扩散。同时,过小的圆角会导致材料无法顺畅补充至危险断面,加剧局部变薄(变薄率>20%),降低产品强度(如拉伸杯体抗压强度下降25%)。
矛盾点:若为满足图纸圆角要求强行使用小rd,裂纹风险骤升;若增大rd(如增至材料厚度的5-8倍),虽能避免裂纹,但需额外增加精整工序修正圆角尺寸,否则产品外形超差(如rd从1.5mm增至4mm,与图纸偏差2.5mm)。
二、模具问题:裂纹的“直接推手”
模具结构缺陷(拉深筋、模面加工)会加剧材料流动阻力与应力集中,导致纵裂纹产生,对产品的影响体现在表面质量与成型稳定性上。
(一)拉深筋形状/位置不当:材料流入受阻开裂
对产品的影响:
拉深筋过宽(>10mm)、过高(>5mm)或位置偏离凸缘中心,会严重阻碍材料向型腔流动,导致危险断面因“缺料”产生纵裂纹,且裂纹位置与拉深筋阻碍区域对应(如单侧拉深筋错位,工件单侧直壁出现连续纵裂纹)。此外,拉深筋引发的过大阻力会使工件表面产生“筋印”,与纵裂纹叠加后,产品外观合格率降至60%以下。
对产品的影响:
凹模、压边圈表面粗糙(Ra>0.8μm)或存在划痕、凸起,会导致压边力分布不均(局部压力差>5MPa),材料拉伸时受力失衡,凸缘部或直壁产生不规则纵裂纹,同时伴随表面划伤(划伤深度0.05-0.1mm)。例如,模面未磨光的模具加工不锈钢件时,纵裂纹与划伤的复合缺陷率达35%,远超模面抛光后的5%。
底层原因:模面加工不良会降低有效压边面积,导致“名义压边力足够但实际作用不足”,部分区域材料因无压边约束起皱,部分区域因压力过大被拉裂,产品质量波动极大(同一批次不良率差异达20%)。
三、冲压条件失衡:裂纹的“催化因素”
压边力、润滑等参数设置不当会放大变形缺陷,纵裂纹对产品的影响集中在一致性与性能可靠性上。
(一)压边力过大:过度约束导致拉伸破裂
对产品的影响:
压边力超过材料承受极限(如低碳钢压边力从5kN增至12kN),会使凸缘部材料无法向型腔流动,危险断面因过度拉伸产生纵裂纹,且裂纹多伴随“凸缘发亮”(局部摩擦过热导致的金属光泽异常)。这类裂纹深度较深(>1mm),会穿透工件壁厚,导致产品密封性失效(如压力容器漏水、漏气)或强度不足(如承重件断裂)。
判断依据:当压边力过大时,降低10%-20%压边力后,若纵裂纹减少或消失,且无明显起皱,即可确认是压力失衡导致,否则需排查其他因素。
(二)凹模面润滑不足:摩擦加剧裂纹扩展
对产品的影响:
凹模面未涂润滑脂或润滑油粘度不足(<20mm²/s),会使材料与模具的摩擦系数从0.08升至0.2,摩擦生热导致材料塑性下降(低碳钢塑性降低15%),纵裂纹易在摩擦集中区域(如直壁中上部)产生并快速扩展。同时,润滑不足会导致材料粘连模具,裂纹处易夹杂金属碎屑,后续清理后仍会留下凹坑,影响产品表面精度(Ra>1.6μm)。
适配要求:压边力与润滑需匹配——压边力增大时,需选用高粘度极压润滑脂(30-40mm²/s),确保油膜强度能抵抗摩擦,否则即使压边力合理,仍会因润滑失效引发裂纹。
大银塑胶制品有限公司30年专注模具制造,作为开模注塑代工生产厂家,提供一站式OEM/ODM服务。擅长产品结构优化降低开模注塑成本。拥有完整的产品设计与制造团队,提供优良的产品设计服务;拥有模具加工设备与多年模具制作经验,为客户提供各类塑料产品制造服务。拥有50000平方米的生产基地,30年模具开发经验,50多位研发人员,100多台注塑机。
一、制品形状不合理:裂纹的“先天诱因”
制品结构设计直接决定变形分布,拉深深度、圆角尺寸等参数超限是纵裂纹产生的核心源头,对产品的影响集中在成型完整性与尺寸精度两方面。
(一)拉深深度过大:导致局部过度拉伸破裂
对产品的影响:
拉深深度超过材料变形极限(如低碳钢单次拉深深度>直径1.5倍)时,工件直壁与底部过渡处(危险断面)会因拉伸应力集中产生纵裂纹——裂纹从底部向直壁延伸,深度随拉深深度增加而扩大(深度>0.5mm即报废),同时伴随壁厚不均(裂纹附近壁厚比正常区域薄30%以上)。例如,直径80mm的低碳钢筒形件,若拉深深度从100mm增至150mm(超极限20%),纵裂纹发生率从5%升至40%。
核心逻辑:拉深深度过大本质是“胀形变形超限”,即使精整阶段的纵向/横向胀形(如整形台阶、凸筋)超差,也会引发二次裂纹,最终导致产品无法满足装配尺寸要求(如筒形件直径圆度偏差>0.2mm)。
(二)凹模圆角半径过小:阻碍材料流动引发开裂
对产品的影响:
凹模圆角半径(rd)<材料厚度的3倍(如0.5mm厚钢板,rd<1.5mm)时,材料流经凹模刃口时受到剧烈挤压与摩擦,凸缘部易产生纵裂纹,且裂纹会随拉伸过程向工件直壁扩散。同时,过小的圆角会导致材料无法顺畅补充至危险断面,加剧局部变薄(变薄率>20%),降低产品强度(如拉伸杯体抗压强度下降25%)。
矛盾点:若为满足图纸圆角要求强行使用小rd,裂纹风险骤升;若增大rd(如增至材料厚度的5-8倍),虽能避免裂纹,但需额外增加精整工序修正圆角尺寸,否则产品外形超差(如rd从1.5mm增至4mm,与图纸偏差2.5mm)。
二、模具问题:裂纹的“直接推手”
模具结构缺陷(拉深筋、模面加工)会加剧材料流动阻力与应力集中,导致纵裂纹产生,对产品的影响体现在表面质量与成型稳定性上。
(一)拉深筋形状/位置不当:材料流入受阻开裂
对产品的影响:
拉深筋过宽(>10mm)、过高(>5mm)或位置偏离凸缘中心,会严重阻碍材料向型腔流动,导致危险断面因“缺料”产生纵裂纹,且裂纹位置与拉深筋阻碍区域对应(如单侧拉深筋错位,工件单侧直壁出现连续纵裂纹)。此外,拉深筋引发的过大阻力会使工件表面产生“筋印”,与纵裂纹叠加后,产品外观合格率降至60%以下。
关键关联:拉深筋的核心作用是防凸缘起皱,但副作用是增加流入阻力,若未结合毛坯形状优化(如异形毛坯未对应调整拉深筋分布),易形成“防皱过度导致开裂”的矛盾,产品既无皱折但存在致命裂纹。
对产品的影响:
凹模、压边圈表面粗糙(Ra>0.8μm)或存在划痕、凸起,会导致压边力分布不均(局部压力差>5MPa),材料拉伸时受力失衡,凸缘部或直壁产生不规则纵裂纹,同时伴随表面划伤(划伤深度0.05-0.1mm)。例如,模面未磨光的模具加工不锈钢件时,纵裂纹与划伤的复合缺陷率达35%,远超模面抛光后的5%。
底层原因:模面加工不良会降低有效压边面积,导致“名义压边力足够但实际作用不足”,部分区域材料因无压边约束起皱,部分区域因压力过大被拉裂,产品质量波动极大(同一批次不良率差异达20%)。
三、冲压条件失衡:裂纹的“催化因素”
压边力、润滑等参数设置不当会放大变形缺陷,纵裂纹对产品的影响集中在一致性与性能可靠性上。
(一)压边力过大:过度约束导致拉伸破裂
对产品的影响:
压边力超过材料承受极限(如低碳钢压边力从5kN增至12kN),会使凸缘部材料无法向型腔流动,危险断面因过度拉伸产生纵裂纹,且裂纹多伴随“凸缘发亮”(局部摩擦过热导致的金属光泽异常)。这类裂纹深度较深(>1mm),会穿透工件壁厚,导致产品密封性失效(如压力容器漏水、漏气)或强度不足(如承重件断裂)。
判断依据:当压边力过大时,降低10%-20%压边力后,若纵裂纹减少或消失,且无明显起皱,即可确认是压力失衡导致,否则需排查其他因素。
(二)凹模面润滑不足:摩擦加剧裂纹扩展
对产品的影响:
凹模面未涂润滑脂或润滑油粘度不足(<20mm²/s),会使材料与模具的摩擦系数从0.08升至0.2,摩擦生热导致材料塑性下降(低碳钢塑性降低15%),纵裂纹易在摩擦集中区域(如直壁中上部)产生并快速扩展。同时,润滑不足会导致材料粘连模具,裂纹处易夹杂金属碎屑,后续清理后仍会留下凹坑,影响产品表面精度(Ra>1.6μm)。
适配要求:压边力与润滑需匹配——压边力增大时,需选用高粘度极压润滑脂(30-40mm²/s),确保油膜强度能抵抗摩擦,否则即使压边力合理,仍会因润滑失效引发裂纹。
大银塑胶制品有限公司30年专注模具制造,作为开模注塑代工生产厂家,提供一站式OEM/ODM服务。擅长产品结构优化降低开模注塑成本。拥有完整的产品设计与制造团队,提供优良的产品设计服务;拥有模具加工设备与多年模具制作经验,为客户提供各类塑料产品制造服务。拥有50000平方米的生产基地,30年模具开发经验,50多位研发人员,100多台注塑机。
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