·冲模技术·非均匀凸缘深圆筒薄壁制件拉伸成形工艺及模具设计彭南宁,杨永,贾福生贵州航天精工股份有限公司(贵州遵义563006)【摘要】分析了非均匀凸缘深圆筒薄壁制件的结构特点及工艺性,采取了改善制件拉伸工艺性的方法和措施,确定了毛坯展开形状和工艺方案.
介绍了模具拉伸参数的选择与及模具结构设计特点以及工作过程.
关键词:工艺方案;非均匀凸缘深圆筒薄壁;弹簧杯;拉伸成形工艺中图分类号:TG385.
2文献标识码:BDrawingFormingTechnologyandDieDesignforUnequalFlangeDeepCircleThinTubeParts【Abstract]Toanalyzethestructuralfeaturesandtechnologyofunequalflangedeepcirclethintubeparts,inordertotakeaimprovedwayforpansdrawingandtheirperformance,makesuretheshapeofblankunfoldedandtechnologyplan.
Thechoiceofdiedrawingindex,featuresofstructuraldesignandworkingprocessaretobeintroduced.
Keywords:technologyplan;unequalflangedeepcirclethintube;springcup;drawingformingtechnology1引言图1所示弹簧杯,是双弹旋转锁组件上的一个重要制件.
材料采用08F,料厚0.
5mm,产量大.
该制件主要用于航空、航天领域对弹簧的防锈保护.
制件表面不允许有桔皮、起皱、划伤,毛刺和其他机械损伤现象.
由于该制件的结构特点:凸缘外形非均匀、简体深、材料薄,所以冲压成形难度较大.
尤其是坯件的外廓形状设计对于制件的工艺优化、提高效率,以及改善制件的拉伸工艺性、降低成形难度和保证质量至关重要,必须予以研究探索.
2制件结构特点及工艺性分析(1)该制件的凸缘长度34mm大于宽度20mm,属于非均匀凸缘制件,且拉伸件的凸缘、外廓与拉伸部分的圆筒轮廓形状不相似,不仅拉伸困难,需要较多的拉伸次数,而且还需放宽切边余量,增加金属消耗.
(2)该制件的厚度只有0.
5mm,属于薄壁制件,拉伸时容易起皱和拉裂.
(3)材料采用08F,拉伸性能较好.
图1弹簧杯(4)制件属宽凸缘(d>3d)拉伸件,拉伸工艺性不好.
《模具制造12015年第8期·l9··冲模技术·(5)虽然制件圆筒不深(h1_4属宽凸缘圆筒形拉伸件,其拉伸系数m=d/D=18/35一O.
51,相对高度=9.
8/180.
54,(d为筒形直径,h为制件高度),由t/D~100=0.
5/35x100=1.
43,查《冲压手册》可知,lm.
]=0.
49,m>】,[h#d1]=0.
63,h#d<[/d],故一次f1拉伸成工序l所给尺寸是可靠的.
在工序1中,m,稍大于J1,是注意到如果首次拉伸系数过小并接近极限值,会引起圆角部位过分(b)变薄,加剧冷作硬化,直接影响后续工序的拉伸,严重时会导致制件开裂.
b.
工序2、3、4采用正拉伸,由于正拉伸,径向力减小,不能有效防止起皱,(d)所以,必需增加压料装置,防止起皱.
经计算m=0.
76,m=j=0.
78,m=0.
80生(e)产实践证明4次拉伸一次整形获得成功.
图2拉伸工序冈c.
凸凹模圆角半径的选取.
按《冲压手册》选取:RI1=4ram,R口2=3ram,R口2mm,R口4=1.
3mm;r1=3.
2mm,r口2=2.
2mm,r3:1.
5mm,r=0.
8mm,R比公式所求值略大,其目的是减小圆角部分材料冷作硬化、避免圆角部分材料过分变薄,从而减小工序的变形抗力,不至于因尺过小,而在经过几次正拉伸的冷作硬化后,使前工序的弯曲痕迹明显地遗留在成品上.
5模具拉伸参数的选择与调整拉伸工序尺寸的确定虽然经过严格的公式计算和校核,但制件在试生产中,仍然不可避免会遇到一些问题,为给模具的调整、修整、改进留下空间,模具拉伸参数的选择非常重要,主要应考虑以下方面.
(1)合理选择凹模刃口圆角半径.
凹模刃口圆角半径大小对拉伸件表面质量和板料变形影响很大.
当过大时,板料变形阻力小,金属流动性好,但相对减少了压边的有效面积,使制件容易起皱;若R小,则因径向拉力较大,易使拉伸件表面划伤或产生断裂.
实践证明:对深拉伸件,设计制造模具时应有意识地对凹模刃口的圆角半径取小值.
·20·《模具制造))2015年第8期避耋·冲模技术·其优点是:a.
较小的凹模刃口圆角半径取值与较大取值相比,前者在拉伸后期压边面内沿周边失去压边控制的面积小,产生的进料阻力大.
b.
在拉伸后期单靠压边面提供的进料阻力是不够的,此时,凹模刃口圆角半径小,经过凹模刃口时产生的变形阻力就大,可为侧壁提供较大的拉应力,使侧壁被拉直,最大限度地减少回弹量.
较小的凹模刃口圆角半径取值,也符合模具设计的一般原则,半径小,放大容易,而半径大,变小则很困难.
(2)整形凹模的结构设计和材料选用.
由于制件批量大,且是尺寸标注在外径的拉伸件,要求整形凹模硬度高、耐磨性好,因此,应采用硬质合金,结构设计采用镶嵌式.
(3)按照制件的壁厚变化规律,合理调整拉伸间隙经多次拉伸的非均匀凸缘筒形件,筒壁上、下的厚度相差较大,采用简单的变薄整形达到要求是很困难的.
因为,若按最薄处取整形间隙,靠近凸缘端筒壁较厚,会刮伤甚至刮掉一层材料,反之,若按最厚处取整形间隙,靠近筒底端筒壁较薄,筒底端的筒壁整形时存在间隙,因而凸、凹模的间隙应根据各点所处的不同位置,分别给予合理的间隙.
经对拉伸件剖开研究分析,发现拉伸件的壁厚变化是有一定规律的,按照制件的壁厚变化规律,调整凸、凹模的间隙,使之与制件的壁厚变化基本吻合,能够得到壁厚基本均匀的筒形件.
具体做法是:以凹模为基准,修正凸模尺寸,通过这样的改进,制件表面光滑,底部基本无破裂.
6模具结构设计特点及工作过程图3为弹簧杯落料拉伸模具的结构图.
模具采用敞开式结构,凸凹模集中了上模座、模柄和固定板的功能,直接固定在冲压机的上滑块上;落料凹模直接用螺钉与下垫板连接,拉伸凸模通过螺纹固定在垫板上,与原有技术相比,简化了模具结构,维修及刃磨方便.
其加工过程是:将模具置于J23—16T型冲压机的工作台上,先将凸凹模7固定在冲压机的滑块上,然后用内六角扳手拧松螺钉13,使推板3下沉,手动调节冲压机滑块下降,将凸凹模7对人凹模2内,目测并校正间隙均匀后,用压板将下模压紧,随后调节冲压机滑块上行,凸凹模7退出凹模2.
拧紧螺钉l3使推板3上平面与凹模2上平面平齐.
启动冲压机工作,滑块上升,模具开启,将板料放在凹模2上,踩下脚踏,冲压机滑块下行,凸凹模7进入凹模2直到下死点,制件落料拉伸成形.
然后冲压机滑块上升,制件由于顶出装置的作用留在凸凹模7内,当冲压机滑块上升,打料杆5碰到横梁将制件从凸凹模7中打出,完成一个冲压过程.
图3保护罩落料拉伸复合模1.
下模座2.
落料凹模3.
推料板4.
凸模5.
打料杆6.
螺母7凸凹模8.
卸料螺钉9、13.
螺钉10、11.
垫板12.
橡皮14.
销钉7结束语(1)经过两个批次制件的生产,制件质量稳定,缩短工序,大大提高了生产效率,简化和优化了工艺流程.
(2)对非均匀凸缘深圆筒薄壁结构制件的拉伸成形,确定合理的毛坯形状,选择合理的拉伸参数至为关键,对类似制件工艺方案的制定有较大的启发.
参考文献【1]冲模设计手册编写组.
冲模设计手册【M].
机械工业出版社,1999.
[2】王孝培.
冲压手册【M].
机械工业出版社,1990.
第一作者简介:彭南宁,男,1963年生,贵州遵义人,工程师,主要模具设计及工艺技术工作.
(收稿日期:2015—06—26)①《模具制造))2o15年第8期·2l·
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