消除高盒形件側壁畸變的模具結構

摘要：盒形件用普通模具拉伸后，側壁凹凸不平，口部往外張開，底部稍有鼓起等畸變現象，采用脹形整形法工藝后，可以有效克服上述的現象。 關鍵詞：高盒形件 拉伸 脹形整形法

盒形件用普通模具拉伸后，往往出現側壁凹凸不平，口部往外張開，底部稍有鼓起等畸變現象。在板厚為0.5毫米以下，且邊長是板厚100倍以上的拉伸件更為嚴重，這對要求精度較高或有配合要求的零件是達不到質量要求的。產生這種畸變的主要原因有以下兩個方面。

1、盒形件拉伸與圓筒形拉伸的應變情況大不一樣，沿盒形件的周邊變形程度各不相同，圓角部頭似圓筒形拉伸，而直邊部則主要是彎曲變形。當大盒形件拉伸呈小盒形件，即由大圓角變為小圓角時，必有多余材料擠向直邊，從而導致直邊部的附加變形，產生橫向壓縮變形和縱向拉伸變形，但其程度要比圓角部位輕，且隨著遠離圓角部而減小。在盒形件邊長與板厚相比非常大的條件下，擠向直邊的材料難于理想地變成直邊側壁，因為凸凹模之間有較料厚稍大的間隙，在厚度方向產生不穩定是必然的，故此直邊材料在相鄰兩圓角的橫向擠壓作用之下而失穩，以彎曲態窩藏在凸凹模的間隙之間，成了側壁多余之料。這部分材料雖少，但對側壁平直度的影響不小，是造成側壁凸凹不平的主要原因之一。

2、在拉伸力的作用下，材料魚貫進入凹模的圓角區域，側壁產生縱向彎曲變形，其彎曲率與凹模圓角半徑相同。在拉伸力的連續作用下，材料經過凹模圓角半徑進入凹模直壁。這時如果拉應力僅為材料所產生的變形阻力和材料在凹模中滑動時產生的磨擦力之和，拉應力不夠，所以當外力除去之后，側壁產生彎曲回彈，尤其在拉伸即將結束之時，待變形區愈來愈小，拉力也愈來愈小，材料受力更小，回彈更大，造成了盒形件口部嚴重張開。

另外，盒形件的底部，由于在拉伸過程中底與凸模面貼不嚴，故稍有鼓起的傾向。

綜上所述，畸變的主要原因是由于材料轉移所產生的多余材料和薄料失穩以及彈性回彈而致。因此，必須針對起因，采取有效措施予以解決。阻止多余材料產生，不讓材料失穩和改變材料應力狀態以--控制回彈的常用方法，是在最后工序中縮小凸凹模之間的間隙，即所謂負間隙拉伸法。由于間隙為負，多余材料就形成不了，體積變形的本身回彈也小，在實用上取得了一定效果。

消除多余材料的方法是把在正常拉伸下側壁已有了多余材料的，即已形成畸變的拉伸件半成品，用脹形的方法使其畸形消失。由于脹形時變形區的材料都是承受雙向拉應力。形狀的改變，不是通過材料的互相轉移，而是靠自身的面積增大來實現，這就給多余材料找到了理想的處所。也由于材料處于雙向拉應力狀態下，變形區的材料不會出現失穩現象，而且拉力分布較均布，回彈很小，易于得到尺寸精度高的零件。把這種方法叫做脹形整形法。

下面就來談談用脹形整形法的模具結構特點。為了闡述方便，以一實例說明之。如圖1所示，是用四道工序完成的制件。此零件原用普通模具拉伸，制件側壁凹陷、權口達2毫米之大。采用脹形整形，畸變幾乎完全消失。從圖1中可以看出，第T序比第三工序尺寸--反而小了0.5毫米。第一工序是用普通的首次拉伸模結構在單動曲柄沖床上進行的。第T序用普通的中間工序拉伸模也是在單動曲--柄沖床上進行的。第二此拉伸后，由于沿周邊變形程度不一致，側壁升高也就不完全一樣，會出現凸緣不平，四周角處稍高等現象，同時側壁畸變也較嚴重，但不允許出現裂紋。用第三工序的脹形法，能使上述疵病得以克服。其結構見圖2，把第1序尺寸小于零件要求的半成品，靠凸模圓角半徑和半成品口部圓角半徑自動找正、定位。凸筋板用強有力的彈頂頂住，如橡膠彈頂器或氣墊均可。當凸模下行時，由于凹模尺寸大于半成品外形尺寸，所以凹模端面能很順利地接觸到半成品的突緣上。在彈頂器彈力的支持下，首先壓出凸筋，并把突緣緊緊卡住往下行。由于凸模大于半成品內形尺寸，即脹大，使已有的畸形變得以消失。當前工序拉伸高度適當減小時，能得到更大的拉應力，效果更為明顯。制件的底部、側部都非常平整、美觀，畸變量約0.05毫米左右。工作完了之后，在彈頂器的作用下通過凸筋板把制件推出凸模。推到始點位置時，還有H距離(圖2)不能脫離凸模。用手難以取下，故增設了手柄附加卸料機構。圖中限位柱是限位彈頂器回程位置H1的，以便手柄推動凸筋板走H1距離。