錐形端蓋拉深工藝與模具設計

黃素英

（鄭州鍋爐股份有限公司，河南 鄭州 450001）

錐形端蓋拉深工藝與模具設計

黃素英

（鄭州鍋爐股份有限公司，河南 鄭州 450001）

介紹了某錐形端蓋拉深工藝及其復合模具設計。該復合模具壓制成形工件不起皺，壓制后回彈量小，尺寸、形狀均符合圖紙要求。在凸、凹模模壁強度允許的條件下，采用復合工藝。對雙壁空心零件采用反拉深法可獲得良好的防皺效果。

機械制造；錐形端蓋；拉深工藝；模具設計

1 前言

我公司35t、60t鍋爐產品鍋筒內部汽水分離裝置零件端蓋屬于錐形拉深件，材料08Al,如圖1所示。在鍋爐產品生產時，由于各種原因零件壓制后起皺嚴重，形狀、尺寸均不符合圖紙要求，影響總體安裝及鍋爐運行。于是重新進行工裝設計。由于該零件為錐形拉深件，在壓制過程中應力集中易引起局部變薄，自由面積大而壓邊圈作用小，易起皺且回彈嚴重。根據現有生產條件并結合工件特點，經過對幾種工藝方案的反復論證，從中選擇了技術上最合理、制造成本低的復合模成形方案。經過幾臺產品試制，該復合模壓制的工件不起皺，壓制后回彈量小，形狀、尺寸均符合圖紙要求。以下簡單介紹該模具設計過程，供同行參考。

2 工藝及模具設計

2.1 修邊余量的確定

拉深過程中，受材料方向性、模具間隙不均、板厚變化、摩擦阻力不等及定位不準等影響，造成拉深件口部周邊不齊，必須進行修邊。修邊余量查表4-4（無凸緣圓筒形拉深件的修邊余量）[1]取δ=2。

2.2 毛坯尺寸計算

在不變薄拉深中，材料厚度雖有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近，因此，毛坯的展開尺寸可根據毛坯面積與拉深件面積（加上修邊余量）相等的原則求出。按拉深件毛坯直徑的計算公式：

經過試壓修正，取圓環毛坯尺寸：?410mm/?150mm。

2.3 壓邊圈的采用及其類型

為了防止在拉深過程中工件邊緣起皺，應使毛坯在被拉入凹模圓角前保持穩定狀態，其穩定程度主要取決于毛坯的相對厚度t/D×100=2/410×100=0.48，拉深系數 m=0.746，按文獻[1]圖 4－114（根據毛坯相對厚度和拉深系數確定是否采用壓邊圈），根據毛坯相對厚度和拉深系數及設備條件，確定采用彈性平面壓邊裝置。

2.4 拉深件的拉深系數和拉深次數

在制定拉深件的工藝過程和設計拉深模具時，必須預先確定該零件是否可以一道工序拉成，正確確定拉深次數直接關系到制造的經濟性和壓制成形工件的質量。在確定工件的拉深次數時，必須做到使毛坯內部的應力既不超過材料的強度極限，還能充分利用材料的塑性。

式中：d1——拉深前毛坯直徑；

D——拉深后工件的直徑。

08Al塑性好（即 δ、ψ 大）且屈服比小（即 σs/σb小），所以拉深系數m可小些。采用壓邊圈拉深時的拉深系數查文獻[1]表4-15（無凸緣筒形件用壓邊圈拉深時的拉深系數），m1=0.55～0.58＜0.746，所以工件可以一次拉深完成。

2.5 拉深模工作部分尺寸的確定

尺寸?308標注在拉深件的外徑，應以凹模為準，間隙取在凸模上，即減小凸模尺寸得到間隙。

式中：Δ——零件的公差；

δ凹——凹模的制造公差，查文獻[1]表4－66（圓形拉深模凸、凹模的制造公差），取

2.7 壓邊力的計算

壓邊圈的壓力必須適當,壓邊力過大會增加拉深力，甚至會使工件拉裂，壓邊力過小會使工件的邊緣起皺。在生產中壓邊力Q可按拉深力P的1/4選取：

經計算，結合公司設備條件，決定選用LB175單動油壓機。

2.8 模具設計（圖2）

在凸、凹模模壁強度允許的條件下，采用復合工藝。對雙壁空心零件采用反拉深法由于增加了徑向拉應力σ1的作用，根據塑性方程式 σ1+σ3=βσs的關系可知，減小了σ3的作用，因而能獲得良好的防皺效果。頂件裝置浮動模芯內的彈性元件由于空間位置限制采用承載負荷大、安裝、調整均方便的橡膠。

壓制時，將毛坯圓環（?410/?150）放在浮動模芯上，開動壓力機，凸模及壓邊圈向下移動，壓邊圈就對毛坯產生一定壓力，上模繼續下移，零件被壓制成形，工作行程結束滑塊向上移動，浮動模芯內的橡膠將成形后的工件頂出。

3 結論

經過多臺產品試制，該模具壓制成形的工件不起皺，壓制后回彈量小，尺寸、外形均符合圖紙要求（圖3）。裝入產品運行，整體效果良好，且模具制造成本低。

[1] 王孝培，主編.沖壓設計手冊.北京：機械工業出版社，1983.

[2]《沖模設計手冊》編寫組.沖模設計手冊（模具手冊之四）.北京：機械工業出版社，1988.

[3] 吳詩忄卓，主編.沖壓工藝學.西安：西北工業大學出版社，1987.

[4] 第四機械工業部標準化研究所.冷壓沖模設計.1979.

Drawing process and tool design for end cap

HUANG Suying
（Zhengzhou Boiler Co.,Ltd.,Zhengzhou 450001,Henan China）

In the composite tool design of taped drawing parts,the workpiece can be formed without any wrinkle under small springback,the dimension and profile of which can satisfy the drawing very well.Within the strength allowance of the convex and concave tool wall,the composite process could be adopted.Good anti-wrinkle effect can be gained to the double wall hollow parts by use of the reverse drawing method.

End cap;Drawing;Process;Design of tool

TG385.2

B

1672－0121（2012）03－0080－02

2011－12－08

黃素英（1968－），女，工程師，從事成形工藝裝備設計工作