雙孔焊片多道拉深工藝及模具設計

摘 要：拉深工藝及模具設計在目前的生產中得到了廣泛的應用，在實際生產中，應該精確計算精確生產，才能生產出高質量、符合要求的產品。

關鍵詞：拉深工藝；模具設計；要求；計算

拉深工藝及模具無論在汽車生產還是水電機械的生產商都扮演著十分重要的角色，現結合相關的理論知識，對于拉深工藝程序及模具的設計進行了分析。

1 拉深件工藝

拉深件工藝性的好壞，直接影響到該零件能否用拉深方法生產出來，影響到零件的質量、成本和生產周期等等。一個工藝性好的拉深件，不僅能滿足產品的使用要求，同時也能夠用最簡單、最經濟和最快的方法生產出來。

1.1 對拉深件外形尺寸的要求

設計拉深件時應盡量減少其高度，使其可能用一次或兩次拉深工序來完成。對于各種形狀的拉深件，用一次工序可制成的條件為：

（1）對于圓筒件一次拉成的高度見表1。

（2）對于盒形件一次制成的條件為：當盒形件角部的圓角半徑 r=（0.05～0.20）B（式中B為盒形件的短邊寬度）時，拉深件高度h<（0.3～0.8）B。

（3）對于凸緣件一次制成的條件為：零件的圓筒形部分直徑與毛坯的比值d/D≥0.4。

表1一次拉深的極限高度

1.2 對拉深件形狀的要求

1.2.1 設計拉深件時，應明確注明必須保證的是外形還是內形，不能同時標注內外形尺寸。

1.2.2 盡量避免采用非常復雜的和非對稱的拉深件。對半敞開的或非對稱的空心件，應能組合成對進行拉深，然后將其切成兩個或多個零件。

1.2.3 拉深復雜外形的空心件時，要考慮工序間毛坯定位的工藝基準。

1.2.4 在凸緣面上有下凹的拉深件，如下凹的軸線與拉深方向一致，可以拉出。若下凹的軸線與拉深方向垂直，則只能在最后校正時壓出。

1.3 對拉深件的圓角半徑和拉深件精度的要求

1.3.1 為了使拉深順利進行，拉深件的底與壁、凸緣與壁、盒形件的四壁間的圓角半徑應滿足rb？叟t，rd？叟2t，r？叟3t否則，應增加整形工序。

1.3.2 一般情況下不要對拉深件的尺寸公差要求過嚴。其斷面尺寸公差等級一般都在IT11以下。如果公差等級要求高，可增加整形工序。

2 拉深工藝力的計算

2.1 壓邊力的計算

解決拉深工作中的起皺問題的主要方法是采用防皺壓邊圈，至于是否需要采用壓邊圈，可按表2的條件決定。

壓邊力是為了防止毛坯起皺，保證拉深過程順利進行而施加的力，它的大小對拉深影響很大。壓邊力的數值應適當，太小時防皺效果不好，太大時則會增加危險斷面處的拉應力，引起拉裂破壞或嚴重變薄超差（圖1，圖2）。在生產中，壓邊力都有一定的調節范圍（圖2），其范圍在最大壓邊力FQmax和最小壓邊力FQmin之間。當拉深系數小至接近極限拉深系數時，這個變動范圍就小，壓邊力的變動對拉深工作的影響就顯著。通常是使壓邊力FQ稍大于防皺作用所需的最低值，并按下列公式進行計算。

圖1 拉深力與壓邊力的關系 圖2 壓邊力對拉深的影響

總壓邊力：FQ=Aq （1）

式中A為在開始拉深瞬間不考慮凹模圓角時的壓邊面積（mm2）。

筒形件第一次拉深時：FQ=？仔/4|D2-（d1+2rd）2|q （2）

筒形件后續各道拉深時：FQn=？仔/4|d2n-1-（dn+2rd）2|q （3）

式中：

q-單位壓邊力（MPa）

d1，…，dn-第一次及以后各次工件的外徑（mm）；

rd-凹模洞口的圓角半徑（mm）。

在生產中，一次拉深時的壓邊力FQ也可按拉深力的1/4選取，即：FQ=0.25F1 （4）

（1）彈性壓邊裝置

當拉深行程較大時，應選擇總壓縮最大、壓邊力隨壓縮量緩慢增加的彈簧。橡皮應選用軟橡皮（沖裁卸料是用硬橡皮）。橡皮的壓邊力隨壓縮量增加很快，因此橡皮的總厚度應選大些，以保證相對壓縮量不致過大。建議所選取的橡皮總厚度不小于拉深行程的5倍。在拉深寬凸緣件時，為了克服彈簧和橡皮的缺點，可采用限位裝置（定位銷、柱銷或螺栓），使壓邊圈和凹模間始終保持一定的距離s。

（2）剛性壓邊裝置

這種裝置的特點是壓邊力不隨行程變化，拉深效果較好，且模具結構簡單。這種結構用于雙動壓力機，凸模裝在壓力機的內滑塊上，壓邊裝置裝在外滑塊上。

2.2 拉深力的計算

從理論上計算拉深力在前面已推導過，但它使用不便，生產中常用經驗公式計算拉深力。圓筒形工件采用壓邊拉深時可用下式計算拉深力：

第一次拉深F1=？仔d1t？滓bk1 （5）

第二次拉深Fn=？仔dnt？滓bkn （6）

式中為材料的抗拉強度；為系數，可查修正系數表。

2.3 拉深功

拉深功可按下式計算：

第一次拉深：A1=■ （7）

后續各次拉深：An=■ （8）

式中：F1max，Fnmax-第一次和以后各次拉深的最大拉深力（N）；如圖3所示；

？姿1，？姿2-平均變形力與最大變形力的比值，見修正系數表；

h1，hn-第一次和以后各次的拉深高度（mm）。

拉深所需壓力機的電動機功率為：

N=■（KW） （9）

式中：A-拉深功（N.m）；？孜-不均衡系數，取？孜=1.2-1.4；？濁1，？濁2-壓力機效率、電動機效率，取；？濁1=0.6～0.8，？濁2=0.9～0.95；n-取壓力機每分鐘的行程次數。若所選壓力機的電動機功率小于計算值，則應另選功率較大的壓力機。

3 拉深工藝的輔助工序

拉深中的輔助工序很多，大致可以分為以下幾種：（1）拉深工序前的輔助工序，如材料的軟化熱處理、清洗、潤滑等；（2）拉深工序間的輔助工序，如軟化熱處理、涂漆、潤滑等；（3）拉深后的輔助工序，如消除應力退火、清洗、打毛刺、表面處理、檢驗等等。

4 結束語

結合上述相關的理論知識，在拉深工藝及模具設計中一定要精益求精，對于各個工藝程序集標準一定要嚴格遵守，努力制造出高質量的產品。

參考文獻

[1]姚志英，劉瑞娟.拉深工藝及模具設計[J].熱加工工藝，2012（13）.

[2]朱亨榮，文鳳飛，李文元，胡成武.雙孔焊片多工位級進模設計[J].模具制造，2011（12）.