雙孔焊片多道拉深工藝及模具設(shè)計(jì)

摘 要：拉深工藝及模具設(shè)計(jì)在目前的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該精確計(jì)算精確生產(chǎn)，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量、符合要求的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：拉深工藝；模具設(shè)計(jì)；要求；計(jì)算

拉深工藝及模具無(wú)論在汽車生產(chǎn)還是水電機(jī)械的生產(chǎn)商都扮演著十分重要的角色，現(xiàn)結(jié)合相關(guān)的理論知識(shí)，對(duì)于拉深工藝程序及模具的設(shè)計(jì)進(jìn)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(chǎn)出來(lái)，影響到零件的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)周期等等。一個(gè)工藝性好的拉深件，不僅能滿足產(chǎn)品的使用要求，同時(shí)也能夠用最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)和最快的方法生產(chǎn)出來(lái)。

1.1 對(duì)拉深件外形尺寸的要求

設(shè)計(jì)拉深件時(shí)應(yīng)盡量減少其高度，使其可能用一次或兩次拉深工序來(lái)完成。對(duì)于各種形狀的拉深件，用一次工序可制成的條件為：

（1）對(duì)于圓筒件一次拉成的高度見(jiàn)表1。

（2）對(duì)于盒形件一次制成的條件為：當(dāng)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(shí)，拉深件高度h<（0.3～0.8）B。

（3）對(duì)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(duì)拉深件形狀的要求

1.2.1 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)，應(yīng)明確注明必須保證的是外形還是內(nèi)形，不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸。

1.2.2 盡量避免采用非常復(fù)雜的和非對(duì)稱的拉深件。對(duì)半敞開(kāi)的或非對(duì)稱的空心件，應(yīng)能組合成對(duì)進(jìn)行拉深，然后將其切成兩個(gè)或多個(gè)零件。

1.2.3 拉深復(fù)雜外形的空心件時(shí)，要考慮工序間毛坯定位的工藝基準(zhǔn)。

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(shí)壓出。

1.3 對(duì)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(jìn)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(yīng)滿足rb？叟t，rd？叟2t，r？叟3t否則，應(yīng)增加整形工序。

1.3.2 一般情況下不要對(duì)拉深件的尺寸公差要求過(guò)嚴(yán)。其斷面尺寸公差等級(jí)一般都在IT11以下。如果公差等級(jí)要求高，可增加整形工序。

2 拉深工藝力的計(jì)算

2.1 壓邊力的計(jì)算

解決拉深工作中的起皺問(wèn)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(guò)程順利進(jìn)行而施加的力，它的大小對(duì)拉深影響很大。壓邊力的數(shù)值應(yīng)適當(dāng)，太小時(shí)防皺效果不好，太大時(shí)則會(huì)增加危險(xiǎn)斷面處的拉應(yīng)力，引起拉裂破壞或嚴(yán)重變薄超差（圖1，圖2）。在生產(chǎn)中，壓邊力都有一定的調(diào)節(jié)范圍（圖2），其范圍在最大壓邊力FQmax和最小壓邊力FQmin之間。當(dāng)拉深系數(shù)小至接近極限拉深系數(shù)時(shí)，這個(gè)變動(dòng)范圍就小，壓邊力的變動(dòng)對(duì)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(jìn)行計(jì)算。

圖1 拉深力與壓邊力的關(guān)系 圖2 壓邊力對(duì)拉深的影響

總壓邊力：FQ=Aq （1）

式中A為在開(kāi)始拉深瞬間不考慮凹模圓角時(shí)的壓邊面積（mm2）。

筒形件第一次拉深時(shí)：FQ=？仔/4|D2-（d1+2rd）2|q （2）

筒形件后續(xù)各道拉深時(shí)：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(chǎn)中，一次拉深時(shí)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(dāng)拉深行程較大時(shí)，應(yīng)選擇總壓縮最大、壓邊力隨壓縮量緩慢增加的彈簧。橡皮應(yīng)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(yīng)選大些，以保證相對(duì)壓縮量不致過(guò)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(shí)，為了克服彈簧和橡皮的缺點(diǎn)，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(diǎn)是壓邊力不隨行程變化，拉深效果較好，且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這種結(jié)構(gòu)用于雙動(dòng)壓力機(jī)，凸模裝在壓力機(jī)的內(nèi)滑塊上，壓邊裝置裝在外滑塊上。

2.2 拉深力的計(jì)算

從理論上計(jì)算拉深力在前面已推導(dǎo)過(guò)，但它使用不便，生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拉深力。圓筒形工件采用壓邊拉深時(shí)可用下式計(jì)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(qiáng)度；為系數(shù)，可查修正系數(shù)表。

2.3 拉深功

拉深功可按下式計(jì)算：

第一次拉深：A1=■ （7）

后續(xù)各次拉深：An=■ （8）

式中：F1max，F(xiàn)nmax-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(jiàn)修正系數(shù)表；

h1，hn-第一次和以后各次的拉深高度（mm）。

拉深所需壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為：

N=■（KW） （9）

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

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(rùn)滑等；（2）拉深工序間的輔助工序，如軟化熱處理、涂漆、潤(rùn)滑等；（3）拉深后的輔助工序，如消除應(yīng)力退火、清洗、打毛刺、表面處理、檢驗(yàn)等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合上述相關(guān)的理論知識(shí)，在拉深工藝及模具設(shè)計(jì)中一定要精益求精，對(duì)于各個(gè)工藝程序集標(biāo)準(zhǔn)一定要嚴(yán)格遵守，努力制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]姚志英，劉瑞娟.拉深工藝及模具設(shè)計(jì)[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(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].模具制造，2011（12）.