不銹鋼盒型件拉伸成型工藝

孔令君

摘要：XF310W不銹鋼托盤(pán)材料為1Cr18Ni9Ti，料厚0.5mm。長(zhǎng)456mm，寬387mm，深100mm。經(jīng)計(jì)算：H/B=100/456=0.219 r/B=50/456=0.110 r/（B-H）=50/（456-100）=0.140根據(jù)以上結(jié)果該拉伸一般為二次拉伸，但該件接近于兩次拉伸與一次拉伸邊緣，為節(jié)省模具費(fèi)用，決定適當(dāng)調(diào)整各參數(shù)一次拉伸成型。該工件拉伸模為翻拉伸，帶氣墊及橡皮壓邊裝置，拉伸時(shí)在盒底轉(zhuǎn)角R處出現(xiàn)破裂和四角出現(xiàn)起皺。針對(duì)以上缺陷進(jìn)行工藝分析和改進(jìn)，并得到徹底解決。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；盒型件；拉伸；破裂；起皺

1.產(chǎn)品圖紙及拉伸過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷

1.1拉伸件（見(jiàn)圖1）

1.2拉伸件缺陷示意圖（見(jiàn)圖2）

2.工藝分析

2.1 盒底轉(zhuǎn)角R處出現(xiàn)破裂原因分析

（1）展開(kāi)坯料過(guò)大，使突緣四角變形程度增加，所需徑向拉應(yīng)力增大；

（2）壓邊力F壓過(guò)大，所需徑向拉應(yīng)力增大，壓邊力F壓過(guò)小，零件壓 邊部四角起皺，無(wú)法進(jìn)入凸模與凹模間隙，使得作用于拉伸件上的徑向拉應(yīng)力增大。這兩種拉應(yīng)力增大的結(jié)果使凸模圓角附近R處厚向斷面迅速減小，所以能承受的拉應(yīng)力減小。當(dāng)作用于拉伸件上的徑向拉應(yīng)力超過(guò)凸模圓角R處附件的危險(xiǎn)斷面所允許承受的徑向拉應(yīng)力時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)破裂。

（3）由于拉伸件與模具工件面相對(duì)滑動(dòng)，板料變形，產(chǎn)生大量摩擦熱及變形熱使溫度升高。當(dāng)零件溫度達(dá)到極限時(shí)，在交大壓力作用下，零件上的微量材料粘連在凹模圓角處，使凹模圓角表面變得粗糙，造成拉伸時(shí)四角進(jìn)料困難而破裂。

（4）原材料本身機(jī)械性能不均勻，在拉伸后期，沿±45°方向出現(xiàn)突耳現(xiàn)象，且四角起皺增厚，將所有壓力全部加在四角上，增大了徑向拉應(yīng)力（見(jiàn)圖3），故在四角出現(xiàn)破裂。

圖3 拉應(yīng)力與凸模行程的關(guān)系

2.2突緣四角起皺原因分析

（1）展開(kāi)料圓角較小，使突緣四角變形程度增加；

（2）壓邊力F壓過(guò)小，當(dāng)突緣切向超過(guò)材料的臨界壓應(yīng)力，就會(huì)產(chǎn)生塑形失穩(wěn)起皺，此時(shí)需增加壓邊力，即增加徑向拉應(yīng)力，但隨DW不斷減小，t增大，使t/（DW-dp）增大，從而提高抗失穩(wěn)能力，（見(jiàn)圖4）：

圖4：壓邊力與拉伸力的對(duì)應(yīng)關(guān)系

1、凹模 2、壓邊圈 3、凸模 dp—凸模直徑 DW—壓邊部分四角外徑 D0—毛坯圓角等效直徑

（3）突緣四角是否起皺與圓角RW相對(duì)厚度t/（ DW-dp）有關(guān)，初始拉伸，隨著切向壓應(yīng)力不斷增大，使失穩(wěn)起皺呈上升趨勢(shì)。

3.工藝措施

（1）從盒型件拉伸變形來(lái)看，四角相當(dāng)于筒形件拉伸，四邊直壁相當(dāng)于彎曲，四角變形程度大，進(jìn)料困難，原模具設(shè)計(jì)凹模四周為R3，為了保證四角進(jìn)料將四角R改為R5～R6。

（2）盒底部四角拉裂，采用凸模圓角由R5改為R8，減小局部徑向拉應(yīng)力。

（3）由于增大壓邊力雖然可以消除起皺，但增大了拉裂的趨勢(shì)，故采用直邊部分加拉延筋，使四角及直邊部分進(jìn)料趨于一致。

（4）調(diào)整凸凹模轉(zhuǎn)角部分間隙，直邊部分為0.9t，轉(zhuǎn)角部分為1.1t～1.2t是四角更容易進(jìn)料，減小徑向拉應(yīng)力。

（5）調(diào)整坯料尺寸，增大坯料圓角為R280。

（6）調(diào)整潤(rùn)滑方式，首先將原來(lái)石蠟油配制的潤(rùn)滑油改為動(dòng)物油，其次四角油層加厚，直壁油層減薄。

以上措施目的減小四角拉應(yīng)力，使突緣進(jìn)料速度一致。

4.結(jié)論

通過(guò)上述措施，實(shí)踐證明已解決了盒型件拉裂和起皺的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]范乃連.冷沖模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.7