矩形盒件末次拉伸模設計

孫樹梅

（天津航空機電有限公司 天津市 300308）

矩形盒件末次拉伸模設計

孫樹梅

（天津航空機電有限公司 天津市 300308）

本文主要介紹了在單動液壓機上使用的末次拉伸矩形盒件模具工藝及結構設計，采用兩次拉伸、恒定壓邊力，保證了拉伸件的質量。

拉伸；矩形盒；質量

公司制造的矩形盒件中四角有褶皺的占比很高，退回零件很多，模具返修率居高不下，沒有找出解決辦法。多年來公司因拉伸缺陷方面無法改善，一直回避拉伸工藝方法進行加工零件，采用彎曲焊接工藝。造成生產成本大大提高，同時也影響公司整體工藝水平。通過半年的實踐摸索，總結出消除拉伸褶皺的參數優化和工藝方法。

1 拉伸工藝性

1.1 拉伸特點

矩形盒件可以認為是由四個轉角部分和四條直邊組成，其拉伸變形可以近似認為：轉角部分相當于圓筒零件拉伸、直邊部分相當于彎曲變形。但直邊部分不是單純的彎曲，因為圓角部分的材料除向上流動外還可向直邊部分流動，故使直邊部分的材料受到擠壓。同理，圓角部分也不完全與圓筒拉伸相同，由于圓角部分的材料向直邊部分流動，減輕了圓角部分材料的變形程度。從拉伸力的觀點看，直邊部分除承受彎曲力外，還承受擠壓變形力；而圓角部分由于變形程度小，則所需的拉伸力減小。

1.2 拉深次數

材料：LF21，材料厚度：1.5mm，拉伸高度：43，內型尺寸：

目前工藝按2次拉伸加工。簡要分析如下：①下料尺寸為φ186mm；②第1次拉伸成內型尺寸為：111×111；③第2次拉伸成內型尺寸為：99×99。

H/B=43/100.5=0.428＜0.5，屬低矩形盒拉伸件，一般采用兩次拉伸；角部圓角半徑中心不在同一點上，兩工序角間距小于壁間距，易變形；x/b=6/6=1，工藝不太合理。兩工序壁間距和角間距不宜太大，通常取b=（4～5）t=6，x=0.4b=6（一般取 x=0.5～2.5），t=1.5，均符合理論要求；第二次拉伸時高度上的增量為：△H=b-0.43（rg1-rg2）=4.28，實際 43-30=13，不太合理。

方法的選擇：1＜t/B-100=1.5/（99+1.5）×100=1.49＜2，材料相對厚度較小，拉伸過程中材料的穩定性較差，應采用倒數第二次拉伸與末次拉伸相近似的形狀進行拉伸，這樣可使末次拉伸易成形。bn=＜10t=6，ry=4t=6，條件基本符合。

拉伸系數m2計算：m2=（99+1.5）/（111+1.5）=0.89。末次拉伸系數取0.84～0.88，便于拉伸。

2 模具設計

2.1 拉伸模間隙

拉伸模間隙是指凹模與凸模的橫向尺寸之差。

①拉伸力：間隙愈小，拉伸力愈大。②零件質量：間隙過大，容易起皺，模坯口部的變厚不能消除；會使零件出現錐度。間隙過小，零件易拉斷或嚴重變薄。③模具壽命：間隙小，模具磨損加劇，壽命低。

矩形件拉伸間隙分直邊間隙和圓角間隙兩部分。圓角部分間隙一般比直邊部分大（0.1t），理論末次拉伸一般為Z/2=t，實際計算時（此套模具因材料為鋁料）可選小些。我們選為1.4mm（材料理論值為1.5mm）。凹模口部圓角半徑rd的大小，對拉深工作有很大的影響。太小，毛坯拉入凹模的阻力大，拉伸力增大，會使拉伸件產生劃痕或裂紋；但過大，會使壓邊圈下面被壓的毛坯面積減小，使懸空段增大，易起皺。

因工件要求的是內形尺寸，則先確定凸模尺寸：

（dp-凸模基本尺寸（mm）；dd-凹模基本尺寸（mm）；dmin-拉伸零件的制造公差（mm）；δd、δp-凹、凸模制造公差；Z-凹、凸模雙面間隙。）

2.2 壓邊力和拉伸力

在拉伸過程中，壓邊裝置的作用就是在凸緣變形區施加軸向壓力，防止起皺的裝置。模具結構的選擇是問題的關鍵，主要考慮壓邊問題，方案有兩種：①橡膠壓邊和彈簧壓邊；②具有獨特結構的恒壓邊力壓邊裝置。

第①種壓邊效果太差，在拉伸過程中，開始壓邊力最小，拉伸過程中壓邊力呈線性上升，沖壓終了壓邊力最大。這樣對拉伸變形極為不利，開始時易產生起皺，最后又可能造成工件局部拉薄甚至開裂，工件廢品率高，表面質量差，此種方案達不到客戶要求。壓邊力的大小對沖壓質量極為重要，根據變形要求，在拉伸變形的開始階段（即變形量15%左右），壓邊力應達到最大值，以后逐漸降低到最小值。這是理論上的要求，在實際中很難達到這一要求，而一般采用恒定的壓邊力效果較好；第②種方案正是基于這一要求而設計。此結構中選擇第②種；為了保持壓邊力均衡和防止壓邊圈將毛坯壓得過緊，可以采用帶限位裝置的壓邊圈。限制距離S的大小，根據拉伸件的形狀和材料分別為：拉伸帶凸緣制件時：S=t+（0.05～0.1）；拉伸鋁合金制件時：S=1.1t；拉伸鋼制件時：S=1.2t。本套模具零件材料為鋁，故選S=1.1t。

3 結構及工作過程

本模具結構適用于矩形工件的末次拉伸，上序拉伸出的零件套在壓邊圈上，拉伸工件時壓力機滑塊下移，凹模向下運動，當凹模與壓邊圈接觸時，壓邊圈迫于頂桿和頂出缸活塞桿的作用產生壓邊力，使凹模與壓邊圈緊緊壓住板料。當凹模繼續向下運動，一方面凸模使板料拉伸變形，另一方面壓邊力始終以恒定的壓力壓住板料的凸緣處，防止板料起皺，控制流動阻力。同時又使板料沿壓緊面滑動，使拉伸工作順利進行。壓邊力的大小由頂出缸回路的溢流閥控制回油壓力，通過試模調整好所需的壓力，在以后的工作中壓邊力始終會保持一定，如此便達到壓邊力恒定的目的。拉伸結束，滑塊上移，凹模便與壓邊圈分開，工件由卸料裝置彈出，一個拉伸工作循環即可完成。

4 結束語

通過數千次的拉伸實踐證明，模具結構緊湊、剛性好、效率高、操作方便，拉伸件的質量完全符合要求，但應注意的是：①推桿與頂出缸活塞桿的接觸面應以曲面接觸（R150），以保證中心自動對正，防止偏移載荷；②凸模支撐桿應有足夠的強度和剛度，防止縱向變形影響壓邊圈的上下滑動；③凹模與壓邊圈的材料最好選用MoV鑄鐵，這對拉伸不銹鋼件尤為重要。實踐證明，該材料在防止拉傷，減小板料流動阻力等方面具有獨特的效果；④壓邊面應有足夠的接觸面，通過研磨使其著色面積不小于80%。

[1]杜東福，茍文熙.冷沖壓模具設計，1986，8.

[2]李保瑞，張亞美.激光干擾技術.電子對抗，1992（4）：24～30.

TG386

A

1004-7344（2016）14-0222-01

2016-4-28

孫樹梅（1975-），女，漢族，河北遵化人，初級工程師，本科，研究方向為模具設計，從事模具設計工作。