氣瓶縮口的模具設計分析與制造探討

余得賢

摘 要：分析了某氣瓶的設計工藝、制件工序以及計算，重點介紹了關于縮口工序相關的模具設計過程，并結合相關的縮口凹模和墊柱制造的要求提出了制造過程。通過實踐證明，模具的結構設計是合理的，而加工質量也具有良好的穩定性，能為同類模具的設計提供良好的參考。

關鍵詞：氣瓶縮口；模具設計；沖壓工藝；氣瓶

中圖分類號：TG385.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.126

在本文中所描述的氣瓶縮口，其所制造的材料是08鋼材，而料厚大約是1.0 mm，在制作過程中，對其表面質量給予嚴格的控制，一方面是防止由于表面問題而導致劃傷；另一方面是氣瓶中縮口如果存在劃痕，則會嚴重影響氣瓶的手感。因此，在制作氣瓶縮口模具的過程中，要保證其帶底部是一個圓筒形的縮口件，而最大的直徑是Ф50 mm，氣瓶的口徑是Ф35±0.2 mm，氣瓶的高度為81 mm，而氣瓶的最大外徑則是Ф50 mm，它與口部的直徑（Ф35 mm）之間形成大約25°的傾角度，其中，氣瓶的制件筒身高度是60 mm，此外，氣瓶中的其他部分則是通過縮口工藝的沖壓而形成的，具體情況如圖1所示。

經過分析，氣瓶制件中的直徑為Ф50 mm，其圓筒形的空心件可以當作縮口毛坯，參照圖1分析可知，制件的口部需要保持平齊，而縮口在結束時需要保持良好的形狀。此時，可以通過頂出器臺階的部分而對口部進行整形，從而使得沖壓所形成的制件口部能達到平齊要求。

1 分析縮口工藝的計算情況

1.1 氣瓶縮口的系數計算分析

在計算過程中，針對氣瓶縮口計算需要重點掌握好氣瓶的縮口系數。在本次計算中，用系數K表示縮口氣瓶的極限。但是在實際計算過程中，極限縮口的系數大小和氣瓶的材料、性質、坯料表面的質量、材料的厚度以及縮口模具實際的形狀等具有十分密切的關系，因此，在計算氣瓶縮口中，就要掌握好這些信息。

通過上表對縮口所使用的各種材料情況進行總結可知，如果氣瓶中的制件縮口系數較小時，則可以有效控制縮口的系數，并使制件中各個縮道滿足一定的要求，使氣瓶中的縮口能在制作過程中更好地體現科學性。由于在各個不同的多道縮中，尤為重要的是制作工序中的第一道工序，可以運用低于平均系數的K值，一般情況下可以小于10%，而對于縮口系數，在后面的工序中則需要保證每道工序都不低于平均值。然而，可以接受的縮口范圍以及系數情況為5%～10%.因此，在本次研究中可知，已知氣瓶的高度d大約是34 mm，而d0大約為49 mm。

由式（1）可得出K=0.69.在本次研究中，制件所包含的底部其縮口件可以通過外在支撐的情況而對模具的結構、形式進行控制。而根據平均縮口所得到的系數分析，K=0.55～0.60，因此，在實際制作過程中，需要一次性形成縮口。

1.2 縮口前對毛坯高度的計算情況

根據圖1可知，在處理過程中，需要充分保證縮口之前的毛坯高度（h0）處于一個科學的定位中。因此，在本次計算中可以得到的毛坯高度的實際值大約是84 mm，詳細情況如下：

2 分析氣瓶的工序設計情況

在氣瓶的制作過程中，設計該制件就要掌握好工序圖。應做好計算工作，由于在制作過程中氣瓶的縮口情況是通過毛坯計算的，而制件中的縮口情況則不等同于實際制作情況，因此，在制作過程中要保證毛坯尺寸中的圓筒形為空心件；在縮口15處，其毛坯尺寸不會再次拉伸，一般只對圓筒形件中的毛坯進行計算，而在最后的環節中才可以準確地掌握各工序所需要的拉升系數、拉伸直徑和高度等。

3 縮口模具的設計和制造過程

3.1 縮口模具的設計情況

3.1.1 模具的結構特點

本模具主要包括的結構大致可以分為兩個不同的部分，一般情況可以將其視為上、下兩部分。在模具上方，主要由模座、上墊板、推桿和模柄組成，還包括帶內芯子的頂出器和縮口凹模零件；下模部分主要包括外支撐套、底板、墊柱、頂板、下模座、橡膠和螺桿等。具體如圖2所示。

3.1.2 上模部分縮口情況分析

由于氣瓶中的凹模與上模座之間主要采用的是銷釘定位，而在螺釘緊固的情況下，下模部分中各個不同的墊柱可發揮良好的穩固作用，應設計直徑為130 mm，深度為5 mm。此外，兩套夾柱之間大約有25 mm的空間進行導柱滑動、導向定位。

3.1.3 掌握整個縮口的制作過程

縮口在氣瓶制作過程中主要發揮支撐和定位的作用，可以采用良好的外支撐套進行定位。根據當前的設計情況分析，支撐定位一般是設計具有滑動性的支撐，因此，在縮口之前，則需要掌握好力度。此時，可以運用橡膠把外支撐套扎緊，從而使坯件在放入之后更好地支撐外撐套和上平面。這樣做的目的在于除了可充分確保縮口中的坯件外形，還可以起到良好的支撐作用，從而保證縮口的質量。

3.1.4 縮口結束

氣瓶結構處于縮口結束時，則可以通過帶內芯子起搭配良好的頂出作用，使臺階處于良好的平面上。此時，縮口可以在底部保持良好的平整性，不會因縮口的尺寸而發生鐓壓的情況，這能更好地提升制件質量，也保證了口部外徑的尺寸滿足要求。

3.2 分析模具的工作過程

當氣瓶在工作中，需要對前一工序所涉及的部件進行支撐。此時，可以通過外支撐套和墊柱支撐。在上模下行中，應保證良好的穩定性，外支撐套可以在上平面中緊貼縮口凹模，而在下平面上則能發揮縮口凹模的作用，使坯件可以實現良好的縮口。斜面縮口結束時，可以通過上模繼續下行，使帶內芯子可以在頂出器的作用下提升縮口的質量，并在帶內芯子與縮口凹模之間保持良好的流動性。此時，可以形成直徑35 mm，高5 mm的筒形。縮口結束時，需要具有良好的平整度，一方面可保證縮口的口部有良好的尺寸，另一方面則能提升縮口的質量。因此，在實際制件過程中，應較好地使用縮口凹模，并在外支撐套和橡膠的頂力下復位。

4 結束語

通過對氣瓶中結構外支撐套的分析可知，運用滑動的方式可幫助氣瓶有效頂出，在坯件部分則可以使用7個外支撐套對平面進行固定。這樣做的主要目的是保證整個氣瓶縮口處形成良好的支撐，保證氣瓶縮口不發生變形或出現任何質量問題。本文中所設計的結構主要針對縮口結束部位，運用不同的帶內芯子可以使氣瓶的臺階平面保持良好的平衡，并能保證縮口的位置和表面整平，從而使制件口部的外徑尺寸和端面平整度滿足質量要求。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕