拉伸件制造工藝及復(fù)合模設(shè)計

虞婕華，黃 幸

杭州東華鏈條集團有限公司（浙江杭州 311100）

1 引言

圖1所示端蓋制件，屬于帶有凸緣的拉伸件。材料為Q235鋼，料厚1mm，制件的生產(chǎn)批量很大，采用板料落料拉伸成形。

圖1 端蓋

2 工藝分析

精度要求：制件各處的圓角均為r=1mm，尺寸公差均為自由公差，滿足拉伸工藝對精度的要求（拉伸件的工藝要求應(yīng)在IT13級以下，不宜高于IT11級）。

塑性要求：本制件選用Q235鋼，此材料具有良好的結(jié)構(gòu)強度和塑性，其沖裁加工性較好，可以大批量沖制加工。

該制件原定的工藝是：落圓片→定位拉伸→沖孔。考慮到成本與生產(chǎn)效率問題，最后決定落料、拉伸、沖孔幾道工序合并在一副模具上加工成形。這樣具有良好的經(jīng)濟效益。

2.1 壓邊力的計算

在拉伸過程中，壓料主要是為了防止起皺。該制件的凸緣要求平整，在模具拉伸時，需要合適的壓邊力，才能保證制件的加工質(zhì)量。壓邊力過大會增加拉伸力，過大的拉伸力容易使制件拉裂。要是壓邊力不夠的話，又會使制件凸緣起皺。選擇合適的壓邊力，對制件的質(zhì)量起著非常重要的作用。壓邊力的大小跟很多因素有關(guān)，一般按以下的經(jīng)驗公式進行計算：

式中 PY——壓料力，N

F——壓料面積，mm2

P——單位面積壓料力，N/cm2

抗拉強度σb=400N/mm2。

制件壓料面積F=πr2=3.14×622-3.14×452=5,711mm2。

由資料查出單位面積壓料力P＝250N/cm2。

2.2 設(shè)計中的注意事項

凸、凹模尺寸的確定：凸、凹模落料刃口尺寸，與制件外形尺寸基本穩(wěn)合，因為落料是在拉伸成形后進行的。但是當模具把拉伸成形后的片子從板料上切割下來后，上模還會進一步的往下行走合適的距離，進行整形，在整個的拉伸過程中，材料會有一定量的延展性，在確定凸、凹模落料刃口尺寸時，需要減掉這個材料的延伸量，但是這個延伸量沒有準確的固定公式套用，需要用經(jīng)驗數(shù)據(jù)來定。通過現(xiàn)場實物試驗的形式，來確定凸、凹模的刃口尺寸。經(jīng)試驗得出凸、凹模刃口尺寸如圖2所示。

圖2 凸模與凹模的工作尺寸圖

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

該模具的結(jié)構(gòu)如圖3所示，上模主要由模柄、導(dǎo)套、上模座、凸模壓料板等組成；下模主要由凹模、沖釘、導(dǎo)柱、下模板、頂件銷等組成。

模具工作過程：拉伸下料時，把板料放在定位架上，用定位釘固定好位置。上模下行時，凸模先接觸板料，在凹模的作用下，帶動板料變形，在這個時候，脫料、壓料板同時壓住板料（這時的壓料力較小），隨著上模的不斷下行，下模凸模接觸到板料，在制件變形的過程中，沖孔工序也在進行著，壓料力隨著上模的不斷下行而越來越大，以保證制件凸緣隨著變形的加深，邊緣不起皺。上模到達下止點，制件成形，凸模與凹模外圈也接觸到，切割下整個制件，壓料板壓緊制件凸緣，起到整形作用。上模回升，廢料頂件銷打出沖孔廢料，同時頂件桿18頂起凹模，取出制件，落圓片→定位拉伸→沖孔等工序完成。

在制件進行變形的過程中，中間的拉伸力會使周圍的材料向中間聚攏變形，摩擦力會陡然上升，制件容易起皺、破損，在加工時，需在板料或是模具上涂潤滑油，以減小摩擦力，同時必須有壓板壓著以減小變形。

圖3 模具結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語

通過對端蓋制件的工藝分析，運用模具設(shè)計原理，把幾道工序合并在一付模具中，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明，該模具的設(shè)計思路與模具結(jié)構(gòu)是可行的、實用的。車間里已運用本模具進行大批量的生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定。模具使用方便、安全，為類似制件的大批量生產(chǎn)提供可行性的借鑒。