不銹鋼零件壓型模具設(shè)計要點

中國北車集團齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司 (黑龍江 161002) 宋 碩 張幼民

1.工藝分析

圖1 所示為鐵路貨車制動系統(tǒng)的儲風(fēng)缸端蓋半成品制件，材質(zhì)為鐵素體不銹鋼T4003，板厚為4 mm，技術(shù)要求為外形不允許有褶皺、表面也不允許有劃傷及壓痕。其余未注尺寸公差應(yīng)符合GB/T 15055 -C 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。初步分析該制件屬于球形凸底的圓筒形件，可以按照圓筒形件的方法進(jìn)行工藝過程設(shè)計。

圖1 端蓋半成品制件

2.T4003 的工藝性能

T4003 是一種低碳鐵素體不銹鋼板，專門用于鐵路貨車車體制造。在機械性能方面:T4003 比普通碳素鋼的屈強比要大，而延伸率則小一些;在物理性能方面:T4003 是有磁的，它與碳鋼的線膨脹系數(shù)基本一樣，但熱導(dǎo)率則要低得多。在加工性能上:由于不銹鋼含有Cr、Ni 元素，具有較強的粘滯性，抗咬合性差?？傊?，該材質(zhì)的特點是與其他材料接觸時摩擦因數(shù)大并且易發(fā)生粘連，在成形模具設(shè)計時，要采取必要手段防止工件與凸凹模等工作零件發(fā)生擦傷、粘連及脫模困難等現(xiàn)象。

3.模具結(jié)構(gòu)及工作原理

壓型模具的結(jié)構(gòu)組成如圖2 所示，模具采用2 個對稱布置的導(dǎo)向裝置，壓型凸模通過凸模座固定在上模板上，壓型凹模則與下模板用止口定位，用凹模壓板固定在下模板上。該套模具的壓邊采用彈簧箱體組成來完成，箱體自成一個可獨立折卸的組件，箱體內(nèi)有2 個對稱的小導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置，以保證被壓縮時不會錯位，靠10 個卸料螺釘將20 個彈簧預(yù)壓并裝配在一起，彈簧箱體的前后面還裝有用橡膠板制成的安全擋板，防止彈簧碎裂后崩出傷人(圖中未顯示)。此外在凸模座內(nèi)還裝有4 個均布的頂料裝置，每個頂料裝置都有彈簧、彈簧壓蓋及推件桿，推件桿通過凸模的孔露出表面。

模具的工作原理:將圓坯料放在凹模表面靠擋定位，開動機床后壓力機滑塊開始下行，上模組成中4 個推件桿最先接觸坯料并被壓縮，接著壓邊圈開始接觸制件，同時彈簧箱體下表面壓住限位塊，隨著上模繼續(xù)下行，壓邊圈不再發(fā)生移動，彈簧箱體內(nèi)的彈簧不斷被壓縮而提供出壓邊力，接著凸模接觸坯料上表面，并一點點將坯料壓入凹模，當(dāng)制件從凹模型孔中穿過后就完成了制件的拉深成形。這時制件在推件桿的作用下從凸模上退出，掉在接料板上，滑塊開始回程，整個工作過程結(jié)束。

圖2 端蓋壓型模結(jié)構(gòu)圖

4.技術(shù)難點

(1)凹模設(shè)計 根據(jù)業(yè)內(nèi)經(jīng)驗，如果凹模采用常用模具鋼制造，不僅制件表面非常容易擦傷，而且凹模的壽命也會降低。為此選擇銅合金模具材料制做凹模，而銅合金模具材料具有良好的散熱性、耐磨性及極低的摩擦因數(shù)，在成形過程中能減少材料成形流動阻力，同時也可以有效地減小工件裂紋、起皺的趨勢。由于銅合金模具材料價格昂貴及其加工性能特點，凹模結(jié)構(gòu)要盡可能簡單、緊湊，避免在基體上設(shè)置螺孔，機加工完成后要對其工作表面進(jìn)行鏡面拋光，裝配方式是用壓板將凹模固定在下模板上。

(2)在設(shè)計凸模座及凸模之間的推件裝置時，確定好彈簧力量至關(guān)重要，在初始設(shè)計時要留有余地，因為T4003 與凸模間非常粘滯，如果彈簧力量不足，則工件將粘在凸模上不易脫落。當(dāng)然，頂件力也不能過大，否則會在制件表面頂出明顯印痕，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

5.結(jié)語

該模具凹模采用銅合金模具材料，解決了鐵素體不銹鋼制品表面擦傷問題;在上模安裝合理的頂件裝置，解決了制件成形后不易脫模的問題;在壓邊方式選擇上，沒有采用常規(guī)的彈性壓邊結(jié)構(gòu)，而是將提供壓邊力的一組彈簧，以彈簧箱體的方法組成一獨立可拆卸部件，對于模具的裝配及日后的調(diào)修十分便利，該模具盡管體積龐大，但其功能卻實用、可靠，值得推廣和借鑒。