凸緣圓筒件成形工藝分析及模具設(shè)計

鄭漢群

摘 要：對有凸緣圓筒件成形工藝討論、分析，比較多次正拉深，和正、反拉深的加工方案，從而采用正反拉深復(fù)合加工，減少拉深次數(shù)，提高加工效率和降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：凸緣圓筒件；成形工藝；正反拉深復(fù)合模；生產(chǎn)效率

1 引言

隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種模具產(chǎn)品價格的市場競爭日益劇烈。為此，必須對零件的加工方法進行一定的改進。如圖1示零件為某產(chǎn)品上的拉深件，采用1mm優(yōu)質(zhì)碳素08鋼制成，小批量生產(chǎn)。本文將對兩種成形工序進行分析，確定一種高效率、低成本的工藝方案。

2 工藝分析及計算

這是一常見的典型拉深件，零件結(jié)構(gòu)并不很復(fù)雜，按照零件的加工順序，首先要對零件進行工藝計算，才能制訂出合理的工藝方案。

根據(jù)產(chǎn)品圖紙可知d凸=60mm，d凸/d=1.54，由此查表可決定取修邊余量△h=3mm，故工序計算中凸緣直徑d凸=66mm，依據(jù)拉深前后毛坯與工件表面積不變原則，利用毛坯直徑D計算公式：

可求得展開料毛坯直徑D=110mm。

那么該零件的拉深系數(shù)m可通過以下公式求得：m=d/D=0.35

由于毛坯相對厚度：t/D×100=1/110×100=0.91

d凸/d=66/39=1.69

由此可查得，有凸緣圓筒件第一次拉深的最大相對高度 h1/d1=0.45因為h/d=49/39=1.26>h1/d1。根據(jù)有凸緣圓筒件拉深判斷條件知，不能一次拉深成形，須采用多次拉深，主要有兩種方案，即多次正拉深和正拉深、反拉深。

2.1 多次拉深

查閱資料可知，前幾次拉深系數(shù)分別為：m1=0.53～0.55，m2=0.76～0.78，m3=0.79～0.8。選取各次拉深系數(shù)分別為m1=0.55，m2=0.78，m3=0.83。即：第一次拉成d1=m1D=0.55×110mm=60.5mm，第二次拉成d2=m2 d1=0.78×60.5mm=47.2mm，第三次拉成d3=m3 d2=0.83×47.2mm=39mm（式中所示各零件直徑為中心層直徑）。

由此可確定采用正拉深方案，加工工序為：落料→第一次拉深→第二次拉深→第三次拉深→修邊，如圖2所示。

2.2 采用正、反拉深

由于反拉深能降低拉深系數(shù)10～15%，于是考慮在第一次拉深結(jié)束后，在第二次拉深中采用反拉深。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可知第一次拉深系數(shù)及第二次反拉深系數(shù)分別為：m1=0.53～0.55，m2=0.65～0.7。選取各次拉延系數(shù)m1=0.53， m2=0.67，即第一次拉成d1=m1D=0.53×110mm=58.3mm，第二次拉成d2=m2 d1=0.67×58.3mm=39mm。由此可見，采用正、反拉深方案，加工工序為：落料→第一次拉深→反拉深→修邊，如圖3所示。

比較兩種加工方案很容易發(fā)現(xiàn)：采用反拉深可減少拉深次數(shù)，二次便可拉深成形，而仔細(xì)分析正、反拉深各加工工序的尺寸可見，由于落料尺寸φ110mm與第一次拉深的外形φ59.3mm相差較大，而反拉深后尺寸φ40mm與第一次拉深的內(nèi)腔尺寸φ57.3mm數(shù)值也有較大差別，這樣凸凹模就有足夠的厚度，就能保證有足夠的強度，這就為各工序的復(fù)合提供了可能。

3 落料、正、反拉深復(fù)合模設(shè)計

3.1 模具結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)上述分析，設(shè)計了如圖4所示的落料、正、反拉深復(fù)合模。

整套模具能同時完成零件的落料、第一次拉深、反拉深三道工序的加工，模具工作時，壓機滑塊上升，上、下模脫離接觸，在壓緊橡膠塊3的彈性回復(fù)作用下，卸料塊17通過下頂桿20上升至與落料凹模2上端面平齊，此時將坯料通過定位導(dǎo)料板19置于落料凹模2適當(dāng)位置，壓機上滑塊下降，落料拉深上模14、卸料塊17首先與坯料正、反面接觸，實施壓邊，與此同時，落料拉深上模14與落料凹模2共同作用開始落料，落料拉深上模14與拉深凸凹模6也開始對板料進行拉深，當(dāng)?shù)谝淮卫罱Y(jié)束，拉深凸模8開始與完成第一次拉深的半成品接觸，與拉深凸凹模6共同進行反拉深。

當(dāng)拉深結(jié)束，壓機滑塊上升，下卸料板15通過彈簧16的彈力將拉深好的零件推出型腔，當(dāng)壓機上的打桿橫梁與打桿10相撞，通過打料板11、打料桿13傳動給卸料板7將拉深好的零件推出拉深凸模8工作部位，落料后的廢料通過卸料導(dǎo)板18卸出。

3.2 設(shè)計要點

1.拉深凸凹模6外形為第一次拉深的凸模，內(nèi)腔為反拉深的凹模，其尺寸分別按拉深件工序計算的內(nèi)、外形尺寸進行加工，并保證與相應(yīng)的工作零件落料拉深上模14、拉深凸模8的拉深單面間隙為1～1.1mm。

2.零件第一次拉深要壓邊，由于零件反拉深時，材料與凹模接觸面比正拉深大，材料的流動阻力大，材料不易起皺，因此，在第二次反拉深時未設(shè)置壓邊圈，即反拉深時不壓邊。

3.落料拉深上模14外形為落料凸模，內(nèi)腔為第一次拉深的凹模。

參考文獻

（1） 丁松聚.《冷沖模具設(shè)計》，機械工業(yè)出版社，2011.

（2）薛啟翔.《沖壓模具設(shè)計制造難點與竅門》， 機械工業(yè)出版社，2013.

（3）曹立文、王冬.《新編實用沖壓模具設(shè)計手冊》，人民郵電出版社，2011.