SUS304L不銹鋼微型氣瓶模具設計

葉曉陽

摘要：介紹了不銹鋼微型氣瓶采用拉深、縮口成形工藝方法，詳細論述了拉深、縮口模的設計過程。

關鍵詞：不銹鋼微型氣瓶;拉深模;縮口模;成形工藝

引言

微型氣瓶是一種應用非常廣泛、方便的充氣氣瓶，通常除被用作救生衣、輪胎等產品的氣源外，更多的則為扎啤和紅酒打酒器提供CO2氣源。由于扎啤、紅酒對氣瓶有極高的衛生要求，原來碳鋼材質的氣瓶已經不能滿足國內外消費者的食品安全需求，為確保食品安全，必須采用食品級的SUS304L不銹鋼替代碳鋼材質制作微型氣瓶。為適應不銹鋼微型氣瓶高效的成批生產，根據工藝需要，合理地采用拉深、縮口、退火工藝，進行模具設計。

產品介紹

本例不銹鋼微型氣瓶技術要求：1.材質：SUS304L不銹鋼，厚度1.5mm;2.鋼瓶容積：80ml;3.充裝比：0.43;4.公稱壓力17.5MPa，爆破壓力45MPa;5.鋼瓶內外表面鈍化處理。

工藝方案及模具設計

拉深工藝方案及模具結構

根據圖1氣瓶尺寸，通過CREO5.0三維設計軟件計算，氣瓶實體積V=1.93×104mm3 （包含加工余量）D≈128mm? 板料厚t=1.5mm? D0：坯料直徑根據SUS304性能，第一道拉深系數m1=0.55，以后各道拉深系數m2…n≥0.8。則可得? D1= D0×m1=128×0.55=70.4mm? D2=D1×m2= 70.4×0.8≈56mm（Dn均為工件中性層尺寸）? D3=D2×m3= 56×0.8≈45mm? D4=D3×m4=45×0.8≈36mm≤產品中性層尺寸D=40–1.5=38.5mm? 根據預算結果，本例氣瓶需通過4道拉深成形，由于不銹鋼因拉深過程中產生的加工硬化在第三道拉深后塑性變形達到極限，所以第三道拉深后必須進行光亮退火，退火溫度（980～1055℃）。根據實際生產工藝需要，經修整? D1=75mm D2=60mm D3=48mm D4=38.5mm（產品尺寸）

注;D1、D2、D3、D4 均為中性層尺寸，每道拉深工件尺寸如圖3? 相應拉深系數變為m1=0.58? m2、3、4=0.8? 計算第二、三、四道拉深相對厚度，得

=2%/2.5%/3.12%≥1.5%

根據拉深特點，當第一次拉深后的各次拉深參數滿足相對厚度≥1.5%，拉深系數m≥0.8時，拉深可以采用無壓邊圈的模具結構，因此本例氣瓶第二、三、四道拉深可采用無壓邊圈的模具拉深。產品拉深工件尺寸及工藝編排如圖1。

縮口工藝方案及模具結構

縮口系數m=d/D=15.96/38.5=0.41? D：縮口前直徑，mm;d：縮口后的直徑，mm。

縮口次數≈3.1次。

查表得，平均縮口系數m0取0.75。

根據計算結果，氣瓶需縮口4次;按照實際經驗，縮口系數分配為m1=0.85，則d1=m1D=0.85×38.5≈32.7，m2=0.80則d2=m2d1= 0.8×32.7≈26，m3=0.80則d3=m3d2=0.8×26≈20.8，m4=0.77，則d4=m4d3=0.77×20.8≈15.96（縮口時工件失穩計算本文略）? 縮口工藝編排如圖2。

結論

該產品通過拉深、退火、縮口模具及工藝的合理設計，成功實現大批量生產;拉深分別采用帶壓邊裝置和無壓邊裝置的模具，在不銹鋼拉深工藝中具有典型性，合適地安排退火工序，提高了產品加工的經濟性;模具使用安全可靠，結構簡單、經濟、通用性強，維護方便，產品質量穩定，合格率高，對同類型或類似產品的模具設計有一定的指導作用。

參考文獻

鄭展.沖壓工藝與沖模設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2013.4.

《沖模設計手冊》編寫組.沖模設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.