充氧過濾器成形工藝及模具設(shè)計

0 引 言

零部件的成形工藝和模具結(jié)構(gòu)需要技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸和功能等信息，結(jié)合已具備的加工能力、生產(chǎn)環(huán)境和工藝經(jīng)驗以確定

。充氧過濾器是飛機充氧管路系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件，其中帽形過濾網(wǎng)和帽蓋零件體積小、精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要系統(tǒng)地研究成形工藝方法和模具結(jié)構(gòu)。沖壓成形具有成形精度高、加工效率高、加工成本低等優(yōu)點

，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域的零部件制造。據(jù)統(tǒng)計，在汽車和家電領(lǐng)域，60%以上的零部件采用沖壓工藝成形，沖模成為經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的重要支柱

。現(xiàn)以某充氧過濾器為研究對象，對其材料、結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行分析，確定其成形方法和模具結(jié)構(gòu)，為同類零件的成形提供參考。

1 成形方法的確定和模具設(shè)計

圖1所示為充氧過濾器結(jié)構(gòu)，由帽形過濾網(wǎng)、平面過濾網(wǎng)和帽蓋組成，其中平面過濾網(wǎng)為直徑

9.5 mm的平面銅網(wǎng)，只需簡單沖裁即可，因此重點研究帽形過濾網(wǎng)和帽蓋的加工及充氧過濾器的成形工藝。

1.1 帽形過濾網(wǎng)的成形工藝和模具設(shè)計

帽形過濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，材料為H80黃銅，尺寸小、精度要求較高。H80黃銅與H85性能相近，材料塑性好、強度較高，具有較高的耐腐蝕性，其化學(xué)成分如表1所示。

帽形過濾網(wǎng)成形切邊模如圖3所示，可實現(xiàn)成形、切邊一次完成。凹模10和凸模11、12共同完成帽形過濾網(wǎng)的成形和切邊，卸料板5和頂件器7用于防止帽形過濾網(wǎng)成形后吸附在凸?；虬寄Ｉ?，起卸料的作用，模具由導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。

1.2 帽蓋的成形工藝和模具設(shè)計

帽蓋外形為筒形回轉(zhuǎn)體，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖4所示，厚度為0.5 mm，材料為T3紫銅。由圖4可知，帽蓋零件內(nèi)徑

10 mm，底部通孔直徑

7 mm，底部圓角半徑為

0.75 mm，計算底部平面寬度僅0.75 mm，帽蓋零件尺寸小、材料薄、精度要求高。

——北京跑友@Mukhtar說，周末他在北京陽臺山跑步時偶遇外交部長王毅。有現(xiàn)場跑友透露，王毅和跑者交談時表示，年輕人就是要多運動，多走出去看看

由充氧過濾器結(jié)構(gòu)可知，充氧過濾器的加工過程為：①將帽形過濾網(wǎng)旋轉(zhuǎn)180°放入帽蓋內(nèi)徑；②將平面過濾網(wǎng)放入帽蓋內(nèi)徑，緊貼帽形過濾網(wǎng)底部平面；③帽蓋向內(nèi)彎曲90°將帽形過濾網(wǎng)和平面過濾網(wǎng)壓緊并緊貼帽蓋內(nèi)側(cè)，成形后充氧過濾器結(jié)構(gòu)見圖1所示。

板料拉深成形的筒形零件底部無通孔，而帽蓋零件底部有通孔，拉深成形后必須對底部進(jìn)行切割。為提升加工效率、保證成形精度，設(shè)計拉深沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)，如圖5所示，該模具可一次完成拉深成形和底部沖孔。復(fù)合拉深模不同于常見拉深模和上述成形切邊模，該復(fù)合拉深模設(shè)計采用上模的小凸模21和下模的拉深凹模23配合沖切底部通孔。

1.3 充氧過濾器的成形工藝和模具設(shè)計

拉深成形是利用拉深模在壓力作用下，將平板式或空心坯料通過塑性變形加工成空心零件的成形方法

，加工精度高、加工零件尺寸范圍廣、成形效率高，適用于各類筒形零件、盒形零件、復(fù)雜薄壁零件的加工

。帽蓋零件外形為筒形件且零件材料滿足拉深成形的性能要求，適合選擇拉深成形工藝。

為確定零件的加工方法、提高零件成形精度，首先要分析材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能，T3紫銅材料的化學(xué)成分如表2所示，力學(xué)性能參數(shù)如表3所示

。從表3中可知，T3紫銅的材料塑性好，延伸率高達(dá)50%。

據(jù)上海市化工行業(yè)協(xié)會對上海市4家重點企業(yè)和兩家園區(qū)經(jīng)濟(jì)運行情況跟蹤，10月份的工業(yè)總產(chǎn)值、銷售產(chǎn)值和利潤環(huán)比均呈下降走勢。其中，工業(yè)總產(chǎn)值270.72億元，環(huán)比下降7.87%；銷售產(chǎn)值266.51億元，環(huán)比下降14.37%，產(chǎn)銷率98.44%；實現(xiàn)利潤38.93億元，環(huán)比下降18.81%，同比下降35.43%。1—10月份累計實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值2662.25億元，同比增長12.96%；累計銷售產(chǎn)值達(dá)到了2 657.54億元，同比增長16.68%，產(chǎn)銷率為99.82%；累計利潤436.71億元，同比增長26.20%。

2 試驗驗證

2.1 帽形過濾網(wǎng)成形驗證

收口模和成形模實物分別如圖12、圖13所示，收口模和成形模的凹、凸模分別完成45°成形和90°成形后，向下?lián)軇哟驐U，利用頂件器將零件向上彈出，完成卸料。

2.2 帽蓋成形驗證

本文以苦水玫瑰精油和大馬士革玫瑰精油為主要研究材料,通過化學(xué)成分分析、動物行為學(xué)試驗來研究2種玫瑰精油對動物產(chǎn)生的鎮(zhèn)靜催眠作用,試驗結(jié)果將增加改善失眠的芳香植物精油種類、進(jìn)一步探究精油通過嗅吸方式攝入的作用效果,同時為苦水玫瑰精油和大馬士革玫瑰精油鎮(zhèn)靜催眠作用的進(jìn)一步研究提供實驗基礎(chǔ)。

將帽形過濾網(wǎng)、平面過濾網(wǎng)和帽蓋組合成形充氧過濾器的模具如圖6、圖7所示。其中，收口模用于將帽蓋向內(nèi)彎曲45°，成形模將帽蓋繼續(xù)向內(nèi)沖壓成90°，使帽形過濾網(wǎng)和平面過濾網(wǎng)零件壓緊。收口模與成形模的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別在于上模和下模的凸、凹模型面不同。

2.3 充氧過濾器成形驗證

成形切邊模實物如圖8所示，采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向，模柄裝夾于壓力機滑塊上，下模座定位在機床工作臺上，凸模向下移動與凹模內(nèi)腔配合成形帽形過濾網(wǎng)外形，隨著凸模繼續(xù)下行，與凹模外緣配合沖切法蘭余量。成形后的帽形過濾網(wǎng)實物如圖9所示，零件外形規(guī)則，表面無劃傷，網(wǎng)格排列均勻無破損，驗證了該成形工藝和模具結(jié)構(gòu)的合理性。

為驗證收口模、成形模結(jié)構(gòu)及工藝方法的合理性，對2副模具依次進(jìn)行了沖壓驗證，收口模成形的充氧過濾器半成品如圖14所示，成形模成形的充氧過濾器成品如圖15所示。成品整體外形與產(chǎn)品設(shè)計吻合、表面質(zhì)量好，過濾網(wǎng)半球形狀規(guī)則，網(wǎng)格排列整齊，驗證了各模具結(jié)構(gòu)和工藝方法的合理性。

為驗證拉深沖孔復(fù)合模結(jié)構(gòu)和工藝的合理性，對帽蓋成形進(jìn)行試驗驗證。復(fù)合拉深模實物如圖10所示，采用導(dǎo)套和導(dǎo)柱導(dǎo)向，拉深凸模和拉深凹模完成拉深后，上模繼續(xù)下行，小凸模和小凹模配合沖切

7 mm的通孔。復(fù)合拉深模成形的帽蓋如圖11所示，零件表面平整，外形與設(shè)計圖紙相符，驗證了模具結(jié)構(gòu)和工藝方法的合理性。

3 結(jié)束語

（1）通過對帽形過濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，采用成形切邊模成形，可實現(xiàn)成形和切邊同時在1副模具上完成，加工效率得到了提升。

坡上有豆腐坊，游客去切一塊純手工循古法打的老豆腐，欲煎一盤兩面焦黃的小蔥豆腐款待同伴、犒勞自己，不期卻把浸豆、磨粉、濾漿、點鹵全過程參觀了，順手舀一瓢嫩滑香甜的豆腐腦品嘗了，還可以看到一些稀罕器皿。

說明：通過這些問題讓學(xué)生體驗和感知，在學(xué)生的感知基礎(chǔ)上抽象概括生成集合的概念.從生活中的例子出發(fā)，有利于學(xué)生的理解；通過分組實驗活動，讓學(xué)生參與并體驗，同時寓教于樂.概念的得來要讓學(xué)生參與，讓學(xué)生有充分的體驗和感悟.

（2）通過研究帽蓋材料性能和結(jié)構(gòu)特點，采用拉深沖孔復(fù)合模成形，可實現(xiàn)拉深成形與底部沖孔在1副模具上完成，無需成形后轉(zhuǎn)移至其他設(shè)備或模具再次加工，提高了加工效率，節(jié)約了模具制造成本和零件轉(zhuǎn)移、再定位加工時間。

（3）對充氧過濾器的成形過程進(jìn)行分解，采用收口模將帽蓋向內(nèi)彎曲45°后，再使用成形模將帽蓋繼續(xù)向內(nèi)沖壓成90°，使帽形過濾網(wǎng)和平面過濾網(wǎng)零件壓緊，最終實現(xiàn)充氧過濾器成形。最后通過實際加工驗證了各模具結(jié)構(gòu)和成形工藝的合理性，為同類產(chǎn)品的成形提供參考。

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