矩形盒件末次拉伸模設(shè)計(jì)

孫樹梅

（天津航空機(jī)電有限公司 天津市 300308）

矩形盒件末次拉伸模設(shè)計(jì)

孫樹梅

（天津航空機(jī)電有限公司 天津市 300308）

本文主要介紹了在單動(dòng)液壓機(jī)上使用的末次拉伸矩形盒件模具工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用兩次拉伸、恒定壓邊力，保證了拉伸件的質(zhì)量。

拉伸；矩形盒；質(zhì)量

公司制造的矩形盒件中四角有褶皺的占比很高，退回零件很多，模具返修率居高不下，沒(méi)有找出解決辦法。多年來(lái)公司因拉伸缺陷方面無(wú)法改善，一直回避拉伸工藝方法進(jìn)行加工零件，采用彎曲焊接工藝。造成生產(chǎn)成本大大提高，同時(shí)也影響公司整體工藝水平。通過(guò)半年的實(shí)踐摸索，總結(jié)出消除拉伸褶皺的參數(shù)優(yōu)化和工藝方法。

1 拉伸工藝性

1.1 拉伸特點(diǎn)

矩形盒件可以認(rèn)為是由四個(gè)轉(zhuǎn)角部分和四條直邊組成，其拉伸變形可以近似認(rèn)為：轉(zhuǎn)角部分相當(dāng)于圓筒零件拉伸、直邊部分相當(dāng)于彎曲變形。但直邊部分不是單純的彎曲，因?yàn)閳A角部分的材料除向上流動(dòng)外還可向直邊部分流動(dòng)，故使直邊部分的材料受到擠壓。同理，圓角部分也不完全與圓筒拉伸相同，由于圓角部分的材料向直邊部分流動(dòng)，減輕了圓角部分材料的變形程度。從拉伸力的觀點(diǎn)看，直邊部分除承受彎曲力外，還承受擠壓變形力；而圓角部分由于變形程度小，則所需的拉伸力減小。

1.2 拉深次數(shù)

材料：LF21，材料厚度：1.5mm，拉伸高度：43，內(nèi)型尺寸：

目前工藝按2次拉伸加工。簡(jiǎn)要分析如下：①下料尺寸為φ186mm；②第1次拉伸成內(nèi)型尺寸為：111×111；③第2次拉伸成內(nèi)型尺寸為：99×99。

H/B=43/100.5=0.428＜0.5，屬低矩形盒拉伸件，一般采用兩次拉伸；角部圓角半徑中心不在同一點(diǎn)上，兩工序角間距小于壁間距，易變形；x/b=6/6=1，工藝不太合理。兩工序壁間距和角間距不宜太大，通常取b=（4～5）t=6，x=0.4b=6（一般取 x=0.5～2.5），t=1.5，均符合理論要求；第二次拉伸時(shí)高度上的增量為：△H=b-0.43（rg1-rg2）=4.28，實(shí)際 43-30=13，不太合理。

方法的選擇：1＜t/B-100=1.5/（99+1.5）×100=1.49＜2，材料相對(duì)厚度較小，拉伸過(guò)程中材料的穩(wěn)定性較差，應(yīng)采用倒數(shù)第二次拉伸與末次拉伸相近似的形狀進(jìn)行拉伸，這樣可使末次拉伸易成形。bn=＜10t=6，ry=4t=6，條件基本符合。

拉伸系數(shù)m2計(jì)算：m2=（99+1.5）/（111+1.5）=0.89。末次拉伸系數(shù)取0.84～0.88，便于拉伸。

2 模具設(shè)計(jì)

2.1 拉伸模間隙

拉伸模間隙是指凹模與凸模的橫向尺寸之差。

①拉伸力：間隙愈小，拉伸力愈大。②零件質(zhì)量：間隙過(guò)大，容易起皺，模坯口部的變厚不能消除；會(huì)使零件出現(xiàn)錐度。間隙過(guò)小，零件易拉斷或嚴(yán)重變薄。③模具壽命：間隙小，模具磨損加劇，壽命低。

矩形件拉伸間隙分直邊間隙和圓角間隙兩部分。圓角部分間隙一般比直邊部分大（0.1t），理論末次拉伸一般為Z/2=t，實(shí)際計(jì)算時(shí)（此套模具因材料為鋁料）可選小些。我們選為1.4mm（材料理論值為1.5mm）。凹?？诓繄A角半徑rd的大小，對(duì)拉深工作有很大的影響。太小，毛坯拉入凹模的阻力大，拉伸力增大，會(huì)使拉伸件產(chǎn)生劃痕或裂紋；但過(guò)大，會(huì)使壓邊圈下面被壓的毛坯面積減小，使懸空段增大，易起皺。

因工件要求的是內(nèi)形尺寸，則先確定凸模尺寸：

（dp-凸?；境叽纾╩m）；dd-凹?；境叽纾╩m）；dmin-拉伸零件的制造公差（mm）；δd、δp-凹、凸模制造公差；Z-凹、凸模雙面間隙。）

2.2 壓邊力和拉伸力

在拉伸過(guò)程中，壓邊裝置的作用就是在凸緣變形區(qū)施加軸向壓力，防止起皺的裝置。模具結(jié)構(gòu)的選擇是問(wèn)題的關(guān)鍵，主要考慮壓邊問(wèn)題，方案有兩種：①橡膠壓邊和彈簧壓邊；②具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的恒壓邊力壓邊裝置。

第①種壓邊效果太差，在拉伸過(guò)程中，開始?jí)哼吜ψ钚?，拉伸過(guò)程中壓邊力呈線性上升，沖壓終了壓邊力最大。這樣對(duì)拉伸變形極為不利，開始時(shí)易產(chǎn)生起皺，最后又可能造成工件局部拉薄甚至開裂，工件廢品率高，表面質(zhì)量差，此種方案達(dá)不到客戶要求。壓邊力的大小對(duì)沖壓質(zhì)量極為重要，根據(jù)變形要求，在拉伸變形的開始階段（即變形量15%左右），壓邊力應(yīng)達(dá)到最大值，以后逐漸降低到最小值。這是理論上的要求，在實(shí)際中很難達(dá)到這一要求，而一般采用恒定的壓邊力效果較好；第②種方案正是基于這一要求而設(shè)計(jì)。此結(jié)構(gòu)中選擇第②種；為了保持壓邊力均衡和防止壓邊圈將毛坯壓得過(guò)緊，可以采用帶限位裝置的壓邊圈。限制距離S的大小，根據(jù)拉伸件的形狀和材料分別為：拉伸帶凸緣制件時(shí)：S=t+（0.05～0.1）；拉伸鋁合金制件時(shí)：S=1.1t；拉伸鋼制件時(shí)：S=1.2t。本套模具零件材料為鋁，故選S=1.1t。

3 結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

本模具結(jié)構(gòu)適用于矩形工件的末次拉伸，上序拉伸出的零件套在壓邊圈上，拉伸工件時(shí)壓力機(jī)滑塊下移，凹模向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凹模與壓邊圈接觸時(shí)，壓邊圈迫于頂桿和頂出缸活塞桿的作用產(chǎn)生壓邊力，使凹模與壓邊圈緊緊壓住板料。當(dāng)凹模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，一方面凸模使板料拉伸變形，另一方面壓邊力始終以恒定的壓力壓住板料的凸緣處，防止板料起皺，控制流動(dòng)阻力。同時(shí)又使板料沿壓緊面滑動(dòng)，使拉伸工作順利進(jìn)行。壓邊力的大小由頂出缸回路的溢流閥控制回油壓力，通過(guò)試模調(diào)整好所需的壓力，在以后的工作中壓邊力始終會(huì)保持一定，如此便達(dá)到壓邊力恒定的目的。拉伸結(jié)束，滑塊上移，凹模便與壓邊圈分開，工件由卸料裝置彈出，一個(gè)拉伸工作循環(huán)即可完成。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)數(shù)千次的拉伸實(shí)踐證明，模具結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、效率高、操作方便，拉伸件的質(zhì)量完全符合要求，但應(yīng)注意的是：①推桿與頂出缸活塞桿的接觸面應(yīng)以曲面接觸（R150），以保證中心自動(dòng)對(duì)正，防止偏移載荷；②凸模支撐桿應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，防止縱向變形影響壓邊圈的上下滑動(dòng)；③凹模與壓邊圈的材料最好選用MoV鑄鐵，這對(duì)拉伸不銹鋼件尤為重要。實(shí)踐證明，該材料在防止拉傷，減小板料流動(dòng)阻力等方面具有獨(dú)特的效果；④壓邊面應(yīng)有足夠的接觸面，通過(guò)研磨使其著色面積不小于80%。

[1]杜東福，茍文熙.冷沖壓模具設(shè)計(jì)，1986，8.

[2]李保瑞，張亞美.激光干擾技術(shù).電子對(duì)抗，1992（4）：24～30.

TG386

A

1004-7344（2016）14-0222-01

2016-4-28

孫樹梅（1975-），女，漢族，河北遵化人，初級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)，從事模具設(shè)計(jì)工作。