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嵌入式双圆槽拉伸模设计 文章内容：28&;模具工业&;2002..10 总 260 嵌入式双圆槽拉伸模设计姚丽英(广州市萌芽实业总公司,广东广州 510650)摘要:分析了不锈钢双圆槽产品的工艺性,确定了毛坯尺寸,设计了拉伸模具,并对模具材料和润滑剂的选择作了分析说明.关 键 词 : 嵌 入 式 双 圆 槽 ; 拉 伸 模 ; 材 料 ; 润 滑 剂 中 图 分 类 号 :385.2 文 献 标 识 码 : 文 章 编号:1001—2168(2002)10—0028—030—(,,510650,):—...1.::;:1 零件工艺分析图 1 所示不锈钢嵌入式双圆槽属于双圆形整体拉伸件,材料为 0.8 厚的 304 不锈钢板.由于双圆槽需一次整体成形,材料流动阻力不均匀,材料流向较复杂,造成成形困难,两槽之间的三角区容易起皱,且由于材料补充不足容易破裂,所以在模具结构上要采取相应的措施.图 1 嵌入式双圆槽作者简介:姚丽英(1968 一),女,广东省平远县人,助理工程师,主要从事模具设计与产品开发工作,地址:广州市天河区萌芽实业总公司.电话:(2)872482 收稿日期:2002—04—24
1.1 毛坯形状和尺寸的确定按两圆形槽拉伸件计算初始毛坯尺寸为 1180×730,在双槽拉伸时,如果毛坯尺寸过小,毛坯内部应力发生变化,会造成产品凸缘表面起皱,但较大的毛坯会引起材料的额外消耗,同时也加大了变形区危险截面的双向拉应力,容易造成材料拉断.为了解决这一矛盾,决定采用修改毛坯外形和局部加拉伸筋的方法.1.2 压边力与拉伸力计算 1.2.1 压边力的计算压边力计算公式为:=式中——压边面积.2——单位压边力,不锈钢取口=3～4.5 而=扳一槽=1180×730—2×3.17×370×370/4=64646712 故=646467×(3～4.5)=1940～2910.在实际试制中所用压边力为=1700.(5)模具使用前要求调试,保证冲孔时上整形板和侧整形板都能压紧工件.(6)斜楔通过与滚子接触推动侧整形板夹紧工件,这里滚子是易损件,要求良好润滑,当滚子在使用一段时间产生磨损后会造成夹不紧现象,可通过更换滚子来调整侧整形板夹紧状况.该冲孔整形模目前已应用于实际生产半年时间,使用效果良好.&;模具工业&;2002..10总260291.2.2拉伸力的计算根据产品的外形以及水槽深度可一次拉伸成形,拉伸力计算公式为:=￡6 式中——凸模周边长度(两个),——材料厚度,——材料抗拉强度,——系数(查表)计算得=2×3.14×370×0.8×670×0.8=996.4≈10001.3 修改后的毛坯形状和拉伸筋位置的确定不锈钢双圆槽在成形过程中材料变化很不均匀,在试拉初期又皱又裂.分析认为,材料进入困难是由于压边面的进料阻力太大引起的,主要是压边面和凹模圆角表面粗糙度值太高,后期适当加大凹模圆角半径,降低了表面粗糙度值,并在模具压边面适当位置增设拉伸筋防止三角区起皱,让中间部分材料得到充分补充,使材料变薄在极限以内.经过反复试模后确定的毛坯形状如图 2 所示.图 2 毛坯图 2 模具结构设计不锈钢双圆槽由于是镶嵌在大理石或人造石上使用的,因此要求平整度高,表面不允许有明显的拉伸痕迹.为保证产品外形质量,采用了 6000 液压机成形,模具采用倒装结构,压边力由液压机顶出缸的顶杆下模框传递给模具压边板.拉伸前,压边板处于和拉伸凸模等高的位置,以便材料在压紧状态下进行拉伸.在液压机上设定合适参数确定下死点的位置,当拉伸达到一定高度后,由顶杆推动下模将工件顶出.模具结构见图 3.3 压力机的选用选用压力机首先要满足拉伸水槽时压边力和拉伸力的要求,不同形状的水槽,不同结构的模具所需压力不同,国内外经验反映,压边力往往要大于拉伸力.压机要选用双动液压机或带液压垫的压机,如德国公司的压机,液压垫由多个液压缸组成,用一些特别装置可以使毛坯边缘压紧力大小不一,在凹模孔附近的环段上单位压边力最大,其外压边力较小,可使毛坯易流入凹模,这样即使周边产生了小皱纹,也可以在凹模附近打开.特别对于双槽整体拉伸的产品,因为材料进入不均匀,选用国外这种带多个液压缸的压力机更能保证水槽拉伸质量,但这种先进压力机价格较昂贵,目前国内较少用.在选用普通压力机的情况下,为达到产品要求,在模具结构上应考虑采取措施,控制压边力和改善材料流动情况,以达到产品拉伸质量的预期效果.图 3 模具结构 1.顶杆 2.下模座 3.下模框 4.压边板 5.导正销 6.凹模板 7.上模框 8.凸模 9.凸模座 10.拉仲筋 4模具材料的选择与润滑国外引进模具的保证寿命为 40 万次,而国内目前用球墨铸铁(600—2)或钢(2)做凸,凹模及压边板,尽管硬度可达 56～62,但使用寿命短则 1000～2000 件,多则几万件.据资料介绍,采用铜基合金做模具(一般为铜锌合金,如
铍青铜,硬度 220)可以减少不锈钢板在变形过程中沿凸,凹模和压边圈工作表面移动时的摩擦系数,毛坯与模具紧贴性好,可减少破坏和擦痕.但铜基合金价格较贵,根据本企业的经济状况,为减低成本,基本满足拉伸模要求,本模具选用球墨铸铁做凸,凹模及压边板,模座用灰口铸铁(200),经反复试制,满足拉伸模要求.润滑形式及润滑剂类型对拉伸也非常重要,目前国内一般在进口的板料上贴 1 层 0.08 厚的 30(模具工业&;2002..10 总 260 电力装岩机半喇叭口零件工艺改进的分析寇世瑶,武良臣,隋东林(1.河南机电高等专科学校,河南新乡 453002;2.焦作工学院,河南焦作 454000;3.郑州煤矿机械厂,河南郑州 450000)摘要:对电力装岩机半喇叭口零件的工艺改进进行了分析总结,并对该零件的工艺过程,改进后的经济效益进行了全面对比.生产实践表明,改进后工效提高近10倍,成本降至原成本的 21%,为装岩机进行全面工艺改进提供了有益经验.关 键 词 : 装 岩 机 ; 工 艺 ; 喇 叭 口 中 图 分 类 号 :385.2 文 献 标 识 码 : 文 章 编号 :1001—2168(2002)10—0030—03—————.,—,—.(1.,,453002,:2.,,454000,:3.,,450000,):———,.10,21%.——.:—:;1 原制造工艺分析图 1 所示零件的主要作用是在装岩机上夹持输入电缆并起保
拉伸模设计经验点滴 2007-04-22 19:45 许多人对拉伸模望而却步，这是因为拉伸模不仅仅设计时要考虑许多因素，更主要的是在试模时往往不能一次成型，还要经过多次修模，才能达到理想的结果。因此，在实践中不断积累经验，对拉伸模的设计大有裨益。
1.材料:
好的材料是成功的一半，对于拉伸，万万不可忽视。
拉伸用冷轧薄钢板主要有 08Al、08、08F、10、15、20 号钢，其中用量最大的是 08 号钢，分为沸腾钢和镇静钢，沸腾钢价格低，表面质量好，但偏析较严重，有“应变时效”倾向，不适用于对冲压性能要求高外观要求较严格的零件，镇静钢较好，性能均匀但价格较高，代表牌号为铝镇静钢 08Al。
国外钢材用过日本 SPCC-SD 深冲压钢，其拉伸性能优于 08Al。
经验 1：当客户对材料的要求不是很苛刻、反复试模达不到要求时，可以换一种材料再试。
2.毛坯尺寸的确定:
形状简单的旋转体拉伸件的毛坯直径在不变薄的拉伸中，材料厚度虽有变化，但基本与原始厚度十分接近，可以根据毛坯面积与拉伸件面积（若有修边须加上修边余量）相等的原则计算出。
但是，往往拉伸件形状和过程比较复杂，有时还要变薄拉伸，虽然现在有许多三维软件可进行展开料计算，但其精确度不能 100%达到要求。
解决办法：试料。
一个产件要经过多道工序，头道工序一般是落料工序。首先要进行展开料计算，对毛坯的形状和大小有个大概认识，以便确定落料模的总体 尺寸。在模具设计完成后不要加工落料模的凸凹模尺寸。先用线切割加工毛坯(毛坯较大时可用铣床铣后再钳修)，经过后续拉伸工序的反复实验，最终确定了毛坯尺寸，然后再加工落料模的凸凹模。
经验 2：倒排工序，先试拉伸模，后加工毛坯的落料刃口尺寸，事倍功半。
3.拉伸系数 m
拉伸系数是拉伸工艺计算中的主要工艺参数之一，通常用它来决定拉伸的顺序和次数。
影响拉伸系数 m 的因数很多，包括材料性能、材料的相对厚度、拉伸方式（指有无压边圈）、拉伸次数、拉伸速度、凸凹模圆角半径、润滑等。
有关拉伸系数 m 的计算和选用原则是各种冲压手册中介绍的重点，有推算、查表、计算等许多方法，祥之又祥，我也是按书选择，并无新鲜的东东，请看书。
经验 3：材料的相对厚度、拉伸方式（指有无压边圈）、拉伸次数是不好在修模时调整的，一定要慎重!!最好在选择拉伸系数 m 时找同事校一遍。
4.在凹模上涂润滑油，或在薄板上套薄膜袋。
经验 4: 遇到拉伸拉裂时，在凹模上涂润滑油(不要在凸模涂)，工件靠凹模一面覆 0.013--0.018mm 的塑料薄膜. 5.工件热处理
在拉伸过程中，工件由于冷塑性变形，产生冷作硬化，使其塑性降低，变形抗力和硬度增大，再加上模具设计不合理，就需要进行中间退火，以软化金属，恢复塑性。
注意：在一般工艺中中间退火不是必须的，毕竟要增加成本，要在增加工序和增加退火中进行选择，慎用！
退火一般采用低温退火，即再结晶退火。
退火时要注意的事项有两点：脱炭和氧化。这里主要讲讲氧化。工件氧化后有氧化皮，害处有二：使工件有效厚度变薄，增加模具磨损。
公司条件不具备时，一般采用普通退火，为减少氧化皮产生，退火时要尽可能将炉膛装满，我还用过土办法：
1.工件少时可与其他工件混装（前提：退火工艺参数应基本一致）
2.将工件装在铁盒中焊封后再装炉。为消出氧化皮， 退火后要根据情况进行酸洗处理。
公司条件具备时，可采用氮炉退火，即光亮退火。不细看，几乎和没退火前颜色一样。
经验 5：
对付冷作硬化强的金属或在试模中出现拉裂又无其它办法时，增加中间退火工序。
6.补充几点: 1.产品图上的尺寸应尽可能在一侧标注，让人明确是保证外部尺寸还是内腔尺寸，不能同时标注内外型尺寸。他人提供的图纸有此类问题应与其沟通，能统一则统一，不能统一时要知道该工件的与其它件的装配关系。
2.对最后一道工序，工件尺寸在外，以凹模为主，间隙以减小凸模尺寸取得；工件尺寸在内，以凸模为主，间隙以增大凹模尺寸取得； 3.凸凹模圆角半径在设计时尽可能采用小的容许值，给后续修模带来方便。
4.判断工件拉裂的原因时可参考：
因材料质量差而产生的裂口多为锯齿状或不规则形状，因工艺、模具而产生的裂口一般比较整齐。
5."多则皱，少则裂”，按此原则调节材料的流动状况，方法有调整压边圈的压力、增加拉深筋、修整凸凹模圆角半径、工件上切工艺口等。
6.为保证耐磨性和防止拉伸划痕，凸凹模和压边圈必须淬火，必要时可镀硬铬。
拉深模设计
讲议大纲
1 拉深件的工艺性
2 拉深件的展开
3 拉深模的结构形式
4 拉深模设计注意事项
5 拉深模间隙、圆角半径与压料筋
6 拉深模用材料
拉深件的工艺性
1．拉深件形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成形。
2．需多次拉深的零件，在保证必要的表面质量前提下，应允许内、外表面存在拉深过程中可能产生的痕迹。
3．在保证装配要求的前提下，应允许拉深件侧壁有一定的斜度
4．拉深件的底或凸缘上的孔边到侧壁的距离应满足：ａ≥Ｒ+0.5ｔ（或+0.5ｔ），如下图所示。
5．拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件四角的圆角半径应满足：Rd≥ｔ，Ｒ≥2ｔ，ｒ≥3ｔ。否则，应增加整形工序。
6．拉深件的尺寸标注，应注明保证外形尺寸，还是内形尺寸，不能同时标注内外形尺寸。带台阶的拉深件，其高度方向的尺寸标注一般应以底部为基准，若以上部为基准，高度尺寸不易保证，如下图所示。
拉深件的展开
1.展开原理
拉深前后，产品的板厚差别不大，因而可按坯料面积等于拉深件表面积的原则确定坯料形状。
展开形状
拉深时材料产生很大的塑料流动，但拉深所需的坯料形状近似于产品形状。坯料周边应光滑过渡
拉深件的展开
2 展开方法
（1）：按照资料公式展开(产品展开例）
（2）：利用 3D 软件确定坯料尺寸
这种方法较适用于较简单的旋转体
a：打开 3D 檔
b：点击菜单命令 analysis 下的 measure
c：点击产品的表面，measure 对话框中会显示出产品的表面积，将所有的表面积加总
d：求出其半径值
（3）：利用 CAE 辅助展开
必须指出的是这类零件在成形时一般应该是一次冲出 ，比如左右贴皮等覆盖件时
（4）：最后通过试冲、修改工艺参数来确定或经过激光切割拉深件毛胚试样尺寸去拉深,进行修改,
待满意后确定最终展开胚料
CAE 辅助展开及分析
CAE 辅助展开及分析
拉深模的结构形式
？有压料正装式首次拉深模
？第一次拉深工序的模具 (B5038-1-2)
？典型后续拉深模具(B4399-2-6)
？反拉深模
将工序件按前工序相反方向进行拉深，称为反拉深。反拉深把工序件内壁外翻，工序件与凹模接触面大，材料流动阻力也大，因而可不用压料圈。凹模的外径小于工序件的内径，因此反拉深的拉深系数不能太大，太大则凹模壁厚过薄，强度不足
拉深模结构设计注意事项
1：拉深系数不能过小，也不能过大。一般第一次拉伸系数 m1= 0.48～0.63，以后各次拉深系数取mn=0.73～0.88。
2：修边余量的确认。一般取拉深件高度的 3%～10%（高度小取大值)
3：矩形盒四角部的内圆角不宜过小,一般 r>3t,如果 r 过小，材料通过凹模圆角时，经过反复弯曲...
