筒形件拉伸模改进与设计分析

优胜编程龚老师

筒形件拉伸模改进与设计分析：



1、工艺分析
　　图一所示零件材料为紫铜T2（呈紫红色，导电性、塑性都较好，但强度、硬度较差一些），原准备采用外购φ125挤制铜管加工，加工工艺为：下料→缩口→缩口→翻边。但由于此规格型材须定制，且定价昂贵，故此工艺方案应作修改。现准备以2mm厚紫铜板落料﹑拉伸成形，故需增加落料拉伸模，修订后的工艺方案如下：落料拉伸→拉伸→切边→冲孔→翻边。在这5道工序中，前两道为拉伸制造的难点，下面就这两道工序的模具设计作一分析。

　　2、首次拉伸的分析计算
　　（1）先确定修边余量。根据制件尺寸求相对高度为145∕123=1.178，查资料[1]得，△H=5mm。
　　（2）确定毛坯直径。将d=125-2=123mm，h=145-2+5=148mm，r=7.5mm，因为工件是圆筒件，通过公式得：
　　（3）确定是否采用压边圈。由于毛坯相对厚度100t∕D=100×2∕295=0.678，h∕d=145∕123=1.22，通过查资料[1]得知，本模具应采用压边圈。
　　（4）确定拉伸次数。采用查表法，当100t∕d=0.678，h∕d=1.22时由资料[1]得n=2，因此确定需2次拉伸。
　　（5）确定各次拉伸直径。由资料[1]中查得各次拉伸的拉伸系数m1=0.53-0.55，m2=0.76-0.78，对各次拉伸系数进行调整，取m1=0.54，m2=0.77，根据公式得：
　　第一次拉深工件直径：d1=m1D =0.54×295=159.5mm
　　第二次拉深工件直径：d2=m2d1=0.77×159.5=123mm
　　（6）计算圆角半径凸凹模的圆角半径对拉深工作影响很大。毛坯经凹模圆角进入凹模时，受弯曲和摩擦作用，凹模圆角半径Ra过小，因此受拉力较大，易使拉深件表面划伤或产生断裂；Ra过大，由于悬空面积增大，使压边面积减小，易起内皱。因此，合理选择凹模圆角半径是极为重要的。
　　首次拉深凹模圆角半径可按下式计算；
　　根据R凹=0.8﹙D-d﹚t和R凸=（0.1-0.6）r凹 的关系，取各次拉伸的R凸分别r1=9.25mm，r2=5.5mm，
　　凸模圆角半径的大小，对拉深影响也很大。rt过小，则角部弯曲变形程度大，危险断面受拉力大，工件易产生局部变薄；rt过大，凸模与毛坯接触面小，易产生底部变薄和内皱。除最后一次拉深，凸模的圆角半径应比凹模半径稍小。最后一次拉深时，凸模应等于零件的内圆半径，但不得小于材料厚度。
　　3、首次拉伸的模具结构及工作过程
　　首次落料拉伸模具机构如图二所示，为液压反顶拉伸成形模，使用较大压力的液压机。开始工作时，上模下行，凸凹模8进入凹模5，完成落料后，上模停止下行，此时顶料器6在凸凹模8推压下已下行了一段距离。由于受橡胶的压力，此时顶料器上存在一个向上的稳定的压力，它即为下一步拉伸提供了压边力。然后启动压机下的顶缸，顶杆20及拉伸凸模3随顶缸一起上行，完成首次拉伸。

　　4、加深拉伸分析与压边装置设计
　　拉伸过程中，由于毛坯在切向压应力作用下，凸缘部分的材料由扇形压成矩形，使扇形材料向高度方向和厚度方向流动，产生很大的压边力，因此凸缘会因塑性失稳而起皱，甚至使坯料因不能通过凸模与凹模之间隙而被拉断。常见的限制毛坯拱起的措施是采用压边圈，达到限制起皱，减少拉深变形程度，加大毛坯厚度也可以降低起皱倾向，故采用弹性压边装置来防止拉伸过程中工件的边壁起皱。凸模下行时，因压边力会随行程增大而迅速增大，造成拉伸后阶段零件产生拉裂、秃顶现象，虽经调整压边力，但拉伸产品仍不能达到理想效果。既要防止拉伸起皱又要保证其不因压边力过大而拉破，则必须对传统的弹性压边装置进行改进。

　　5、结束语
　　此设计浮动压边装置时应注意保证浮动压边圈4外径与上一次拉伸时坯料紧贴在压边圈外壁流动，从而使径向拉应力增大，切向压应力减小，有效防止起皱，同时又可避免因压力随行程增大而剧烈增大，从而导致秃顶现象。试模证明，次改进方案切实可行，拉伸效果很好。通过采用改进后的方案，可以大大地提高了生产效率，降低了生产成本，增强了产品的竞争能力，达到预期的目的。