筒体落料、正、反拉伸复合模设计

6131269360 · 发表于 2010-7-24 23:26:00

摘要：通过对筒体两种拉伸成形工艺的分析、比较，确定了落料、正、反拉伸复合的加工方案，设计了落料、正、反拉伸复合模，生产出了合格的零件，提高了生产效率。

　　如图1示零件为某产品上的拉伸件，采用1mm优质碳素08钢制成，小批量生产。

图1零件结构简图

1 工艺分析及计算
　　这是一常见的典型拉伸件，零件结构并不很复杂，按照零件的加工顺序，首先要对零件进行工艺计算，才能制订出合理的工艺方案。
　　根据产品图纸可知d凸=60，，由此查表可决定取修边余量△h=3，故工序计算中凸缘直径d凸=66，依据拉伸前后毛坯与工件表面积不变原则，利用毛坯直径D计算公式：
　　D＝（∑f为拉伸零件各部分的表面积之和）
　　可求得展开料毛坯直径D＝110。
　　那么该零件的拉延系数m可通过以下公式求得：　
由于毛坯相对厚度：
　　　　　　　　　
　　由此可查得，有凸缘圆筒件第一次拉伸的最大相对高度因为。根据有凸缘圆筒件拉伸判断条件知，不能一次拉成，须采用多次拉伸，主要有两种方案，即多次正拉伸和正拉伸、反拉伸。
1.1多次拉伸
　　查阅资料可知，前几次拉伸系数分别为：m1=0.53～0.55，m2=0.76～0.78，m3=0.79～0.8。选取各次拉延系数分别为m1＝0.55，m2＝0.78，m3=0.83。即：第一次拉成d1＝m1D＝0.55×110＝60.5，第二次拉成d2＝m2 d1＝0.78×60.5＝47.2，第三次拉成d3＝m3 d2＝0.83×47.2＝39（式中所示各零件直径为中心层直径）。
　　由此可确定采用正拉伸方案，加工工序为：落料→第一次拉伸→第二次拉伸→第三次拉伸→修边，如图2所示。

图2正拉伸加工工序

1.2 采用正、反拉伸
　　由于反拉伸能降低拉伸系数10～15%，于是考虑在第一次拉伸结束后，在第二次拉伸中采用反拉伸。
　　根据上述数据，可知第一次拉伸系数及第二次反拉伸系数分别为：m1=0.53～0.55，m2=0.65～0.7。选取各次拉延系数m1＝0.53， m2＝0.67，即第一次拉成d1＝m1D＝0.53×110＝58.3，第二次拉成d2＝m2 d1＝0.67×58.3＝39。由此可见，采用正、反拉伸方案，加工工序为落料→第一次拉伸→反拉伸→修边，如图3所示。

图3正、反拉伸加工工序

　　比较两种加工方案很容易发现：采用反拉伸可减少拉伸次数，二次便可拉成，而仔细分析正、反拉伸各加工工序的尺寸可见，由于落料尺寸与第一次拉伸的外形相差较大，而反拉伸后与第一次拉伸的尺寸数值也有较大差别，这就为各工序的复合提供了可能。
　　考虑到零件生产批量不大，设计较多的模具及较多的加工工序，均不利于企业生产效率及效益的提高。因此，决定设计一套落料、正、反拉伸复合模，一次性完成零件的成形，使该零件的加工工序变为拉成零件外形→机械加工修边。

2 落料、正、反拉伸复合模设计
2.1 模具结构及工作原理
　　根据上述分析，设计了如图4所示的落料、正、反拉伸复合模。
　　整套模具能同时完成零件的落料、第一次拉伸、反拉伸三道工序的加工，模具工作时，压机滑块上升，上、下模脱离接触，在压紧橡胶块3的弹性回复作用下，卸料块17通过下顶杆20上升至与落料凹模2上端面平齐，此时将坯料通过定位导料板19置于落料凹模2适当位置，压机上滑块下降，落料拉伸上模14、卸料块17首先与坯料正、反面接触，实施压边，与此同时，落料拉伸上模14与落料凹模2共同作用开始落料，落料凹模2与拉伸凸凹模6也开始对板料进行拉伸，当第一次拉伸结束，拉伸凸模8开始与完成第一次拉伸的半成品接触，与拉伸凸凹模6共同进行反拉伸。
　　当拉伸结束，压机滑块上升，下卸料板15通过弹簧16的弹力将拉伸好的零件推出型腔，当压机上的打杆横梁与打杆10相撞，通过打料板11、打料杆13传动给卸料板7将拉伸好的零件推出拉伸凸模8工作部位，落料后的废料通过卸料导板18卸出。

1 下模座 2 落料凹模 3 压紧橡胶块 4、5 压紧块 6 拉伸凸凹模 7 卸料板 8 拉伸凸模 9 模柄 10 打杆 11 打料板 12 上模座 13 打料杆 14 落料拉伸上模 15 下卸料板 16 弹簧 17 卸料块 18 卸料导板 19 定位导料板 20 下顶杆 21 紧固螺钉

图4 模具结构简图

2.2 设计要点
　　（1）拉伸凸凹模6外形为第一次拉伸的凸模，内腔为反拉伸的凹模，其尺寸分别按拉伸件工序计算的内、外形尺寸进行加工，并保证与相应的工作零件落料拉伸上模14、拉伸凸模8的拉伸单面间隙为1～1.1mm。
　　（2）零件第一次拉伸要压边，由于零件反拉伸时，材料与凹模接触面比正拉深大，材料的流动阻力大，材料不易起皱，因此，在第二次反拉伸时未设置压边圈，即反拉伸时不压边。
　　（3）落料拉伸上模14外形为落料凸模，内腔为第一次拉伸的凹模。

3 结束语
　　模具经过制造后，一次试模合格，生产的零件符合图纸要求，目前，累计生产千余件，模具工作良好，产品质量稳定。
　　从该零件加工过程可以看出，反拉伸时，工件的内外表面相互转换，材料的流动方向与正拉伸相反，因而有利于相互抵消拉伸时形成的残余应力，降低拉伸系数，合理的应用能减少拉伸次数，同时，又由于反拉伸过程中材料的流动阻力大，不易起皱，故在模具中可不设置压边圈，有利于简化模具结构，也避免了由于压边力不适当或压边力不均匀可能造成的拉裂。
　　尽管反拉伸有以上优点，但使用必须要考虑到拉伸中凸凹模的强度，因此，主要用于板料较薄的大件或中等尺寸零件的拉伸。一般资料上对应用反拉伸工艺，必须满足拉伸圆筒的最小直径d2符合（30～90）t，且凹模圆角半径不能大于（d1d2）/4，圆角半径r＞（2～6）t，也只有这样，才有进行落料、正反拉伸复合的可能。