压盖的加工工艺及模具设计.pdf

38 Di e a n d Mo u l d T e c h n o l o g y No 3 2 0 0 7 文章编号 1 0 0 1 4 9 3 4 2 0 0 7 0 3 0 0 3 8 0 4 0 压盖的加工工艺及模具设计 钟翔山 江西省新余市长林集团长林机器公司技术部 江西新余3 3 8 0 2 9 摘 要 过程特点 形 校 正 关键词 中图分类 针对压盖具有的阶梯型结构 进行 了拉深 成形工艺分析及计算 根据拉深成形 制订 了合理的工艺方案 克服 了展开料难 以精确计算的 困难 设 计 了拉深 成 复合模 制造 出了合格零件 工艺分析 模具设计 成形 拉深 号 T G3 8 6 文献标识码 B Ab s t r a c t Dr a wi n g a n d f o r mi n g p r o c e s s a n a l y s i s a n d c a l c u l a t i o n wa s c a r r i e d o u t i n t e r ms o f s t e p c o nfig ur a t i o n of t he pr e s s c o ve r p a r t Ac c or d i ng t o t h e c ha r a c t e r i s t i c s o f t he d r a wi ng p r oc e s s r e a s o na bl e pl a n wa s f o r mul a t e d t o o ve r c o m e d i ffi c u l t y o f bl a n k s i z e c a l c u l a t i on Co mp o u n d d i e wi t h t h e d r a wi n g f o r mi n g a n d r e g u l a t i n g f u n c t i o n wa s d e s i g n e d t o ma k e t h e q ua l i fie d pa r t s Ke y wo r ds p r o c e s s a n a l y s i s d i e d e s i g n f o r mi n g d r a wi n g 引言 图1 所示压盖是我公司某产品上的零件 采 用1 5 mm 厚L F 3 一 M料制成 由于产品使用的要 堡 L一 图1 零件结构 5 5 收稿 日期 2 0 0 6 1 2 2 2 作者简介 钟翔山 1 9 6 8 一 男 工程师 求 具有阶梯型结构 1 工艺分析 该零件拉深高度不大 为浅拉深件 结构 大致相当于大 小两异形筒组 成的偏心件 属 异形不对称拉深件 成形过程 中 小筒圆 角处 拉深需要的材料既须从大筒获得 又要向其附 近的直壁转移 其筒壁形成的材料主要从大筒 简底获得 但又要向其附近 的直筒壁转移出 来 大筒 圆 角拉 深需 要 的 材料 由大 筒外缘 获 得 部分材料也向其附近直筒壁流动 大 小两异形筒材料具有的相互流动性 使得材料的相互转移变得复杂化 也使理论上 难以按一固定的圆筒形或矩形件进行拉深计算 维普资讯 模 具 技 术 2 0 0 7 No 3 出准确的展开料 即使计算或试验成功 由于 板料变形的复杂性及具有的异向性 凸凹模间 隙不均等原 因 拉深后 的工件 顶端难 以保证平 齐 需要进行修边 因此 工艺方案的制订 除了正确判断好 阶梯型结构能 否一次拉成 外 还要合理且经济 地解决压盖展开料难以精确计算的问题 依据上述分析 综观压盖结构 可判定其 拉深难点在压盖R 4 3 mm及R 2 0 mm阶梯台阶拉 深处 R 6 mm直边 由于材料易流动 属于翻边 性质 其极限拉深系数较小 因此 不存在拉 深成形 问题 2 工艺计算 根据拉深前后体积不变原理 按照拉深前 后毛坯与工件表面积不变的原则 依据毛坯直 径 D 计 算 公 式 D 可 求 出 式 中 F 为 拉 深件各部位的毛坯面积 R 4 3 mm及R 2 0 mm台阶处毛坯直径D为 1 23 4 mm 又依照阶梯形拉延件的 克里曼诺维奇 经验公式 I 式中 h l h 2 一 大 小筒阶梯处的拉延高度 d 一 大 小筒阶梯 的直径 D 一 所求阶梯的毛坯直径 根据该公式可大概判定所求阶梯部位的假 定拉延 系数 代入数值 可求得R 4 3 mmJ R 2 0 mm阶梯 处假定拉延系数 为 0 5 2 由于压盖阶梯处毛坯相对厚度t D X 1 O 0 1 2 其 中 为材料厚度 因此 可查得相应的极限拉延系数为 极 0 5 0 5 3 根据阶梯形件拉深的判断条件 若计算所 得 的假 定拉 延 系 数 等于 或 大于 其 极限 拉延 系 数 则可一次拉成 显然m 极 故可一次拉 延成形 3 工艺方案的确定 从上述工艺计算可 知 其拉深 系数几乎达 极 限 尽管也能一次成形 但展开 料难以 汁算 的问题依然无法解决 为此 决 定将大筒 小 筒分成二次拉深成形 为确定合理 的拉深顺序 对 采用从大阶梯 到小阶梯拉深还是从小阶梯到大阶梯的拉深方 法进行了分析比较 采用从小到大的顺序 能 使材料始终存在 自由端 材料流动 自由 补充 有来源 降低材料的往复流动 特别是第二次 拉深时 拉深的是毛坯厚度及机械性能均匀的 平板 有利于大筒的成形 第二次拉深的坯料 计算也可保证较准确且有理论依据 拉深成的 零件顶端能保证平齐 可不修边 从而可取消 修边模及修边工序 采用从大到小的顺 序 则存在材料流动 补 充相互影响 易受束缚造成流动困难 小简第 二次拉深所需的坯料计算较复杂 并且拉深后 零件顶端不平齐 须增加 修边工 序 增加加工 费用 为此 决定采用如下工艺方案 先剪切条 料 再拉深 出小筒及修边 出后序拉深的 大筒展 开料 最后拉深大筒 由此 压盖展开料难以 精确计算的问题也得到 了解决 经 计算完成小 筒拉深后 拉深后序的大筒展开料尺寸如图2 所 示 4 模具设计 4 1 第一次拉深及外形修边复合模设计 根据零件结构 设计了如图3 所示第一次拉 深及外形修边复合模 维普资讯 Di e a n d M ou l d e c h no l o gy No 3 2 00 7 料块5 拉深 凸模8 的共 同作用下开始逐渐 自由 成形小异形筒 当小异形简 成形至6 mm高时 压边圈3 与坯料外边缘接触 准备实施修边 前的 校平 压紧 当滑块再下降2 mm 拉 深凹模4 周边修边 刀口与落料 凹模 1 2 开始接触 零 件进 入下一阶段 3 拉 深 成形 及外形 修边 阶段 当滑 块 再次下降 1 5 mm时 在拉 深凹模4 卸料块5 拉 深 凸模 8 共 同作用下 成形 的小异形 筒高 已达 9 5 mm 此 时 零件外形修边刚好 完成 再下 降0 5 mm 卸料块5 与限位柱1 0 相碰 实施校 正 同时零件拉深到位 4 卸料阶段滑块上升 拉深成形 完的 半成品零件在卸料块5 拉深凸模 8 作用下被顶出 型腔 废条料通过压边圈3 在上聚氨酯块2 ff J 力 作用下实施卸料 模具转入下一工作循环 模具设计要点如下 1 拉深 凹模4 在 这儿起双重作用 既是 第一次拉深的凹模 又是外形修边的凸模 2 为保证拉深凸模8 与拉深 凹模4 成形和 使用的间隙 以及成形过程 中的稳 定性 特意 没 置了2 个小导柱进行精确导 向 3 为保证拉深成形 外形修边等各个步 骤有 节奏 的实施 对拉深 凹模4 拉深凸模 8 落料 凹模 1 2 以及上聚氨 酯块2 下聚氨酯块 6 压边圈3 卸料块5 顶杆9 等各零件高度要 进行 精确设计及控制 为减 少拉 深小异形 筒过 程 中对修边大异形筒外形产 生的影响 使拉深 凸模8 比落料凹模 1 2 高出8 mm 使得小异形简 拉深将要完成时 总拉深高度为1 0 mm 才 开始修边外形 4 为保证零件开始 成形时 材料流动通 畅 坯料外缘不设置压紧 5 为保证零件成形高度 没计了限位柱 进行精确控制 6 为 使 落 料 凹模 1 2 刃 口留有 修 磨 余 量 特意使落料凹模1 2 刀口完成修边外形后仍 5 O 0 1一 l l 重I 3 4 0 1 6 8 0 1 图2 零件半成品图 图3 拉深及外形修边复合模结构简图 1 上模 板2 上 聚氨酯块3 压边 圈 4 拉深 凹模5 卸料块6 下 聚氨 酯块 7 小导柱8 拉 深 凸模9 顶杆 1 0 限位柱 1 1 下模板 1 2 落料凹模1 3 导套1 4 导柱 没计的模 具置于J A3 1 1 6 0 A闭式单 点压 力 机上加工 整个工作过程分4 个阶段 1 拉深成形准备阶段压机滑块上升 模具开启 上 下模脱离接触 压机弹性缓冲 器通过顶杆9 将拉深凸模8 底部顶至与下模板 l l 底面平齐 此时将坯料置于卸料块5 恰当位置 压机滑块下移 拉深凹模4 及卸料块5 在下聚氨 酯 块6 弹 力作用下 先压紧坯 料 而 后 拉 深 凹 模4 也开始下压卸料块5 由于压机弹性缓冲器 的反作用力不足以克服压机上滑块压力 故拉 深 凸模8 也被压下 直至拉深凸模8 底面与下模 板 1 l 顶面贴合 卸料块5 与拉深凸模8 顶面等高 时 零件拉深成形准备完成 2 拉深成形阶段随着滑块的继续下 移 坯料与拉深 凸模8 接触 在拉深 凹模4 卸 维普资讯 模 具 技 术 2 0 0 7 No 3 进入落料凹模0 5 mm后才达到拉深成形终止 状态 当修磨 刃 口时 限位柱高度也要作相应 调整 4 2 第二次拉深 完成第一次拉 深及外形修边后 零件进 入 第二次拉深 为此 设计了如图4 所示第二次拉 深模 图示A 表示坯料的初始位置 1 4 6 7 图4第二次拉深模结构简图 1 聚氨酯块2 压边 圈 3 拉 深 凸模4 卸料块 5 顶杆6 下模板7 拉深凹模 模具仍置于J A3 l l 6 0 A闭式单 点压 力机 上 加工 模具工作前 压机滑块 上升 上模 与下 模脱离 此时 拉深凸模3 底面凸出呈自由状态 的压边圈2 底面1 4 mm 而压机弹性缓冲器通过 顶杆5 将卸料块4 顶起 使其顶面高出拉深凹模 7 顶面4 mm 工作时 将第一次拉深好的零件 置于卸料块4 的小异形筒型腔中 而后 滑块下 移l 0 mm 完成拉深凸模3 与卸料块4 对小异形 筒的内形贴合 与此 同时 拉深 凸模3 边缘与卸 料块4 边缘贴合 对将要拉深成形的边缘实施压 边 当其 同时下降4 mm后 压边 圈2 与拉 深凹 模7 共同压住坯料 准备拉深成形 随着滑块再 次下降 拉深凸模3 卸料块4 及拉深凹模7 共同 将压盖外形拉深成形 为保证压边力的均匀性 使之有利于材料 流动 转移 避免拉深时 压边太严重 导致 拉裂缺陷的产生 在拉深 凹模7 中开 没的定位环 大小比须拉深外筒的展开料蒯边小3 mm 即b 3 mm 待零件拉 深收缩后 逐渐落入拉深 凹 模 7 的 1 7 mm深 的定位环 中 进 入下一步的压 边 卸料块4 既是拉深中的凹模 同时又肩负将 拉 深完成后的零件推 出型腔 的任 务 而在其底 部开设排气孔 则有利于卸料及保证成形零件 的表面质量 5 结论 模具 设计 制造完成 后 一次 试模合格 由于压盖拉深高度不大 同时设汁的模具较好 控 制 了零 件 的 成形 故拉 深 后 的零 件 口部平 整 仅通过钳工稍稍打磨修整即可满足图纸要 求 几年来 累计生产3 千余件 产品质量稳 定 模具使用 良好 压盖的设计成 功表明 对阶梯 型拉 深件 通过分析及 汁算其拉 深 成形 工艺 能明确其 拉 深 成 形特 点 针对 性地 采用 合理 的 工艺 方 案 设计合理的模具结 构 克服其工艺方案难 以制