无缝钢管翻边的模具设计_图文

1、24Die and Mould Technology No.42007文章编号:1001.4934(2007040024一03无缝钢管翻边的模具设计姜晶(辽宁机电职业技术学院机械系,辽宁丹东118002摘要:着重介绍应用于客车制造业中的无缝钢管以及在管壁预制孔的边缘弯曲成一定角度即翻边的模具设计。叙述了无缝钢管翻边的原理,通过对无缝钢管的变形特点、变形程度的分析,确定了无缝钢管翻边模具设计的方案。要保证翻边质量,凸、凹模的设计是关键,通过对不同形式的凸、凹模的分析,确定钢管翻边模结构,采用钢管翻边工艺简化了零件结构,提高密封性,适用于大批量生产。关键词:无缝钢管;翻边;应力;应变;模具设计中图

2、分类号:TG386文献标识码:BAbstract:Flanging die design inpassenger car manufacturing was emphasized.F1angingtheory of seamless tube was introduced.Die design plan was formulated by analyzing forming characteristics and fomling Volume.Die and punch design is c“tical to guarantee the nanging quality.By analyzin

3、g dif.ferent type of die and punch,flanging die structure was determined.Adoption of tube in nanging simplines part structure and improVes seal prOperty.曩沁ywords:seamless tube;nanging;stress;strain;die designO引言无缝钢管广泛地应用于客车制造业,常用来制造发动机冷却管路、暖风及空调管路等。在这些管路中有许多管件设计成如图1所示结构,用于安装支管或传感器,这种将管壁上预制孔的边缘弯曲成一定角

4、度的加工工艺,称为翻边。翻边分为外翻边和内翻边,原理相同。o口0亩(a内翻边(b外翻边图l管材翻边收稿日期:200703.22作者简介:姜晶(1968.,女,副教授。l翻边原理1.1变形特点在管壁上冲孔翻边与在板料上的冲孔翻边相比,两者的变形机理非常相似,可按板料冲孔翻边的变形机理近似分析。在预制的管壁上向外翻边时,变形区的应力应变状态如图2所示。在翻边成形过程中,预制孔径讥不断增大,直至成形结束后扩大成直径为d的竖直边缘。变形区材料主要受切向拉应力盯。的作用,使切向伸长。愈靠近孔边缘的金属,切向拉应力愈大,切向拉应变愈大,壁厚变薄也愈严重。径向由于凸模的摩擦,故拉万方数据模具技术2007,N

5、o.425应力玎,较小,厚向应力忽略,视为平面应力状态。翻边变形属于伸长类塑性变形。当so大到一定程度时,材料在孔边缘即产生缩径,然后破裂。因此防止孔边缘破裂是翻边成形的主要问题,一次翻边的极限变形程度也主要受材料伸长率的限制。翻边部位的壁厚变薄与变形程度大小有关。越靠近翻边端部,壁厚减薄量越大。翻边端部的壁厚可用下式近似计算tl=tdod式中:f1一翻边后的端部壁厚卜一翻边前管坯壁厚编一翻边前预制孔直径萨一翻边后直径,按料厚中心层计算图2翻边变形区的应力应变1。2变形程度翻边变形程度用翻边前后孔径之比表示,即:m=do撼式中:m一翻边系数显然,肼越小,ddo差值越大,表明翻边过程中切向伸长变

6、形越大,则翻边变形程度越大,当,z过小时,就会在翻边口部破裂,因此翻边成形极限受材料伸长率的限制。通常用极限翻边系数表示,它与材料伸长率的近似关系为:mmin=1/(1+6式中:聊。i。一极限翻边系数6一材料伸长率影响极限翻边系数的因素主要有:(1预制孔的加工质量由于翻边时孔径口部的金属产生很大的切向拉深变形,因此要求孔边光滑、无毛刺。如果预制孔是钻削出来的,由于无撕裂面,翻孔时不易出现裂纹。用冲裁法加工的孔由于冲切面附近发生了加工硬化,并有毛刺和撕裂带,翻边系数比切削的预制孔要大。若冲孔后对材料进行退火或将孔整修,可得到与钻削孑L相近的翻边比。此外,还可以将冲孔的方向与翻边的方向相反,使毛刺

7、位于翻孔内侧可减轻开裂(图3。尝yJ r匠zz习二耳乙忍刁眩zz丝L_望厄z刁毛刺f翻边方向(a冲孔(b翻边图3冲孔与翻边方向相反可减小开裂(2材料成形性能材料伸长率是影响极限翻边系数的主要因素。此外,材料的硬化指数刀与厚向异性指数r值愈大,以及屈强比盯。/矾值愈小,均有利于翻边成形。2模具设计实际生产中,对于中小直径的管材,常采用冲压模具翻边。当管材直径较大时,冲压翻边往往受压力机工作台面的限制,在此情况下,可采用专用工具进行翻边加工。2.1凸、凹模设计要点凸、凹模是翻边模具中的关键部件,凸、凹模设计的好坏直接影响翻边的质量。(1平顶凸模(图4(a平顶凸模常用于大口径且对翻边质量要求不高的工

8、件,用平顶凸模翻边时,材料不能平滑变形,因此翻边系数辫应取大些。(2抛物线凸模(图4(b抛物线的翻边凸模,工作端有光滑圆弧过渡,翻边时可将预制孔逐渐地胀开,减轻开裂,比平底凸模效果好。弯万方数据26Die and Mould71chnology No.42007(3无预制孔的穿刺翻边(图4(c无预制孔的穿刺翻边模,凸模端部呈锥形,仅取60。凹模孔带台肩,以控制凸缘高度,同时避免直孔引起的边缘不齐。(4有导正段的凸模(图4(d此凸模前端带有导向段,工作时导向段先进入预制孔内,导正工序件位置,然后翻孔。其优点是:工作平稳、翻边孔四周均匀对称,翻边孔的位置精度较高。(5带有整形台肩的翻边凸模(图4(

9、e此凸模后端设计成台肩,在行程终了时,凸模台肩对工件圆角处进行校正,以此来克服回弹,起到整形作用。(6凹模入口圆角凹模入口圆角对翻边质量的控制至关重要。入口圆角r主要与材料厚度有关:f2,r=(24ff>2,r=(12f工件凸模圆角小于上值时应加整形工序。(a平顶凸模弋?/+獬褫、r1n=o.3dI11兰垡忒d。澜该j(b抛物线形凸模卜蚪孚正段,吨一澜该j(c穿刺翻孔模(d先导正后翻孔2.2钢管翻边模结构钢管翻边模结构形式多样,按凹模形式可分为有凹模翻边和无凹模翻边两种,无凹模翻边适用于管材直径小、翻边精度低的工件。图5所示的是无凹模翻边模,采用的是凸模穿刺冲孔翻边,效率很高。工作时将管

10、材置于定位块3内,准确定位。上模下滑,先由卸料板4的圆弧底面与工件接触,将其固定,防止在冲裁过程中因张力作用而使管材变形。随后凸模10进行穿刺冲孔,在凸模返程过程中,由卸料板4将工件从凸模上退掉,为下一循环做好准备。在此副模具中,凸模是关键部件,由于其直径较小(5mm,且细长,容易折断,因此在卸料板4和凸模固定板12上分别安装了导柱6和导套7,为卸料板精确导向,继而提高凸模的压杆稳定性,使其工作更加平稳可靠。图5钢管穿刺翻边模1.下模板2.导柱3.定位块4.卸料板5.导套6.小导柱7.小导套8.上模板9.凸模垫板厂瀚无缝钢管翻边工艺无论在成形原理还是模曲霪脚嚣姜萎主霎主霁委?雾雾?主萎蒜套主了萎葛(。带整形奢肩的翻边凸模(f凹岳入口圆角钢管翻边工艺可简化零件结构,提高密封性,图4凸、凹模设计要点适用于大批量生产。:欢迎投稿欢迎订阅: :欢迎广告投放:万方数据 无缝钢管翻边的模具设计作者:姜晶, JIANG Jing作者单位:辽宁机电职业技术学院,机械