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[分享资料] 筒形件拉伸模改进与设计分析

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发表于 2017-8-8 10:29:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
筒形件拉伸模改进与设计分析:

拉伸类模具-1.jpg

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。
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