油桶類圓形拉伸件的模具設(shè)計(jì)

張秀清

(鶴壁市技工學(xué)校,河南 鶴壁 458030)

油桶類圓形蓋是一種雙環(huán)口密封蓋,因?yàn)槠涿芊庑院?、?qiáng)度大、制造簡(jiǎn)單,被許多制桶廠家所采用。但是現(xiàn)行直邊桶蓋易出現(xiàn)密封性能較差、易揮發(fā)的液體或黏度較小的液體易從桶蓋的縫隙中溢出,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。以前由于多種因素的影響,沖壓拉伸需要多副模具,不但浪費(fèi)人力、物力,還跟不上客戶的需要,影響了廠家經(jīng)濟(jì)效益的提高。為此我們對(duì)桶蓋的成形工藝進(jìn)行了多次改進(jìn)和實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了一副翻邊拉伸縮口復(fù)合模。

1 零件的工藝分析

圖1所示零件的形狀是筒形帶凸緣拉伸件,所用材料為冷軋薄板,料厚0.30mm。該零件的特點(diǎn)為:所用材料較薄且拉伸深度相對(duì)較大,材料的流動(dòng)性大,成形需要的精度難以保證。成形后的零件周邊要求無(wú)毛刺和皺褶,內(nèi)壁要求無(wú)拉裂和拉爛現(xiàn)象,且零件內(nèi)圓筒部分的拉伸誤差不能超過(guò)0.03mm。從零件圖就可看到,拉伸深度的部分是直壁無(wú)錐度,易出現(xiàn)密封性能差,液體容易溢出。為此,我們對(duì)圖1的零件進(jìn)行了改進(jìn),將直壁部分作成了錐度,增強(qiáng)了密封性,同時(shí)也增加縮口的加工工藝(圖2)[1]。

圖1 零件圖

圖2 改進(jìn)后的零件圖

2 改進(jìn)前模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及該沖壓工藝存在的問(wèn)題

以前沖壓該零件需要3副單工序模。第一步用圖3所示的簡(jiǎn)單落料模沖下圓片毛坯,第二步用圖4所示的帶壓邊圈的拉伸模完成圖5所示的半成品,最后用圖6所示的翻邊模完成此零件。

圖3 落料模

圖4 拉伸模

圖5 半成品

圖6 翻邊模

該沖壓工藝存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題:

(1)所用模具數(shù)量多占用設(shè)備人力多 且不便管理。

(2)在第二、三步工序中,操作者需將手伸入模具,安全性差,易造成翻邊與內(nèi)壁的同心度誤差大。

(3)沖壓后的成品拉傷較嚴(yán)重,拉爛和皺褶較多。

(4)沖壓后的零件精度不高,且生產(chǎn)效率較低。

3 改進(jìn)后的成形工藝及模具結(jié)構(gòu)

由圖2可知,該工件需要邊緣料向里大量流動(dòng)。從變形的程度來(lái)看,屬局部拉伸帶凸緣并縮口15°的零件。因此,在拉伸過(guò)程中能否一次成形,保證工件平整且無(wú)裂口是該模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。由于產(chǎn)品批量較大,單一工序生產(chǎn)已無(wú)法滿足社會(huì)需要,且級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以設(shè)計(jì)一套復(fù)合模來(lái)完成工件的落料拉伸縮口成形的加工工藝[2]。

圖7是改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。模具的工作過(guò)程如下:將毛坯條料放入落料凹模4上,落料凸模5首先落料,接著落料凸模和壓邊圈2壓住坯料繼續(xù)下行。坯料在起拉伸凸凹模作用的件5和成形防皺環(huán)3之間彎曲向內(nèi)流動(dòng),同時(shí)在拉伸凸模7和拉伸凹模11的作用下對(duì)毛坯進(jìn)行拉伸縮口加工?；瑝K運(yùn)行到下止點(diǎn),對(duì)工件進(jìn)行整形完成工件的沖壓?；瑝K上行,緩沖器1和15把壓邊圈和成形防皺環(huán)頂起?；炖^續(xù)上行,沖床上的打料桿推動(dòng)打料螺釘9推料圈6把工件從型腔內(nèi)推出。

圖7 改進(jìn)后的拉伸縮口成形復(fù)合模

4 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

本模具設(shè)計(jì)有兩個(gè)壓邊圈,壓邊圈2作用是把坯料壓緊在凹模平面上,當(dāng)拉伸時(shí)工件凸緣部分在壓邊圈與凹模平面之間的間隙中,使工件不會(huì)由于失穩(wěn)而起皺。成形防皺環(huán)3的主要作用是使坯料在其糟內(nèi)彎曲成形,進(jìn)一步穩(wěn)定拉伸對(duì)材料的流動(dòng)速度。另外成形防皺環(huán)還起一個(gè)推件的作用,把工件從凹模上推掉。由于兩個(gè)壓邊圈需要的壓邊力不等,用一個(gè)緩沖器又不易調(diào)整,所以設(shè)計(jì)了兩個(gè)緩沖器1和15。這樣可根據(jù)沖擊工件的形狀現(xiàn)場(chǎng)局部調(diào)整[3]。

由于工件要求的精度較高,所用材料又較薄,所以,在模具制造和裝配調(diào)試時(shí)要注意:①凸凹模的同軸度、平行度和垂直度要符合要求;②凸凹模的拉伸圓角半徑和表面粗糙度值要小;③各零件的配合精度要好并要有裝模技巧。另外,模具主要零件的材料無(wú)論在耐磨性、淬透性、變形情況及材料內(nèi)部組織狀況等方面都要有較高的要求。此模具中落料凸模、成形防皺環(huán)、拉伸凸模及凹模等都采用Cr12真空熱處理,淬火硬度為60～64 HRC。按以上的工藝安排和設(shè)計(jì)模具,保證了產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到零件的工藝要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)結(jié)構(gòu)后的模具試模一次成功,對(duì)降低沖壓成本、縮短產(chǎn)品的制造周期、提高零件質(zhì)量效果顯著。如再能使整個(gè)模具保持良好的潤(rùn)滑,沖壓效果會(huì)更好。

[1]楊長(zhǎng)順.冷擠壓模具設(shè)計(jì)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1994.

[2]曹洋,劉川林,李祖榮,等.筒形件熱收口可控內(nèi)形技術(shù)研究[J].金屬成型工藝,2004,22(3):20-22.

[3]成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:電子科技大學(xué)出版社,2000.