氣瓶縮口的模具設(shè)計分析與制造探討

余得賢

摘 要：分析了某氣瓶的設(shè)計工藝、制件工序以及計算，重點介紹了關(guān)于縮口工序相關(guān)的模具設(shè)計過程，并結(jié)合相關(guān)的縮口凹模和墊柱制造的要求提出了制造過程。通過實踐證明，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，而加工質(zhì)量也具有良好的穩(wěn)定性，能為同類模具的設(shè)計提供良好的參考。

關(guān)鍵詞：氣瓶縮口；模具設(shè)計；沖壓工藝；氣瓶

中圖分類號：TG385.2 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.126

在本文中所描述的氣瓶縮口，其所制造的材料是08鋼材，而料厚大約是1.0 mm，在制作過程中，對其表面質(zhì)量給予嚴(yán)格的控制，一方面是防止由于表面問題而導(dǎo)致劃傷；另一方面是氣瓶中縮口如果存在劃痕，則會嚴(yán)重影響氣瓶的手感。因此，在制作氣瓶縮口模具的過程中，要保證其帶底部是一個圓筒形的縮口件，而最大的直徑是Ф50 mm，氣瓶的口徑是Ф35±0.2 mm，氣瓶的高度為81 mm，而氣瓶的最大外徑則是Ф50 mm，它與口部的直徑（Ф35 mm）之間形成大約25°的傾角度，其中，氣瓶的制件筒身高度是60 mm，此外，氣瓶中的其他部分則是通過縮口工藝的沖壓而形成的，具體情況如圖1所示。

經(jīng)過分析，氣瓶制件中的直徑為Ф50 mm，其圓筒形的空心件可以當(dāng)作縮口毛坯，參照圖1分析可知，制件的口部需要保持平齊，而縮口在結(jié)束時需要保持良好的形狀。此時，可以通過頂出器臺階的部分而對口部進行整形，從而使得沖壓所形成的制件口部能達到平齊要求。

1 分析縮口工藝的計算情況

1.1 氣瓶縮口的系數(shù)計算分析

在計算過程中，針對氣瓶縮口計算需要重點掌握好氣瓶的縮口系數(shù)。在本次計算中，用系數(shù)K表示縮口氣瓶的極限。但是在實際計算過程中，極限縮口的系數(shù)大小和氣瓶的材料、性質(zhì)、坯料表面的質(zhì)量、材料的厚度以及縮口模具實際的形狀等具有十分密切的關(guān)系，因此，在計算氣瓶縮口中，就要掌握好這些信息。

通過上表對縮口所使用的各種材料情況進行總結(jié)可知，如果氣瓶中的制件縮口系數(shù)較小時，則可以有效控制縮口的系數(shù)，并使制件中各個縮道滿足一定的要求，使氣瓶中的縮口能在制作過程中更好地體現(xiàn)科學(xué)性。由于在各個不同的多道縮中，尤為重要的是制作工序中的第一道工序，可以運用低于平均系數(shù)的K值，一般情況下可以小于10%，而對于縮口系數(shù)，在后面的工序中則需要保證每道工序都不低于平均值。然而，可以接受的縮口范圍以及系數(shù)情況為5%～10%.因此，在本次研究中可知，已知氣瓶的高度d大約是34 mm，而d0大約為49 mm。

由式（1）可得出K=0.69.在本次研究中，制件所包含的底部其縮口件可以通過外在支撐的情況而對模具的結(jié)構(gòu)、形式進行控制。而根據(jù)平均縮口所得到的系數(shù)分析，K=0.55～0.60，因此，在實際制作過程中，需要一次性形成縮口。

1.2 縮口前對毛坯高度的計算情況

根據(jù)圖1可知，在處理過程中，需要充分保證縮口之前的毛坯高度（h0）處于一個科學(xué)的定位中。因此，在本次計算中可以得到的毛坯高度的實際值大約是84 mm，詳細情況如下：

2 分析氣瓶的工序設(shè)計情況

在氣瓶的制作過程中，設(shè)計該制件就要掌握好工序圖。應(yīng)做好計算工作，由于在制作過程中氣瓶的縮口情況是通過毛坯計算的，而制件中的縮口情況則不等同于實際制作情況，因此，在制作過程中要保證毛坯尺寸中的圓筒形為空心件；在縮口15處，其毛坯尺寸不會再次拉伸，一般只對圓筒形件中的毛坯進行計算，而在最后的環(huán)節(jié)中才可以準(zhǔn)確地掌握各工序所需要的拉升系數(shù)、拉伸直徑和高度等。

3 縮口模具的設(shè)計和制造過程

3.1 縮口模具的設(shè)計情況

3.1.1 模具的結(jié)構(gòu)特點

本模具主要包括的結(jié)構(gòu)大致可以分為兩個不同的部分，一般情況可以將其視為上、下兩部分。在模具上方，主要由模座、上墊板、推桿和模柄組成，還包括帶內(nèi)芯子的頂出器和縮口凹模零件；下模部分主要包括外支撐套、底板、墊柱、頂板、下模座、橡膠和螺桿等。具體如圖2所示。

3.1.2 上模部分縮口情況分析

由于氣瓶中的凹模與上模座之間主要采用的是銷釘定位，而在螺釘緊固的情況下，下模部分中各個不同的墊柱可發(fā)揮良好的穩(wěn)固作用，應(yīng)設(shè)計直徑為130 mm，深度為5 mm。此外，兩套夾柱之間大約有25 mm的空間進行導(dǎo)柱滑動、導(dǎo)向定位。

3.1.3 掌握整個縮口的制作過程

縮口在氣瓶制作過程中主要發(fā)揮支撐和定位的作用，可以采用良好的外支撐套進行定位。根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計情況分析，支撐定位一般是設(shè)計具有滑動性的支撐，因此，在縮口之前，則需要掌握好力度。此時，可以運用橡膠把外支撐套扎緊，從而使坯件在放入之后更好地支撐外撐套和上平面。這樣做的目的在于除了可充分確?？s口中的坯件外形，還可以起到良好的支撐作用，從而保證縮口的質(zhì)量。

3.1.4 縮口結(jié)束

氣瓶結(jié)構(gòu)處于縮口結(jié)束時，則可以通過帶內(nèi)芯子起搭配良好的頂出作用，使臺階處于良好的平面上。此時，縮口可以在底部保持良好的平整性，不會因縮口的尺寸而發(fā)生鐓壓的情況，這能更好地提升制件質(zhì)量，也保證了口部外徑的尺寸滿足要求。

3.2 分析模具的工作過程

當(dāng)氣瓶在工作中，需要對前一工序所涉及的部件進行支撐。此時，可以通過外支撐套和墊柱支撐。在上模下行中，應(yīng)保證良好的穩(wěn)定性，外支撐套可以在上平面中緊貼縮口凹模，而在下平面上則能發(fā)揮縮口凹模的作用，使坯件可以實現(xiàn)良好的縮口。斜面縮口結(jié)束時，可以通過上模繼續(xù)下行，使帶內(nèi)芯子可以在頂出器的作用下提升縮口的質(zhì)量，并在帶內(nèi)芯子與縮口凹模之間保持良好的流動性。此時，可以形成直徑35 mm，高5 mm的筒形。縮口結(jié)束時，需要具有良好的平整度，一方面可保證縮口的口部有良好的尺寸，另一方面則能提升縮口的質(zhì)量。因此，在實際制件過程中，應(yīng)較好地使用縮口凹模，并在外支撐套和橡膠的頂力下復(fù)位。

4 結(jié)束語

通過對氣瓶中結(jié)構(gòu)外支撐套的分析可知，運用滑動的方式可幫助氣瓶有效頂出，在坯件部分則可以使用7個外支撐套對平面進行固定。這樣做的主要目的是保證整個氣瓶縮口處形成良好的支撐，保證氣瓶縮口不發(fā)生變形或出現(xiàn)任何質(zhì)量問題。本文中所設(shè)計的結(jié)構(gòu)主要針對縮口結(jié)束部位，運用不同的帶內(nèi)芯子可以使氣瓶的臺階平面保持良好的平衡，并能保證縮口的位置和表面整平，從而使制件口部的外徑尺寸和端面平整度滿足質(zhì)量要求。

參考文獻

[1]袁東紅，汪云，幸福堂，等.高壓空氣吹除壓載水艙的關(guān)鍵技術(shù)仿真[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報，2014，36（04）.

[2]劉志炎.出租車CNG氣瓶安裝監(jiān)檢中的相關(guān)問題[J].中國特種設(shè)備安全，2015，31（02）.

[3]肖東.CNG加氣站安全隱患及其技術(shù)評價[J].節(jié)能，2016，35（03）.

〔編輯：張思楠〕