液壓控制的雙凸模拉深工藝與模具設(shè)計

張港 梁琛 吳國楠 艾琳璟

【摘 要】模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。拉深更是沖壓基本工序之一，受工件復(fù)雜程度及材料拉深性能等限制，復(fù)雜拉深件往往經(jīng)過多道拉深工序才能完成。這樣既增加了模具制作成本，又降低了工件的定位精度。本文在分析復(fù)雜拉伸件工藝特點的基礎(chǔ)上設(shè)計出一種可以同時在一套模具的同一工位上完成兩次正拉深的模具結(jié)構(gòu)，采用液壓系統(tǒng)進行控制。

【關(guān)鍵詞】拉深；工藝；模具

一、前言

拉深工藝作為沖壓基本工序之一，在整體模具行業(yè)內(nèi)屬于應(yīng)用最為廣泛的工藝之一。常見的小型復(fù)雜拉深件，需要多次拉深生產(chǎn)時，往往在一套多工序的級進模中完成。但市面上不乏一些大型拉深件的需求，常見的生產(chǎn)工藝往往是在多套單工序拉深模具中完成拉深，不僅工藝過程繁瑣，模具成本高昂，也大大降低了坯料在重新定位時的精度。對常見的幾種拉深工藝反復(fù)論證，本文將闡述一種結(jié)合液壓控制的雙凸模拉深工藝，可大大降低模具成本，提高工件尺寸精度。

二、拉深工藝特性

拉深的加工方法是將平板毛坯拉利用拉伸模拉深成各種開口的空心件，或?qū)⒁呀?jīng)經(jīng)過一次拉深的筒形毛坯拉伸成其他形狀空心件。拉深也成為拉延。其變形過程是：將坯料放置在具有間隙的凸凹模之間，隨凸模的下行平板坯料被拉入間隙中形成直壁，繼續(xù)拉深至毛坯全部進入凸凹模間隙拉深完成，坯料與凸模接觸的底面變成筒形件的底面。與沖裁工序相比，拉深模具不應(yīng)有鋒利的刃口，應(yīng)保證坯料順利的進入凸凹模間隙，凸凹模間隙理論應(yīng)大于毛坯厚度。

后續(xù)拉深所用的坯料與首次不同，是筒形件而不是平面坯料，拉深時力學(xué)性能及毛坯壁厚都不均勻；拉深時所用材料的硬化及厚度增加都是沿著筒的高度方向，所以拉伸力在整個拉深過程中都在增加，直到拉深結(jié)束才降為零；后續(xù)拉深時，由于材料已經(jīng)產(chǎn)生冷作硬化，加上零件發(fā)生復(fù)雜的拉深變形，所以他的極限拉深系數(shù)要比首次拉深大得多。

三、模具方案規(guī)劃

液壓控制的雙凸模拉深工藝與模具設(shè)計，包括上模部分、下模部分和液壓控制系統(tǒng)，上模部分包括有的組件有第一次拉深外凸模、第二次拉深內(nèi)凸模、液壓缸體、彈簧、凸模固定板、行程撞塊，下模部分包括壓邊圈、固定板、第一次拉深凹模、第二次拉深凹模、下模座、導(dǎo)柱，液壓控制系統(tǒng)部分包括二位二通電磁換向閥、溢流閥、單向閥和油箱。與液壓缸一體的外凸模為管狀件，其可以再液壓缸內(nèi)滑動，內(nèi)凸模與缸體固定嵌于管狀外凸模內(nèi)。模具下行時外凸模由液壓提供所鎖緊力以至于不會相對于缸體相對移動，第一次拉深完成時外凸模停止下行并充當(dāng)壓邊圈提供第二次拉深的壓邊力。凸模上行時，彈簧為外凸模提供回程力，最終達到拉深前狀態(tài)。

四、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

如附圖1所示，液壓控制的雙凸模拉深工藝與模具設(shè)計，包括上模部分、下模部分和液壓控制系統(tǒng)，上模部分包括有的組件有第一次拉深外凸模、第二次拉深內(nèi)凸模、液壓缸體、彈簧、凸模固定板、行程撞塊，下模部分包括壓邊圈、固定板、第一次拉深凹模、第二次拉深凹模、下模座、導(dǎo)柱，液壓控制系統(tǒng)部分包括二位二通電磁換向閥、溢流閥、單向閥和油箱。具體操作可分為三個階段來完成。

開模階段：如附圖1所示，此時上模部分處于開模狀態(tài)，行程撞塊與二位二通電磁閥有一定距離，所以換向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓缸內(nèi)油壓充沛使得外凸模處于鎖死狀態(tài)，與內(nèi)凸一同形成第一次拉深凸模，準(zhǔn)備第一次拉深。

第一次拉深階段：上模整體下行，外凸模與整體上模相對靜止，與內(nèi)凸模一起準(zhǔn)備第一次深，坯料在壓扁圈與第一次拉深凸模的作用下進入第一次拉深凹模中，當(dāng)?shù)谝淮卫钔瓿蓵r行程撞塊觸發(fā)電磁閥，此刻液壓缸內(nèi)的油通過二位二通換向閥回流，經(jīng)溢流閥流入油箱。壓力減小，外凸模停止下行，充當(dāng)壓邊圈準(zhǔn)備第二次拉深階段。

第二次拉深階段：撞塊與換向閥保持接觸，使液壓缸內(nèi)部的油通過溢流閥繼續(xù)回流油箱，使外凸模不再隨著上模組件繼續(xù)下行，但可以提供足夠的壓邊力，內(nèi)凸模繼續(xù)下行，在小筒拉深凹模中完成第二次拉深。第二次拉深結(jié)束后，凸模上行，外凸模在彈簧的彈性回復(fù)作用下回復(fù)為拉深前的狀態(tài)，油箱中的油通過單向閥流回液壓缸內(nèi)部，直到行程開關(guān)撞塊與電磁閥脫離接觸，電磁閥斷開，液壓缸內(nèi)部的油重新回到封閉狀態(tài)，等待下一個拉深循環(huán)。

五、結(jié)語

（1）根據(jù)拉深工藝特性，分析其成形方法，同時，考慮到零件生產(chǎn)精度的提高以及制造成本的降低的基礎(chǔ)上，制定了優(yōu)化的拉深工藝方案，由此設(shè)計了雙凸模拉深復(fù)合模。

（2）模具數(shù)量少，可減小零件制造周期、提高設(shè)備以及材料利用率，適合較大批量的生產(chǎn)，顯著提高生產(chǎn)效率，降低零件制造成本，有利于經(jīng)濟效益的提高。

【參考文獻】

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