談盒形件的拉深

1、職稱參評論文級別：工具鉗工一級實習(xí)指導(dǎo)教師（轉(zhuǎn)系列）談盒形件的拉深姓名：陳偉單位：云南省工業(yè)高級技工學(xué)校日期：2010年6月13日談 盒 形件的拉深陳偉（云南省工業(yè)高級技工學(xué)校技訓(xùn)中心）摘要：拉深盒形件時，在轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生裂紋，凸沿處容易起皺。本文試從模具的設(shè)計制造、安裝，材料的性能與下料形狀等方面探討其原因和解決辦法，摸索盒形件的拉深規(guī)律。關(guān)鍵詞：模具 拉深 裂紋 起皺1、 前言曾設(shè)計并安裝調(diào)試過幾套盒形零件的拉深模具，其中一套一汽紅塔輕卡車用膨脹水箱本體零件的拉深模較為典型。該模具為有壓邊裝置一次成型拉深模。在試模時，沖壓質(zhì)量不穩(wěn)定，有20%的拉深件在轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)裂紋，另絕大部分在凸沿的一側(cè)出

2、現(xiàn)細微皺紋。分析原因可能是壓邊力過大、凸凹模間隙不合適、凸凹模光潔度不夠、拉深深度過深、模具結(jié)構(gòu)不合理、模具制造精度不夠等。通過逐一分析檢查，采取一些措施后解決了問題，拉深件的質(zhì)量得到了保證?，F(xiàn)將有關(guān)原因和問題解決的措施寫出來，以供參考。2、拉深件該零件為兩對角帶斜角的盒形件，其與另一零件（水箱上蓋）對接滾焊后成為密封的盛水容器。因此沖壓件絕對不能有裂紋和皺紋，否則將嚴重影響焊接質(zhì)量和密封性而產(chǎn)生廢品，但零件的尺寸精度要求不高，因此沖壓工藝與模具要重點考慮產(chǎn)品的形狀要求及變薄、裂紋、起皺情況。零件圖及技術(shù)要求如圖1，該零件為有凸緣的拉深件，凸緣寬度50mm，拉深深度60mm。拉深較淺，據(jù)經(jīng)驗和

3、計算判斷可一次拉出。但零件共有六個內(nèi)圓角，同時底部有5mm深的加強筋，變形具有一定的復(fù)雜性，模具設(shè)計制造、安裝調(diào)試和使用要充分考慮各種影響因素。技術(shù)要求：1、材料為08F，厚度1mm；2、不允許有裂紋、毛刺、皺紋；3、拉深后最薄處不小于0.6mm;圖1 本體零件圖3、模具該零件為有凸緣的盒形件，總體形狀不算復(fù)雜，尺寸要求也不算高。根據(jù)零件的尺寸和沖壓力大小，壓力機采用160T氣動單動壓力機。模具設(shè)計制造主要考慮：模具壓邊裝置和壓邊力的大小，沖壓次數(shù)，脫料方式及定位辦法。經(jīng)過計算相對深度，考慮定位和脫料后，模具設(shè)計為單動壓力機用后置導(dǎo)柱有壓邊裝置的首次拉深模。模具基本結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖。工作時材料放

4、置在壓料圈9上，壓料圈上設(shè)有可調(diào)定位裝置。凹模6在上，凸模15在下，凹模落下壓在材料上，壓料圈在壓力作用下下移，材料被凸模頂入凹模。到達要求拉深深度后凹模繼續(xù)下移4mm壓出底部加強筋，隨后凹模上行頂桿1推動推料板5推出工件。如果工件在下套在凸模上，則由壓料圈9向上彈出。圖2 本體拉深模1、頂桿 2、模柄 3、上模板 4、墊板 5、推料板 6凹模 7、導(dǎo)套8、導(dǎo)柱 9壓料圈 10、下模板 11、推桿 12、擋板A 13彈性橡膠 14擋板B 15、凸模16、拉桿 17螺母（注：圖中未畫出連接螺栓、定位機構(gòu)和圓柱銷）4、原因分析拉深件起皺的主要原因是壓料力太小 ,對無凸緣的制品口部起皺的原因還有凹模

5、圓角過大、間隙過大,最后變形的材料未被壓住,形成的少量皺紋因間隙過大不能整平。拉深件拉裂的主要原因有拉深深度大于材料極限，壓料力太大，材料性能規(guī)格不符合要求，材料表面不清潔，凹模圓角太小或間隙太小等，確認原因后就可采取相應(yīng)的對策。該模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，結(jié)合以往沖壓類似零件的經(jīng)驗和查閱有關(guān)手冊，可以判斷模具基本結(jié)構(gòu)是合理的?，F(xiàn)著重從以下方面進行分析。4.1核算沖壓深度及拉深次數(shù)盒形件的拉深變形較為復(fù)雜，既有彎曲變形，又有拉深變形。特別是轉(zhuǎn)角處受力較大，容易拉長變薄，甚至出現(xiàn)裂紋。按照轉(zhuǎn)角處計算最大拉深深度和拉深次數(shù)。相對拉深深度H/r=60/12=5，相對圓角半徑r/B=12/1800.07

6、，通過經(jīng)驗判斷和查閱有關(guān)資料，可以確認本零件只需一套模具一次拉深即可滿足本工序拉深要求。另從試沖零件的基本情況看，模具的基本結(jié)構(gòu)是合理的，產(chǎn)生問題的主要原因可能在于模具的制造安裝精度和使用不規(guī)范。4.2檢查凸凹模間隙與表面粗糙度實際測得凸凹模單邊間隙為0.961.10，局部間隙偏小，增加材料流動阻力；凸凹模及壓邊圈工作部分表面粗糙度Ra0.81.6,部分區(qū)域不夠光滑，也導(dǎo)致拉深時材料流動阻力較大。這樣很可能就因為材料流動不暢而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。43凸凹模最小圓角半徑（Ra）及坯料 根據(jù)經(jīng)驗公式Ra=0.8（式中B為坯料寬度，b為盒形件寬度）和初始下料寬度計算得Ra12,而零件圖要求為R10，略小

7、，但根據(jù)圖紙要求已不可更改。但根據(jù)試沖切邊后的形狀尺寸可看出坯料面積過大。面積增大一方面增加了壓邊力和材料流動阻力，也可能導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。另一方面導(dǎo)致允許的凸凹模最小圓角半徑過大，通過減小坯料寬度B就可達到減小計算得到的允許最小凸凹模圓角半徑。另經(jīng)過原材料經(jīng)過力學(xué)性能試驗，各項性能指標符合規(guī)定要求，排除了材料不合格因素。此外材料和模具工作面干燥，沒有潤滑也是導(dǎo)致材料流動和滑移困難不可忽視的原因。44起皺原因拉深件起皺的主要原因是壓料力太小 ,對無凸緣的制品口部起皺的原因還有凹模圓角過大、間隙過大,最后變形的材料未被壓住,形成的少量皺紋因間隙過大不能整平。解決起皺的措施是增大壓料力,但壓料力增大過

8、多又會導(dǎo)致制品拉裂 。當(dāng)增大壓料力不能解決起皺時仔細觀察零件，發(fā)現(xiàn)僅一邊出現(xiàn)皺紋，而且皺紋較淺，可以判斷總體壓邊力是足夠的，僅局部壓邊力不夠。經(jīng)過檢查，推桿長度加工不標準，導(dǎo)致壓邊圈歪斜，壓邊力不均勻，形成局部壓邊力過大，而另一側(cè)壓力偏小導(dǎo)致產(chǎn)生皺紋和拉裂。5解決措施根據(jù)以上分析，重點增加材料流動的流暢性和減小允許最小圓角半徑和保證壓邊力均勻的角度出發(fā)提出以下改進措施：（1）修整加大凸凹模間隙到1.101.15mm，并用塞尺仔細檢查，保證間隙均勻；（2）通過試沖把坯料尺寸減到最小，同時把坯料轉(zhuǎn)角處多余的料切除。把坯料下為圖3所示形狀尺寸，從而減小壓料面積和摩擦阻力；（3）返修推桿，重新安裝調(diào)整

9、模具，保證壓邊圈與凹模下平面平行，保證壓邊力均勻。同時在彈性橡膠上逐次打孔，減小壓邊力致剛好能夠壓平凸沿不起皺；（4）沖壓時擦干凈材料并在材料上和凹模?？诘慕佑|處均勻地涂機油作為潤滑劑；（5）用油石修整壓邊圈和凹模?？冢贡砻娲植诙戎敌∮赗a0.8；（6）安裝模具時注意位置的準確到位，特別是防止出現(xiàn)歪斜情況；（7）在上述措施的基礎(chǔ)上嚴格模具的檢查和維護保養(yǎng)制度，生產(chǎn)前檢查模具情況，沖壓過程中實行首件、中間和末件檢驗。圖3 下料圖6、結(jié)果通過采取以上措施，沖后的零件消除了裂紋和起皺現(xiàn)象，經(jīng)檢驗其它各項也達到了圖紙要求，有效杜絕了成批廢品的常生，滿足了生產(chǎn)要求。7、結(jié)論盒形件是由直邊和圓角兩部分組

10、成的一個整體，拉深時直邊部分類似彎形，而圓角部分類似圓筒形拉伸。但兩部分相互影響，變形相對復(fù)雜，在設(shè)計制造和安裝使用時需要考慮的因素較多。以下幾點應(yīng)充分考慮。（1）凸凹模之間的間隙不宜過小，一般應(yīng)大于材料的厚度，根據(jù)零件圖紙和技術(shù)要求可取材料厚度的1.051.15倍；（2）拉伸極限要按圓角部分計算；（3）凸凹模，特別是凹模?？趫A角半徑要合適，既不能太大也不能太小，太大容易起皺，太小容易拉裂；（4）坯料尺寸在滿足工序要求的前提下應(yīng)盡可能小，且四周圓滑過渡；（5）凸凹模工作部分及壓邊圈的表面粗糙度值應(yīng)小，一般應(yīng)小于Ra0.8。8、結(jié)束語 盒形件的拉深除了參考有關(guān)資料嚴格計算工藝參數(shù)外，要特別注意模具的制造安裝精度，多次反復(fù)調(diào)整，才能成功。同時需要在實踐中不斷總結(jié)和探索，不斷掌握其內(nèi)在的規(guī)律，增加成功的幾率，節(jié)約生產(chǎn)時間和生產(chǎn)成本。參考資料1張鼎承主編模具設(shè)計手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1999；2