水池拉深成形工藝及模具設(shè)計

水池拉深成形工藝及模具設(shè)計摘要：分析了散熱器上水池的成形工藝，確定了成形工藝參數(shù)，敘述了成形模具結(jié)構(gòu)及工作原理，表明高臺階差、非對稱異形盒件可以一次成形。關(guān)鍵詞：散熱器；上水池；成形工藝參數(shù)；模具結(jié)構(gòu)；工作原理；高臺階差；非對稱異形盒件0引言

圖1上水池是我公司為奧拓汽車開發(fā)的散熱器主要零件，該零件要求外觀無拉深成形缺陷，材料為H68

M

0.5

GB253281，零件尺寸為3520-0.3×480-0.3×43。側(cè)壁有14條加強筋，成形臺階高度為7、14、43，高度差較大，且左、右不對稱。1成形工藝分析1.1零件工藝分析

從圖1可以看出，該零件經(jīng)過成形、切邊、打凸包、沖孔、翻邊等多道工序加工而成。

零件表面不允許有褶皺、凹陷、裂痕、拉傷、擦傷，加強筋與各段連接圓弧清晰、光滑，各面之間要平滑過渡。由圖1知，該零件長寬比

350/46=7.6高度比

7：7：29高寬比

43/46=0.93相對圓角半徑

10/46=0.22

該零件屬于大圓角、高臺階差、非對稱異形盒件，在盒形件不同拉深情況的分區(qū)圖中的Ic區(qū)域。就一般簡單形狀的高盒形件，在Ic區(qū)域都要經(jīng)過多次拉深才能成形。而且該零件前、后側(cè)壁的成形已不再是簡單的高盒形件側(cè)壁的彎曲成形。在R17.5向左至R8處、22°向右至R8處（即M至N處）、14條加強筋區(qū)域段的側(cè)壁有突變現(xiàn)象，靠R17.5、R8、220等尺寸平滑過渡。該區(qū)域段最容易成危險斷面。如處理不當，該區(qū)域段就會出現(xiàn)成形失穩(wěn)。在拉深成形過程中，各處材料流動速度不一樣；應(yīng)力分布復(fù)雜，該零件一次成形更加困難。但由于材料厚度只有0.5,零件形狀復(fù)雜，多次拉深又不利于成形。

我們從材料的成形性能方面分析，改進拉深工藝可以增加一次成形的成形極限。為使拉深順利成形，降低最大拉應(yīng)力，進一步減少材料的拉深系數(shù)，設(shè)法降低材料變形區(qū)的變形抗力和材料在拉深凹模圓角處的彎曲抵抗力，改善拉深條件，減少磨擦損耗，讓壓邊力在拉深過程中變?yōu)榭烧{(diào)，材料在拉深成形過程中，與拉深凹模成形各面貼合并包住拉深凸模，有利于增加輔助成形；采用專用的機床設(shè)備和給予適當?shù)臐櫥瑒櫥?。這樣就增加了材料一次成形的可能性。1.2成形設(shè)備的選擇

根據(jù)以上零件工零件工藝分析，結(jié)合公司設(shè)備狀況，成形工序的設(shè)備選擇雙動拉深壓力機。拉深成形時，毛坯料流動較為緩慢，壓邊力可調(diào)整，能有效地控制金屬流動，且接觸沖擊小，拉深速度能滿足拉深變形要求，從而保證成形零件質(zhì)量。1.3拉深筋的設(shè)置區(qū)域

眾所周知，材料變形流動是一個連續(xù)的過程，材料總是沿著阻力最小的方向流動，從圖1可知，該零件在R17.5向左至R8處，M處至N處的毛坯料比R17.5至M處的毛坯料要小得多，各加強筋處成形時毛坯料的進入也要進行控制。如果僅靠壓邊圈壓料，遠遠不能滿足毛坯料在成形過程中的合理流動，在上述區(qū)域段設(shè)置了不同長度的拉深筋，從而改變金屬的流動速度，防止更多的毛坯料流入拉深凹模。2成形工藝參數(shù)的確定2.1

毛坯尺寸的確定盡管該零件在上部（主視圖中）成形，左右不對稱，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但從零件整體形狀及下部（主視圖中）標注尺寸來看，仍可以看作為一般長盒形件成形。由圖1可知：r底=2，r=10，H=43，A=350，B=46，H/B=0.93毛坯直徑通過計算：D=107毛坯長度L=D+A-B=411毛坯寬度該零件毛坯尺寸為：411X121

R=D/2=53.52.2

零件相對高度判斷H/B=43/46=0.93；r/B=10/46=0.22；t/D×100=0.47;查資料[3]得[H/B1]=0.8~0.85該零件材料為H68

M

0.5查資料[1]7-13得

δ10=40%查資料[3]中[H/B1]僅對08#、10#鋼而言，相應(yīng)查資料[1]7-13得δ10為32%、29%。H/B和[H/B1]非常接近，一次成形的可能性極大。2.3模具間隙的確定

根據(jù)1.1和2.2分析，零件一次成形的可能性極大，因此該次成形按零件最終成形設(shè)計，成形后的零件只需進行切邊等其它工序，不需整形。為保證符合產(chǎn)品要求，模具間隙設(shè)計時以凹模為基準。間隙太大會造成零件起皺，間隙太小會造成零件表面擦傷，甚至拉裂、拉破而報廢零件。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，模具間隙：直壁處為1.1t，四個圓角處為1.2t，各加強筋處為1.15t。2.4拉深筋的尺寸確定

該零件加工成敗的關(guān)鍵是能否一次順利成形。所以，成形時必須有效地控制材料的流動，防止拉深成形過程中上述區(qū)段的毛坯料流入拉深凹模過多或不足，造成成形失敗。為滿足上述要求，成形時要求毛坯周邊的不同區(qū)域段施加不同的壓邊力，將毛坯邊緣料壓緊，以使不同變形區(qū)域段得到不同的金屬流動阻力。零件在拉深成形時，R17.5向左至R8處和M至N處，縱向壓縮和橫向拉伸同時存在，只有設(shè)置拉深筋，增加拉應(yīng)力和減少壓應(yīng)力，才能使金屬合理流動，零件成形變得容易。

R17.5向左至R8、M至N處區(qū)域段設(shè)置長度不同的拉深筋，與壓邊圈的連接方式為螺釘聯(lián)接，拉深筋離凹?？谶吘酁?0，露出高度為5，長度方向尺寸略，其余尺寸見圖2。圖22.5凹模圓角半徑

凹模圓角半徑，R凹設(shè)計太大，金屬流動變形阻力小，相對減少了壓邊面積，零件成形容易起皺，R凹設(shè)計太小，金屬流動阻力增大，零件容易拉傷、拉裂甚至拉破，零件成形難度加大，根據(jù)圖1及材料H68，查資料[1]得σb=294mpa，本設(shè)計取R凹=2，試模驗證效果理想。3模具設(shè)計3.1

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具凹模采用整體式，用Cr12材料，HRC58~60。成形板和成形凸模采用分塊螺釘聯(lián)接形式，便于修模和調(diào)試，拉深成形凸模成形部分用T10A材料，HRC50~55，用墊板與上模板聯(lián)接。壓邊圈用45#，HRC45~48。

該模具主要由拉深凸模12、拉深凹模2和5個成形板（5、7、14、15、20）、3個成形凸模（6、8、16）、壓邊圈1、推板19等組成，見圖3。1.壓邊圈

2.拉伸凹模

3.內(nèi)六角螺釘

4.銷釘

5.成形板I

6.成形凸模I

7.成形板

8.成形凸模Π

9.內(nèi)六角螺釘

10.上模板

11.上墊板

12.拉伸凸模

13.下模板

14.成形板

15.成形板16.成形凸模

17.內(nèi)六角螺釘

18.推桿

19.推板

20.成形板V

21.下墊板

22.內(nèi)六角螺釘23.銷釘圖33.2

模具工作原理

模具安裝在雙動壓力機上，壓邊圈1安裝在外滑塊上，上模板10安裝在內(nèi)滑塊上。（1）當外滑塊向下運動時，壓邊圈1在外滑塊的作用下，提前10°~15°壓住了拉深凹模2上的坯料。（2）推板19在推桿18的作用下向下運行。（3）內(nèi)滑塊向下運動，拉深凸模12在內(nèi)滑塊的作用下，開始均勻速度的拉深。（4）拉深結(jié)束時，拉深凸模12在內(nèi)滑塊的作用下，下行到下死點，毛坯在拉深凹模2，成形板5、7、14、15、20和成形凸模6、8、16，拉深凸模12的共同作用下成形。（5）當內(nèi)滑塊下行到下死點后，內(nèi)滑塊比外滑塊提前10°~15°回程，拉深凸模12上升，壓邊圈1繼續(xù)壓住毛坯周邊，推板19處于最小位置。（6）當內(nèi)滑塊回程距離約等于成形零件高度時，推板19在推桿18的作用下才開始將零件頂出拉深凹模2。（7）當內(nèi)滑塊回到上死點時，外滑塊已經(jīng)越過自己的上死點而向下走了一段距離，保證外滑塊在下次工作行程時壓邊圈1提前壓住毛坯。4潤滑劑的選擇

由于