拉深件設(shè)計(jì)中提高鋅基合金模壽命的探討.doc

拉深件設(shè)計(jì)中提高鋅基合金模壽命的探討摘要：敘述汽車發(fā)動機(jī)罩成形中拉深件設(shè)計(jì)時(shí)，為提高鋅基合金模壽命所采取的具體措施。 關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機(jī)罩；拉深件；模具壽命；均勻塑性流動 鋅基合金模具拉深，適合小批量生產(chǎn)。利用合金材料自潤滑性，拉深的工件表面質(zhì)量高。另外，合金材料較軟，在拉深過程中由于坯料的壓力會產(chǎn)生微量的塑性變形，從而凸、凹模獲得最佳間隙值，但模具壽命較低。本文以典型汽車外覆蓋件發(fā)動機(jī)罩為例，說明為提高模具壽命，在拉深件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的 問題 。 中國論文聯(lián)盟一、產(chǎn)品與成形工藝 某廠生產(chǎn)的汽車發(fā)動機(jī)罩(圖1)為典型的汽車外覆蓋件。產(chǎn)品材料：08Z，料厚：1.00.07。 圖1發(fā)動機(jī)罩產(chǎn)品要求表面質(zhì)量好，不允許有波紋、拉痕、擦傷等缺陷，剛性好，棱線清晰，保證內(nèi)型尺寸。 因小批量生產(chǎn)，故其成形工藝除產(chǎn)品主體形狀用模具在液壓機(jī)上拉深成形外，其它修邊、翻邊等工序均由人工加工。 二、鋅基合金模具壽命 分析 為降低產(chǎn)品成本，獲得較好的表面質(zhì)量，采用鋅基合金模具拉深，模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。但是鋅基合金材料較軟，僅表面有一層較硬層(硬度為HB100115)，故模具壽命較低。據(jù)該廠情況看，拉深不復(fù)雜的沖件，坯料為08鋼、料厚為1.0mm，凹模圓角半徑Rd5mm，其模具壽命僅600件。如何提高鋅基合金拉深模的壽命，在拉深件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取什么具體措施，是本課題 研究 的 內(nèi)容 之一。 圖2拉深模 1.凹模2.凸模3.壓邊圈4.導(dǎo)板調(diào)查分析本廠生產(chǎn)情況可見，鋅基合金拉深模壽命較低的主要原因是模具的工作表面(凸表面，壓邊面和凹模圓角部分)產(chǎn)生磨損和拉傷所致。 1.模具磨損 模具工作表面的磨損主要產(chǎn)生于兩種情況： (1)坯料成形時(shí)產(chǎn)生必要的塑性流動對模具工作表面的磨損。 為實(shí)現(xiàn)拉深成形，坯料產(chǎn)生必要的塑性流動，沿壓邊面經(jīng)過凹模圓角處流入凹模。由于坯料的塑性流動，坯料和壓邊面之間以及坯料和凹模圓角之間產(chǎn)生摩擦而引起模具磨損。這種磨損是不可避免的，但應(yīng)設(shè)法減小?？赏ㄟ^以下兩個(gè)方面減少磨損： 1)在拉深件設(shè)計(jì)時(shí)，采取措施減小坯料向凹模內(nèi)塑性流動的阻力 a.選用較大凹模圓角半徑。例如拉深08鋼，料厚t1.0mm時(shí)，凹模圓角半徑Rd10t。 b.壓邊面采用正向傾斜的型式(圖3)，這有利壓邊面材料向凹模內(nèi)流動。 圖3 1.凸模2.壓邊圈3.凹模c.拉深件側(cè)壁部設(shè)計(jì)成傾斜的型式(圖4)，這使凸模和凹模之間的間隙在拉深開始時(shí)較大，逐漸減小，直到拉深終結(jié)時(shí)才形成。這才有利于壓邊面材料向凹模內(nèi)流動。 圖4 1.凸模2.壓邊圈3.凹模d.減小拉深深度，亦可使壓邊面材料容易向凹模內(nèi)流動。 2)保證坯料壓邊面沿凹模周邊各處材料向凹模內(nèi)流動盡量均勻。 在拉深過程中，壓邊面相鄰區(qū)坯料向凹模內(nèi)流動應(yīng)沒有突變。不均勻的塑性流動會導(dǎo)致凹模圓角部分局部磨損過大而減少整個(gè)凹模的壽命。生產(chǎn)中拉深圓筒件的凹模壽命比拉深盒形件(非軸對稱件)的凹模壽命高，就是因?yàn)槔罘禽S對稱件時(shí)，材料向凹模圓角內(nèi)流動不均勻，導(dǎo)致局部磨損過大。為保證壓邊面材料向凹模內(nèi)流動的均勻性，可采取以下措施： a.改變凹模圓角半徑。覆蓋件拉深，其整個(gè)凹模的圓角半徑各處是不同的，應(yīng)根據(jù)拉深件的形狀作合理設(shè)計(jì)。在壓邊面坯料容易流入凹模處的凹模圓角半徑應(yīng)小于壓邊面坯料難于流入凹模處的凹模圓角半徑。不同的凹模圓角半徑也可以通過模具試沖時(shí)得到。 b.壓邊面上布置拉深筋。布置和調(diào)整拉深筋是最有效的控制壓邊面坯料向凹模內(nèi)流動的 方法 ?？裳乩罴苓叢贾靡蝗φ?。在直邊處和內(nèi)凹曲邊處布置短筋，使這部分壓邊面材料向凹模內(nèi)流動減慢。 (2)拉深過程中坯料沿凸模表面產(chǎn)生相對竄動，而使凸模表面磨損。 坯料沿凸模表面產(chǎn)生相對凸模的竄動是拉深成形不需要的，應(yīng)避免產(chǎn)生。拉深過程中，坯料應(yīng)緊貼在凸模表面隨凸模一同運(yùn)動。產(chǎn)生這種竄動的原因是坯料壓邊面相對部分向凹模內(nèi)進(jìn)料速度不一致。拉深件設(shè)計(jì)時(shí)，可采取以下措施來避免坯料相對凸模竄動： 1)壓邊面設(shè)計(jì)應(yīng)使拉深凸模頂部與坯料大面積接觸，為此拉深件壓邊面設(shè)計(jì)應(yīng)平行拉深件的底部(圖5)。 圖5 1.壓邊面2.修邊線2)壓邊面設(shè)計(jì)應(yīng)使拉深凸模與坯料接觸面在坯料中間(圖6)。 圖6 1.凹模2.凸模3.壓邊圈3)采用拉深筋調(diào)整壓邊面相對部分的進(jìn)料速度。在拉深件淺的一邊或拉深件底部圓角大的一邊布置短拉深筋(圖7)。 圖74)拉深件淺的一邊，其凹模圓角半徑取小值，以增大拉深阻力，減小相應(yīng)部分壓邊面坯料向凹模內(nèi)流動速度。 5)拉深件設(shè)計(jì)應(yīng)各處拉深深度一致。拉深深度差異愈大，拉深時(shí)坯料竄動的可能性愈大。 2.模具拉傷 鋅基合金模具工作面容易拉傷產(chǎn)生拉痕，這是因?yàn)楹辖鸩牧蟽H表面有一層硬層，一旦表面某部分硬層磨損內(nèi)部較軟材料暴露出來，磨損將加劇形成拉痕。這種情況產(chǎn)生在拉深過程中壓邊面坯料起皺的地方。因此，鋅基合金模具拉深防皺是很重要的。在拉深件設(shè)計(jì)時(shí)，可采取以下措施防止模具工作面拉傷： (1)壓邊面設(shè)計(jì)應(yīng)平滑。覆蓋件拉深其壓邊面多數(shù)為曲面形狀，壓邊面由壓邊圈壓緊在凹模壓邊面上不應(yīng)形成皺紋和折痕，各部分應(yīng)平滑過渡。 (2)減小拉深深度。壓邊面設(shè)計(jì)應(yīng)使拉深深度減小。拉深深度愈淺，所需毛坯尺寸愈小，拉深時(shí)不容易產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。 (3)布置拉深筋。在凹?？诓繅哼吤嫣幉贾美罱?，雖不能防止壓邊面坯料起皺，但是壓邊面上產(chǎn)生的活皺在通過拉深筋時(shí)可被拉深筋軋平，防止凹模圓角處拉傷。 三、拉深件設(shè)計(jì) 拉深件的設(shè)計(jì)是拉深工序的關(guān)鍵，對模具的壽命有一定的 影響 。綜上所述，為提高模具壽命，拉深件設(shè)計(jì)應(yīng)采取一些措施。以汽車發(fā)動機(jī)罩拉深件(圖8)設(shè)計(jì)為例說明其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 圖8拉深件1.沖壓方向 拉深件以在汽車上所處的位置進(jìn)行沖壓，這樣便于以后用實(shí)際零件來改制樣件翻制凸模。 2.壓邊面 汽車發(fā)動機(jī)罩拉深件的壓邊面的形狀(如圖9所示)，為空間曲面。 圖9壓邊面壓邊面的中線dd與發(fā)動機(jī)罩頂部凸筋棱線平行，保證拉深凸模上4條凸筋頂線均與坯料接觸，減小坯料相對凸模竄動。 壓邊面abba和fggf部分為傾斜面，與水平方向夾角等于15。以減少壓邊面坯料向凹模內(nèi)塑性流動阻力，減小凹模圓角處的磨損。同時(shí)壓邊面傾斜則凹模圓角部分面增大，也不容易磨損。 壓邊面cdeedc部分為曲面，向凹模方向凸起。則拉深深度減小，而且使拉深件各處拉深深度接近。圖10所示為發(fā)動機(jī)罩大頭端壓邊面與凸模之間關(guān)系。壓邊面為abd減小了拉深深度，拉深凸模與壓邊面大面積接觸。 圖10發(fā)動機(jī)罩大頭端壓邊面與凸模的關(guān)系 1.2.凸模3.工件4.壓邊面3.工藝補(bǔ)充部分 如圖8所示，拉深件大頭端(主視圖右邊)由工藝補(bǔ)充材料形成拉深件側(cè)壁，取側(cè)壁與垂直方向夾角為5。使拉深件大頭端凸模與凹模在拉深結(jié)束時(shí)才形成間隙。拉深過程中間隙較大，有利大頭端壓邊面坯料流入凹模。 4.拉深筋 如圖8所示，沿拉深件周邊布置一圈拉深筋，以增大拉深成形時(shí)的脹形變形。拉深件直邊部分布置短拉深筋，調(diào)整壓邊面材料向凹模內(nèi)進(jìn)料速度。 5.凹模圓角半徑Rd 為了制造樣件方便，各處圓角半徑均取Rd10mm，待以后模具調(diào)試中修整為最佳值。 四、結(jié)論