半球形件正、反拉深复合模的设计及要领

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根据第四章 “4.1拉深模常见结构及设计应用要领”中半球形件的拉深加工工艺制定的 原则可知，在半球形件的拉深加工中，根据拉深系数，半球形件在任何情况下（如不考虑起 皱）均只要一次拉深。因此，它不能作为制定工艺方案的根据，而用毛坯相对厚度G/D)X 100值作为决定成形难易和选定拉深方法的主要依据。当毛坯相对厚度（r/D)X100值小于 3时，由于拉深稳定性差，故工件容易起皱，此时，通常在模具设计中就应采取相应的防皱 措施，主要有：①带拉深筋拉深；②加大压边力；③反拉深；④两次或多次拉深；⑤加大毛 坯直径；⑥正、反拉深成形法等。

前四种方法都是有意增大径向拉应力，采用增大材料进入凹模时的阻力，或减小拉深系 数，使工件不易起皱；第五种方法是使毛坯内部的应力分布发生变化，即中间悬空部分的切 向压应力作用的宽度减小，降低切向压应力的数值，相应地增加胀形区，但采用这种方法使 材料的利用率降低，因此只是在带宽凸缘的零件上采用；第六种方法则需根据工件的尺寸、 形状而采用，在可能的情况下，利用工件本身的特点，充分运用前五种拉深成形所采用的相 应措施完成零件的加工。

上述加工方法对抛物线形件、深锥形件的拉深同样适用。

以下通过实例进行分析、说明。

图6-36所示球盖零件，采用料厚0.6mm的SUS304 (日本进口奥氏体不锈钢）制成， 中等生产批量。

(1) 工艺分析

该零件为边缘带有环形、顶端为小球面的球形体结构，外形尺寸不大，精度要求不

高，有利于成形，但球形结构的曲面零件在拉深开始时，由于凸模与毛坯中间部分仅在 顶点附近接触，接触处要承受全部拉深力，将

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使凸模顶点附近的材料发生较严重的变薄， 在凸模顶点附近的材料处于双向受拉的应力状态，具有胀形的变形特点，另外，在拉深

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过程中，材料在凸模的外缘部分有很大的一部分未被压边圈压住，而这部分材料在由平 面变成曲面的过程中，在其切向仍要产生相当

量的切向压缩变形，又易起皱，这种缺陷 对薄料更易产生。

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经计算，毛坯的相对厚度约为0. 173C0.5,故设计的拉深模需采用具有拉深筋的凹模 或反向拉深，以防止起皱。

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考虑到零件边缘的外环成形方向与Si?130球形成形方向相反，在拉深过程中能显著改 善成形性能，经分析，决定设计正反拉深模，一次性生产出零件，满足产品要求，加工工艺 方案为：落料一拉深一切边一卷边。

(2) 模具结构

设计的正、反拉深模如图6-37所示。

① 模具成形过程分析。工作时，将冲切好的展开料置于上压边圈8的适当位置，随着 压力机滑块的下行，当上压边圈8、下压边圈9接触毛坯时，由上部的聚氨酯橡胶3和下部 的模垫压力构成了所需的初始压边力，形成并开始普通筒形件的拉深，这时，上压边圈8就 相当于普通筒形件拉深模的压边圈，下压边圈9相当于凹模，上模4也相当于凸模。

随着拉深的继续进行，当限位块6上、下两端面分别与上模板2、上压边圈8接触时， 普通筒形件拉深结束，这时的工件成了带法兰浅筒形此时，聚氨酯橡胶 图正、反拉深的中间形状的压缩受到限制，上压边圈8产生的压力恒定不变，随着压力机滑块的继续往下拉深，坯料在模具内变成了带拉深筋的拉深，下压边圈9与上模4外侧构成了拉深筋的外半部分，如图6-39所示，凸模7与上模4内侧构成了拉深筋的内半部分（上模4同时又是凹模），所构成拉深筋的高度恰好等于工件所要求的尺寸10mm。至拉深将要结束时，模 芯5开始压进工件平顶部分，此时顶部的小球面（即反向球面）的成形正好开始，模芯5与 凸模7共同作用压成Si?90小球面。

直至滑块下行结束，大小两球面同时形成，工件拉深工艺的轮廓、尺寸确定。随着压力 机滑块的回程上行，推料杆1通过模芯5将工件顶出，拉深过程结束。

② 模具结构分析。模具中的上模4同时具有凸模、凹模及拉深筋的作用；模芯5既是 凸模，又是卸料板；凸模7同时兼有凹模的作用；下压边圈9除了压边外，也具有凹模的作 用，另外还能构成拉深筋的一部分。

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