内燃机水封波纹管座模具设计

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内燃机水封波纹管座模具设计
摘要 通过对水封波纹管座特点的分析，介绍了一种弹性拉伸方法，减少了拉伸次数，避免了开裂现象。同时采用拉伸工件与凹模较小摩擦的结构，消除产品表面拉伤问题，从而达到了以最少的拉伸次数，得到高质量拉伸件的效果，可以在类似冲件的反拉伸模具中推广应用。

3 _, M9 D% a6 Y( K关键词 冲压模具 拉伸 拉伤 弹性凸凹模 不锈钢

* M5 q+ H/ ?2 u- S1 工艺分析
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图1所示零件是由0.5mm厚(材料SUS304或0Cr18Ni9Ti)的不锈钢经多次拉伸，然后整形、冲孔、切边成形。其大外圆表面与水泵泵壳进行刚性过盈配合而起辅助密封作用，内孔与另一冲压件过盈配合起紧固作用，故要求其表面无任何拉伤、拉痕、皱折等缺陷，同时满足其严格的尺寸要求。针对这种要求，应尽量使φ36.462mm外圆和φ24.3mm内孔1次拉成，以免产生工序之间的接痕。通过理论分析，有2种拉伸路线：①先拉伸φ36.462mm的外圆，再拉伸φ24.3mm内孔；②先拉伸φ24.3mm内孔，再拉伸φ36.462mm外圆。但通过计算拉伸系数，方法②必须3次拉伸，其中拉伸φ24.3mm的内孔需要2次，而且在反拉伸φ36.462mm外圆时，由于高度太高，拉伸力太大，迫使材料往外流，很难成形。方法①是1次拉成外圆后再反拉伸内孔，反拉伸能抵消一部分内应力，同时采用弹性凸凹模，可以2次拉成。因此选择方法①。

图1 波纹管座

2 模具设计
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  Y5 e2 ]9 X: |  m0 ~1 t( i7 l2.1 模具结构

% S+ h1 K# l( P( o) z" t/ T工序①是简单落料拉伸模，要求该模具采用滚动导向模架，硬质合金模腔，材料表面贴膜或涂上氯化石蜡油，以确保工序件基本保持其原始表面(见图2所示)。工序②是反拉伸工序，如图3所示。反拉伸模具结构如图4所示，这副模具的结构是该零件成功的关键，其主要特点是设计出了弹性凸凹模11和该工件在成形过程中，工件9与凹模8产生较小的摩擦，同时又不使工件在成形过程中外圆失稳而变形。
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图2 落料拉伸工序件

& S2 Y5 M5 R5 D' Z. H: X( e  O图3 反拉伸工序件

2.2 模具工作过程

; ~. [7 f' d6 W2 E  R+ s　　图4左边是模具工作终止状态，右边是自由状态。当冲床滑块下行时，凸凹模11与工件9接触，随着上模的下行，迫使工件成形。在这一过程中，由于凸凹模11与内套7都是弹性的，在一种缓冲状态下慢慢地变形，同刚性凸凹模相比，大幅度地减少了挤压力、内应力和发热引起的冷作硬化和强制拉伸引起的材料变薄，避免了φ24.3mm内孔帽顶的开裂。如果用刚性凸凹模，必须增加1次拉伸工序。同时要求凸凹模圆角尽可能大，一方面利于本工序材料的流动，另一方面利于下道整形工序后，在圆角过渡处不会由于材料过多而出现“凸圈”现象。另外，凹模8还起定位套的作用，与工件约有0.02mm间隙，使工件在成形过程中不致于产生过大的摩擦。但若没有此零件，工件外圆将失稳，从而导致整形时因过量挤压而产生拉伤。
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图4 反拉伸模
8 T3 G- D+ X, w- K8 K1.底板 2.顶料杆 3.凸模固定板 4.定位套 5.凸模 6.圆柱销 7.内套 8.凹模 9.工件 10导柱 11.弹性凸凹模 12.凹模套 13.弹簧 14.上模固定板 15.导套 16.垫板 17.上模板 18.模柄 19.打料杆

! @9 ~! U! @+ E- v3 结束语

1 R6 h% {" ^- ]/ W2 Y6 S反拉伸φ24.3mm内孔的高度是由整形工序决定的，为了在拉伸该内孔时不使法兰上的材料再次流入，必须控制好工序①的拉伸高度，否则，法兰将因失稳而起皱。该模具已生产了30万件产品，完全满足产品质量的要求。