内燃机水封波纹管座模具设计1 P5 S# i9 X" n% i/ g7 n8 l) h+ V
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。 d: [. ~& Q' X0 c8 Y
7 X" P' b% z; R) q1 J7 y! W关键词 冲压模具 拉伸 拉伤 弹性凸凹模 不锈钢 . q8 q [, K% y" {4 M: _% ]
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1 工艺分析
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8 w% e8 ?! J% T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。
9 t+ n' [. q! q9 n图1 波纹管座 $ z) M& ]5 z( Z% j% U
2 模具设计 ; @' R% H( g q; {+ R
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2.1 模具结构
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/ J' Y, n3 t5 W1 `- n/ c" x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。 + E$ M" f# F" q+ H
' N; z# | ]) L9 J图2 落料拉伸工序件
; r0 \. }2 f) d% L" [8 k图3 反拉伸工序件 * F) e; ^. d# v" i# e* f" B
2.2 模具工作过程
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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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, v& d# A( W6 k- R图4 反拉伸模
3 }% H( R2 o% T' N1.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
$ j7 g/ E- `% f7 |0 `# g8 c1 o2 y9 C1 G3 结束语 $ V8 ^' L5 H: ?
# s9 L1 \1 [! _) Y5 A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。 |