水池拉深成形工艺及模具设计模板.doc

水池拉深成形工艺及模具设计摘要：分析了散热器上水池成形工艺，确定了成形工艺参数，叙述了成形模具结构及工作原理，表明高台阶差、非对称异形盒件能够一次成形。关键词：散热器；上水池；成形工艺参数；模具结构；工作原理；高台阶差；非对称异形盒件0 引言 图1上水池是我企业为奥拓汽车开发散热器关键零件，该零件要求外观无拉深成形缺点，材料为H68 M 0.5 GB253281，零件尺寸为3520-0.3480-0.343。侧壁有14条加强筋，成形台阶高度为7、14、43，高度差较大，且左、右不对称。1 成形工艺分析1.1 零件工艺分析 从图1能够看出，该零件经过成形、切边、打凸包、冲孔、翻边等多道工序加工而成。 零件表面不许可有褶皱、凹陷、裂痕、拉伤、擦伤，加强筋和各段连接圆弧清楚、光滑，各面之间要平滑过渡。由图1知，该零件长宽比 350/46=7.6高度比 7：7：29高宽比 43/46=0.93相对圆角半径 10/46=0.22 该零件属于大圆角、高台阶差、非对称异形盒件，在盒形件不一样拉深情况分区图中Ic区域。就通常简单形状高盒形件，在Ic区域全部要经过数次拉深才能成形。而且该零件前 、后侧壁成形已不再是简单高盒形件侧壁弯曲成形。在R17.5向左至R8处、22向右至R8处（即M至N处）、14条加强筋区域段侧壁有突变现象，靠R17.5、R8、220等尺寸平滑过渡。该区域段最轻易成危险断面。如处理不妥，该区域段就会出现成形失稳。在拉深成形过程中，各处材料流动速度不一样；应力分布复杂，该零件一次成形愈加困难。但因为材料厚度只有0.5,零件形状复杂，数次拉深又不利于成形。 我们从材料成形性能方面分析，改善拉深工艺能够增加一次成形成形极限。为使拉深顺利成形，降低最大拉应力，深入降低材料拉深系数，设法降低材料变形区变形抗力和材料在拉深凹模圆角处弯曲抵御力，改善拉深条件，降低磨擦损耗，让压边力在拉深过程中变为可调，材料在拉深成形过程中，和拉深凹模成形各面贴合并包住拉深凸模，有利于增加辅助成形；采取专用机床设备和给合适润滑剂润滑。这么就增加了材料一次成形可能性。1.2 成形设备选择 依据以上零件工零件工艺分析，结合企业设备情况，成形工序设备选择双动拉深压力机。拉深成形时，毛坯料流动较为缓慢，压边力可调整，能有效地控制金属流动，且接触冲击小，拉深速度能满足拉深变形要求，从而确保成形零件质量。1.3 拉深筋设置区域 众所周知，材料变形流动是一个连续过程，材料总是沿着阻力最小方向流动，从图1可知，该零件在R17.5向左至R8处，M处至N处毛坯料比R17.5至M处毛坯料要小得多，各加强筋处成形时毛坯料进入也要进行控制。假如仅靠压边圈压料，远远不能满足毛坯料在成形过程中合理流动，在上述区域段设置了不一样长度拉深筋，从而改变金属流动速度，预防更多毛坯料流入拉深凹模。2 成形工艺参数确实定2.1 毛坯尺寸确实定尽管该零件在上部（主视图中）成形，左右不对称，结构较复杂，但从零件整体形状及下部（主视图中）标注尺寸来看，仍能够看作为通常长盒形件成形。由图1可知：r底=2，r=10，H=43，A=350，B=46，H/B=0.93毛坯直径经过计算：D=107毛坯长度L=D+A-B=411毛坯宽度该零件毛坯尺寸为：411X121 R=D/2=53.52.2 零件相对高度判定H/B=43/46=0.93；r/B=10/46=0.22；t/D100=0.47;查资料3得H/B1=0.80.85该零件材料为H68 M 0.5查资料17-13得 10=40%查资料3中H/B1仅对08#、10#钢而言，对应查资料17-13得 10 为32 %、29 %。H/B 和H/B1很靠近，一次成形可能性极大。2.3 模具间隙确实定 依据1.1和2.2分析，零件一次成形可能性极大，所以该次成形按零件最终成形设计，成形后零件只需进行切边等其它工序，不需整形。为确保符合产品要求，模具间隙设计时以凹模为基准。间隙太大会造成零件起皱，间隙太小会造成零件表面擦伤，甚至拉裂、拉破而报废零件。依据以往设计经验，模具间隙：直壁处为1.1t，四个圆角处为1.2t，各加强筋处为1.15t。2.4 拉深筋尺寸确定 该零件加工成败关键是能否一次顺利成形。所以，成形时必需有效地控制材料流动，预防拉深成形过程中上述区段毛坯料流入拉深凹模过多或不足，造成成形失败。为满足上述要求，成形时要求毛坯周围不一样区域段施加不一样压边力，将毛坯边缘料压紧，以使不一样变形区域段得到不一样金属流动阻力。零件在拉深成形时，R17.5向左至R8处和M至N处，纵向压缩和横向拉伸同时存在，只有设置拉深筋，增加拉应力和降低压应力，才能使金属合理流动，零件成形变得轻易。 R17.5向左至R8、M至N处区域段设置长度不一样拉深筋，和压边圈连接方法为螺钉联接，拉深筋离凹模口边距为20，露出高度为5，长度方向尺寸略，其它尺寸见图2。图22.5 凹模圆角半径 凹模圆角半径，R凹设计太大，金属流动变形阻力小，相对降低了压边面积，零件成形轻易起皱，R凹设计太小，金属流动阻力增大，零件轻易拉伤、拉裂甚至拉破，零件成形难度加大，依据图1及材料H68，查资料1得b=294mpa，本设计取R凹=2，试模验证效果理想。3 模具设计3.1 模具结构设计 模具凹模采取整体式，用Cr12材料，HRC5860。成形板和成形凸模采取分块螺钉联接形式，便于修模和调试，拉深成形凸模成形部分用T10A材料，HRC5055，用垫板和上模板联接。压边圈用45#，HRC4548。 该模具关键由拉深凸模12、拉深凹模2和5个成形板（5、7、14、15、20）、3个成形凸模（6、8、16）、压边圈1、推板19等组成，见图3。1.压边圈 2.拉伸凹模 3.内六角螺钉 4.销钉 5.成形板I 6.成形凸模I 7.成形板 8.成形凸模 9.内六角螺钉 10.上模板 11.上垫板 12.拉伸凸模 13.下模板 14.成形板 15.成形板16.成形凸模 17.内六角螺钉 18.推杆 19.推板 20.成形板V 21.下垫板 22.内六角螺钉23.销钉图33.2 模具工作原理 模具安装在双动压力机上，压边圈1安装在外滑块上，上模板10安装在内滑块上。（1）当外滑块向下运动时，压边圈1在外滑块作用下，提前1015压住了拉深凹模2上坯料。（2）推板19在推杆18作用下向下运行。（3）内滑块向下运动，拉深凸模12在内滑块作用下，开始均匀速度拉深。（4）拉深结束时，拉深凸模12在内滑块作用下，下行到下死点，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共同作用下成形。（5）当内滑块下行到下死点后，内滑块比外滑块提前1015回程，拉深凸模12上升，压边圈1继续压住毛坯周围，推板19处于最小位置。（6）当内滑块回程距离约等于成形零件高度时，推板19在推杆18作用下才开始将零件顶出拉深凹模2。（7）当内滑块回到上死点时，外滑块已经越过自己上死点而向下走了一段距离，确保外滑块在下次工作行程时压边圈1提前压住毛坯。4 润滑剂选择 因为该材料为H68 M，较软，很轻易被拉伤、擦伤，所以在拉深成形时，对毛坯料涂抹一定润滑剂，有利于金属流动，本零件选择是植物油进行润滑，效果很好。5 结束语 模具调试，零件成形效果理想，零件成形废品率极低。由此能够看出，高台阶差、非对称异形盒件成形工艺、成形工艺参数选择适当，模具结构合理，一次成形是能够实现。