不锈钢盒型件拉伸成型工艺

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  摘要:XF310W不锈钢托盘材料为1Cr18Ni9Ti,料厚0.5mm。长456mm,宽387mm,深100mm。经计算:H/B=100/456=0.219 r/B=50/456=0.110 r/(B-H)=50/(456-100)=0.140根据以上结果该拉伸一般为二次拉伸,但该件接近于两次拉伸与一次拉伸边缘,为节省模具费用,决定适当调整各参数一次拉伸成型。该工件拉伸模为翻拉伸,带气垫及橡皮压边装置,拉伸时在盒底转角R处出现破裂和四角出现起皱。针对以上缺陷进行工艺分析和改进,并得到彻底解决。
  关键词:不锈钢;盒型件;拉伸;破裂;起皱
  1.产品图纸及拉伸过程中出现的缺陷
  1.1拉伸件(见图1)
  1.2拉伸件缺陷示意图(见图2)
  2.工艺分析
  2.1 盒底转角R处出现破裂原因分析
  (1)展开坯料过大,使突缘四角变形程度增加,所需径向拉应力增大;
  (2)压边力F压过大,所需径向拉应力增大,压边力F压过小,零件压 边部四角起皱,无法进入凸模与凹模间隙,使得作用于拉伸件上的径向拉应力增大。这两种拉应力增大的结果使凸模圆角附近R处厚向断面迅速减小,所以能承受的拉应力减小。当作用于拉伸件上的径向拉应力超过凸模圆角R处附件的危险断面所允许承受的径向拉应力时,则会出现破裂。
  (3)由于拉伸件与模具工件面相对滑动,板料变形,产生大量摩擦热及变形热使温度升高。当零件温度达到极限时,在交大压力作用下,零件上的微量材料粘连在凹模圆角处,使凹模圆角表面变得粗糙,造成拉伸时四角进料困难而破裂。
  (4)原材料本身机械性能不均匀,在拉伸后期,沿±45°方向出现突耳现象,且四角起皱增厚,将所有压力全部加在四角上,增大了径向拉应力(见图3),故在四角出现破裂。
  图3 拉应力与凸模行程的关系
  2.2突缘四角起皱原因分析
  (1)展开料圆角较小,使突缘四角变形程度增加;
  (2)压边力F压过小,当突缘切向超过材料的临界压应力,就会产生塑形失稳起皱,此时需增加压边力,即增加径向拉应力,但随DW不断减小,t增大,使t/(DW-dp)增大,从而提高抗失稳能力,(见图4):
  图4:压边力与拉伸力的对应关系
  1、凹模 2、压边圈 3、凸模 dp—凸模直径 DW—压边部分四角外径 D0—毛坯圆角等效直径
  (3)突缘四角是否起皱与圆角RW相对厚度t/( DW-dp)有关,初始拉伸,随着切向压应力不断增大,使失稳起皱呈上升趋势。
  3.工艺措施
  (1)从盒型件拉伸变形来看,四角相当于筒形件拉伸,四边直壁相当于弯曲,四角变形程度大,进料困难,原模具设计凹模四周为R3,为了保证四角进料将四角R改为R5~R6。
  (2)盒底部四角拉裂,采用凸模圆角由R5改为R8,减小局部径向拉应力。
  (3)由于增大压边力虽然可以消除起皱,但增大了拉裂的趋势,故采用直边部分加拉延筋,使四角及直边部分进料趋于一致。
  (4)调整凸凹模转角部分间隙,直边部分为0.9t,转角部分为1.1t~1.2t是四角更容易进料,减小径向拉应力。
  (5)调整坯料尺寸,增大坯料圆角为R280。
  (6)调整润滑方式,首先将原来石蜡油配制的润滑油改为动物油,其次四角油层加厚,直壁油层减薄。
  以上措施目的减小四角拉应力,使突缘进料速度一致。
  4.结论
  通过上述措施,实践证明已解决了盒型件拉裂和起皱的问题。
  参考文献:
  [1]范乃连.冷冲模具设计与制造[M].北京:机械工业出版社,2013.7
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