进口壳体拉伸挤切复合模改进设计

[摘要]系统介绍了盒形壳体拉伸挤切复合模结构及工作过程．针对零件挤切后口部呈尖锐刃口状现象，进行了分析，找出了原因，改进了模具结构，消除了加工缺陷。
关键词 盒形壳体 拉伸 挤切 复 模

1 前言
    图1是某中外合资企业生产的某微型电机上的零件——壳体(半成品)，采用0.6mm厚日本进口电镀锌板SECD—E24制成。根据合资双方合作要求，整个电机产品技术图纸资料由外方负责设计后提给中方，中方具体负责各个零件的生产及电机的总体装配，生产的产品经外方验收合格后出口到该国销售。我公司承揽了该合资企业的壳体模具协作加工任务。

2 艺方案分析
    根据外方提供的技术资料，可明确其工艺方案分二道工序，即：首先落料并首次拉伸零件，其中首次拉伸后高度约为22mm，拉伸宽度为20mm，拉伸长度为25mm；然后进行第二次拉伸并挤切刀修边达到产品要求各尺寸。
    为进一步消化吸收外方资料，针对零件结构，进行了工艺性分析：
    根据零件结构可知：该件为一矩形拉伸件，对于矩形件拉伸，其相对圆角半径，相对高度H/B=25/15≈1.67，根据矩形件拉伸分区判断条件，可确定其拉伸分区位置属于高矩形件。又由于其毛坯相对厚度为δ/B×l00=4，查表可知该件一次拉伸零件能达到的最大相对高度，因此，该零件不能一次拉伸成形，根据资料提供的矩形件多次拉伸所能达到的最大相对高度，可知该零件加工须经过二次拉伸。为谨慎起见，对拉伸各工序的过渡形状及尺寸进行了核算，结果各尺寸吻合良好。
    由此可见，外方的工艺方案制订是合理的，与我们利用国产资料介绍的数据计算结果是一致的。
3 模具结构及其工作过程
    根据上述各工序安排，整个零件加工分别设计了2副专用模具。第l副落料及初次拉伸与同产典型结构较为一致，此处不再详述。第2副为拉伸挤切复合模，其结构如图2示，该模具工作过程为：冲床滑块上行，模具开启，顶杆1O、顶板13将弹簧14的强力传递到压边圈3而被顶起。此时，将首次拉伸好的半成品套于压边圈3上，当冲床滑块下行，拉伸挤切凹模2与压边圈3作用进行压边，其压边力大小可通过适当调节限位柱9与压边圈3台阶处的距离进行控制。随着冲床滑块的逐渐下移．
    拉伸挤切凹模2与拉伸挤切凸模7共同作用对拉伸中成品进行第二次拉伸，当拉伸完成，拉伸挤切凸模7上的挤切刃口部位开始与拉伸挤切凹模2作用将挤切口部挤切出来，完成修边。零件及废料由卸料块4从拉伸挤切δ2内推出，工件与切边料自行分离。
    模具设计上，外方采用的套筒式压边圈3同时起压边及定位作用，同时考虑到料薄易起皱，设置了调整弹簧]4来达到足够的压紧力，在拉伸挤切凹模2上设有限位柱9来调节压边圃3的合适压紧力，四此，能使压边力保持均衡κ庇挚煞乐菇坯料央得过紧。
    模具拉伸单边间隙取0.7mm．挤切凸凹模挤切的双边间隙取O.02~O.04mm。

1上模板 2拉伸挤切凹模 3压边圈 4卸块 5打杆 6模柄 7拉伸挤切凸模 8调节螺母 9限位柱 10顶杆 11螺杆 12下模板 13顶板 14弹簧 15调整板 16调整螺母

4 缺陷的产生及其原因分析
    我公司按照外方设计图纸要求进行了模具制造，模具制造完成后，按合同要求进行了试模。
    在试模过程中，由于薄料在拉伸时，边缘曾出现失稳向内陷起皱现象，造成挤切时挤切壁部出现擦伤性挤光，通过压缩弹簧14、调大压边力，问题得到解决。
    在试模中出现的整个零件挤切口呈尖锐的刃口状现象(产生率100％)，虽经多次调整模具，仍然无法消除．经外方检测，判定为缺陷，零件挤切口不合格。
    在排除各零件制造及装配汉有不符合外方技术资料的情形下，针对模具结构进行了原因分析：
    根据拉伸挤切复合模结构及其工作过程围绕拉伸挤切凹模2结构进行了重点分析，其拉伸挤切凹模刃口结构如图3示。

    在拉伸终结即将进行挤切时，由于压边圈3与拉伸挤切凹模2的共同作用，受拉伸挤切凹模2结构的影响，第一次拉伸后的修边余量材料便被拉伸成与拉伸挤切模模口形状一致形态，当拉伸挤切凹模2下移与坯料口部先行接触时由于料较薄，其本身间隙较小，因此，拉伸挤切凹模2与拉伸挤切凸模7发生切时，其挤切真实始点是在拉伸挤切凸棋7与拉伸挤凹模2设计始点的稍下方(即靠拉伸挤切凹模口方向)，换句话说，即沿坯料的30 斜面开始发生挤切，挤切分析原理如图4示。
    由此可见，产生尖锐刃口状挤切口的原因是由于拉伸挤切凹模口形状不合理，导致拉伸挤切凸模产生挤切时，其挤切真实始点与设计始点不一致，也就是产生了沿拉伸挤切凹模口外形复制后的挤切现象。
5 改进措施及效果
    根椐上述原因分析，经与合作企业协商，将其原拉伸挤切凹模周边30 倒角改进为55 ，并将挤部位的原R5mm改为R3mm。

    改进后的模具再次进行了试模，结果挤切口基本没有出现刃口状缺陷，经外方验收符合要求，模具制造后顺利交付使用。
    改进内容经外方设计人员分析，得到了肯定并被纳入正式修改资料。
6 结束语
    采用拉伸挤切复合模，能较好地实现拉伸及拉伸件口的修边，模具设计制造简便易行．挤切效果好，能极大地提高生产效率，但拉伸挤切凹模设计较为重要，设计中应充分考虑其挤切模口形状，否则易影响挤切口的挤切面形状。
    在拉伸最终进行挤切修边时，拉伸挤切凹模四角不可过大，同时，最好保证挤切修边口的平宵，从而避免出现尖锐刃口状挤切口。

参考文献
1 冲模设计手册编写组编 冲模设计手册 北京机械工业出版社1988
2 吴诗惇 冲压工艺学 西北工业大学出版社 1987