復(fù)雜薄板罩子成形工藝優(yōu)化

1、復(fù)雜薄板罩子成形工藝優(yōu)化引言 某隔熱罩零件為某發(fā)動機加力筒體作動筒隔熱保護外罩， 其 設(shè)計形狀復(fù)雜，材料為 1Cr18Ni9Ti 帶材，技術(shù)條件為 GB/T4239-1991,材料厚度為0.5mm,設(shè)計技術(shù)條件允許在拉深 后局部料厚減小到0.35mm目前，成形此種復(fù)雜成形件的工藝 為在普通萬能單動液壓機上， 利用反拉深模具進行成形。 但是零 件的成形狀況很差： 一是生產(chǎn)效率很低， 在拉深成形時需要鈑金 工配合，一邊拉深成形一邊對零件的局部起皺部位進行錘擊校平 消除皺褶； 二是零件成形合格率很低， 由于成形出現(xiàn)死皺褶或拉 裂造成零件大量報廢， 能達到臨時標(biāo)準(zhǔn)件表面狀態(tài)的零件也不到 50%；三是零

2、件外觀和表面質(zhì)量很差，零件表面存在一些無法完 全消除的皺褶。 此類零件的生產(chǎn)已經(jīng)成為制約發(fā)動機生產(chǎn)的技術(shù) 瓶頸之一。1 零件拉深工藝分析 隔熱罩零件三面開口，而且各部位成形程度有很大的不同， 其成形中同時存在拉深、 漲形和彎曲三種變形方式， 屬于多種成 形方式的復(fù)合。 按照拉深類型分析屬于淺覆蓋型拉深件， 其拉深 變形特點為： 拉深中從壓邊面下獲得少量的補充材料， 工件本體 的拉深成形主要靠自身材料的延伸（即漲形）；拉深變形的主要 失效形式是破裂和起皺 1 。由于在拉深時毛坯的變形甚為復(fù)雜， 各處應(yīng)力很不均勻， 因此，不能按一般拉深系數(shù)來判斷和計算其 拉深次數(shù)和拉深可能性。 在單動液壓機上拉深

3、復(fù)雜覆蓋件， 一般 需要局部設(shè)拉深筋來加大進料阻力， 靠拉深筋的合理布排來改善 毛坯在壓邊圈下的流動條件， 使各區(qū)段材料流動趨于均勻， 才能 有效地防止起皺 2-3 。某隔熱外罩零件中間深度較大， 需要同時進行毛坯中間部分 的脹形和四周法蘭邊向里收縮的拉深變形才可能沖壓成形成功。 對于這類零件最常用的拉深方法， 是帶拉深筋的拉深模具。 由于 徑向拉應(yīng)力沿毛坯周邊的分布是不均勻的， 在拉深變形小， 因而 徑向拉應(yīng)力也小的直邊部分， 徑向拉應(yīng)力的數(shù)值不足以引起毛坯 的中間部分產(chǎn)生足夠的脹形變形， 所以在切向壓應(yīng)力的作用下就 有可能失穩(wěn)起皺，破壞了進行正常成形的條件。因此，在這類零 件拉深時， 必需

4、采取有效的措施， 使沿毛坯全部周邊都產(chǎn)生接近 均勻而數(shù)量又足以引起毛坯的中間部分在各個方向上都產(chǎn)生比 較均勻的、 足夠大的脹形所需要的徑向拉應(yīng)力。 能夠保證得到比 較均勻的或符合需要的徑向拉應(yīng)力的有效措施， 是采用在直壁部 分布置拉深筋的方法。布置拉深筋時， 也還要注意到不對稱零件的平衡問題。 當(dāng)零 件的變形不對稱時， 徑向拉應(yīng)力的分布也是不對稱的。 所以在拉 深過程中變形大， 因而需要較大徑向拉應(yīng)力的部分毛坯可能不產(chǎn) 生變形， 也不向凹模內(nèi)移動， 而變形小因而需要較小徑向拉應(yīng)力 的部分毛坯， 則比較容易地被拉入凹模。 這樣就會形成不均勻單 向進料的拉偏現(xiàn)象，破壞成形的正常進行。這時，可以在容

5、易拉 入凹模的部位設(shè)置拉深筋， 以使零件周邊作用的徑向拉應(yīng)力達到 平衡 4-5 。從以上分析得到， 隔熱外罩零件屬于非旋轉(zhuǎn)體的覆蓋型拉深 件，成形此類零件一般采用局部帶拉深筋的普通拉深模具結(jié)構(gòu)進 行拉深成形， 拉深模具的設(shè)計應(yīng)從增大脹形部分， 平衡各部位拉 深狀態(tài)，加大成形極限等方面考慮。2 零件拉深毛坯的工藝優(yōu)化 為了達到減少其彎曲變形比例，增大脹形變形成份的目的， 需要對零件的拉深毛坯進行一定的工藝處理。 為了彌補工件在成 形中存在的缺陷，在工件本體部分以外，另增加必要的材料，形 成一些必要的工藝補充面。 此隔熱罩零件三面開口， 作者在零件 的 3 處開口處相應(yīng)地增加了 3 個工藝補充面，

6、即工藝補充面 1 、 工藝補充面 2 和工藝補充面 3，將零件的三處開口處通過工藝處 理使其封閉，成為全封閉的拉深件。同時將幾處較小的轉(zhuǎn)接 R處 理為較大而且比較均勻的轉(zhuǎn)接 R,減小拉裂傾向。通過工藝處理， 零件拉深毛坯優(yōu)化處理成為漲形變形占較大比例的不規(guī)則形的 “曲面形狀的盒形拉深件”。3 拉深成形模具優(yōu)化基于隔熱罩零件的工藝處理后， 即增加工藝補充面的拉深毛 坯，利用P y S 4000KN普通四柱單動萬能液壓機，用其下油缸 作為壓邊力的動力源。 拉深模具的設(shè)計從增大拉深成形時的脹形 變形成份，盡量平衡各部位拉深狀態(tài)， 加大成形極限等方面考慮。 拉深模具主要采取了兩項改進措施： 第一設(shè)計增

7、加了 6 個控制料 厚限位塊， 來保證成形時材料由傳力區(qū)順利進入變形區(qū)， 減小拉 裂的傾向， 一定程度上增大了成形極限； 第二設(shè)計局部設(shè)置活動 拉深筋來調(diào)整成形時走料的不均勻性， 進一步增大成形極限， 減 小拉裂傾向，消除拉深皺褶。該模具由上、下模兩大部分組成， 上模由凹模、導(dǎo)套和上模板等組成，凹模上開有排氣孔，便于成 形后卸載時取下零件。 下模部分主要有凸模、 壓邊圈、限位墊塊、 導(dǎo)柱、下模板等組成。在凹模與壓邊圈上局部設(shè)置了拉深筋，以 便盡量創(chuàng)造接近均勻的拉應(yīng)力， 使材料脹形部分均勻， 消除起皺 問題。4 試驗情況4.1 試驗材料試驗用材料為軟化退火狀態(tài)的 0.5mm厚的1Cr18Ni9T

8、i帶材， 采購訂貨技術(shù)條件為 GB/T4239-1991，與零件實際用材料完全相 同。4.2 試驗用設(shè)備拉深成形試驗用設(shè)備為正式零件生產(chǎn)使用的4000KN普通單動四柱液壓機，型號為：“ p y S”，頂出筒公稱壓力為 600Kg/dm2。4.3 拉深成形試驗方法 分別對改進某薄板復(fù)雜罩子零件成形狀況的措施： 零件毛坯 增加三處工藝補充面， 優(yōu)化了零件的成形狀況； 模具增加了 6 個 限制料厚的限位塊；針對性地布置了間斷的拉伸筋（活動），三 個單項措施隊某薄板復(fù)雜罩子零件分別進行了拉深成形試驗。 通 過試驗，分別研究三種改進措施對某薄板復(fù)雜罩子零件拉深成形 的改善情況。5 結(jié)束語通過研究、試驗，得到主要結(jié)論如下：（1）通過對拉深零件中間毛坯優(yōu)化處理，即在三處開口處 增加了三處工藝補充面， 能夠有效地改善某薄板復(fù)雜罩子零件的 成形狀態(tài)， 能夠改善某薄板復(fù)雜罩子零件拉深成形起皺形貌， 減 少皺褶的數(shù)量。（2）通過在拉深模具的壓邊圈和凹模之間增加限制料厚的 限位塊，能夠有效地改善某薄板復(fù)雜罩子零件拉深成形時材料的