冷沖壓拉深模具是利用金屬材料的塑形成形特性來拉深成形所需產(chǎn)品，每種材料都有極限拉深系數(shù)，模具工藝設(shè)計(jì)中若超過材料的極限拉深系數(shù)則會(huì)出現(xiàn)開裂，導(dǎo)致無法成形，必須增加工序。本文將與大家分享一種超極限拉深系數(shù)的模具工藝及結(jié)構(gòu)。在冷沖壓拉深模具工藝設(shè)計(jì)前，先要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的拉深工藝，即拉深工序分配，這必然要考慮材料的拉深系數(shù)。以不銹鋼材料為例，其首次極限拉深系數(shù)為0.5 ～0.52，若拉深系數(shù)小于0.5，理論上則是不能進(jìn)行拉深成形的，材料在變形過程中會(huì)因超過塑形變形極限而破裂。超極限拉深模具結(jié)構(gòu)介紹
本文介紹的模具是一種具有加熱和冷卻功能的拉深模具，其特點(diǎn)是可以將首次拉深系數(shù)取到0.5 以下，模具平面圖和結(jié)構(gòu)圖如圖1 和圖2 所示。其工作原理是通過安裝在凸模墊板(20)上的進(jìn)水管和出水管在凸模中形成冷卻水循環(huán)，(冷卻水來自于外部冷水機(jī))使凸模在工作過程中始終保持模溫不升高，冷卻水溫度維持在5℃以下；同時(shí)，在凹模板(05)和壓料板(04)上安裝電熱管，對(duì)模具進(jìn)行加熱，并使模具維持在一定的溫度下，通常做80 ～100℃。(電熱管通過控制電箱自動(dòng)給模具加熱，安裝在凹模和托料板的熱電偶測量模具溫度，當(dāng)模具溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，電熱管自動(dòng)通電加熱，加熱到設(shè)定溫度后自動(dòng)斷電，反復(fù)循環(huán)工作。)這樣，材料在拉深變形過程中內(nèi)冷外熱，塑形變形能力大大提高，首次拉深系數(shù)突破原有材料極限拉深系數(shù)，可以做到0.46。從而減少拉深工序，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，采用此種拉深工藝后，凸模和凹模拉傷減少，模具拋光維修頻率降低，模具壽命也能提高2 倍以上。超極限拉深模具技術(shù)要點(diǎn)
此種拉深模具在設(shè)計(jì)和制造過程中需要注意幾個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)：⑴首先根據(jù)產(chǎn)品展開尺寸確定好料片尺寸，然后根據(jù)拉深系數(shù)確定拉深產(chǎn)品外徑尺寸和高度。⑵拉深產(chǎn)品可根據(jù)產(chǎn)品需要預(yù)留法蘭邊或完全拉深為直身。⑶若產(chǎn)品還有后工序拉深或整形，首次拉深時(shí)產(chǎn)品頭部設(shè)計(jì)為斜坡過渡，斜坡角度20°～30°為宜。⑷拉深凸模頭部設(shè)計(jì)為空腔以存儲(chǔ)冷卻水，且特別要注意水路密封設(shè)計(jì)，采用普通密封墊片即可，但模具加工要注意密封件配合公差。進(jìn)水和出水要形成流量差，可通過進(jìn)出水孔徑差實(shí)現(xiàn)，亦可通過管路球閥調(diào)節(jié)。⑸拉深凹模和壓料板要有足夠的厚度以保證模具強(qiáng)度，因?yàn)檫@兩塊模板上要加工放置加熱管的槽，加熱管槽不可與加熱管間隙太大，要保證加熱管與模具的接觸面積盡量大，提高能效利用率。⑹壓料板和凹模之間設(shè)置壓料間隙限位裝置，確保壓料間隙均勻，壓料力平均分布于材料表面，通過調(diào)整機(jī)臺(tái)的壓邊力，使材料在拉深成形過程中受力均衡，順利成形。⑺下模需要設(shè)置限位塊，防止壓料板下行超限壓壞進(jìn)水管和出水管。拉深工藝舉例
圖3 為我公司某產(chǎn)品的模擬圖（具體技術(shù)參數(shù)不便公布），具體工藝成形過程如下。⑴第一步：產(chǎn)品分析。
材質(zhì)為SUS304，料厚1.0mm，計(jì)算展開直徑，確定料片尺寸。⑵第二步：確定拉深工序。
通過拉深系數(shù)計(jì)算，確定拉深工序，需要三工序來完成拉深成形。⑶第三步：確定工序尺寸。
通過等體積法計(jì)算，確定各個(gè)拉深工序的直徑及高度尺寸。⑷第四步：排工序圖。
此產(chǎn)品完整的沖壓工序(圖4)為：落料→拉深一→拉深二→拉深三→整形→修邊沖孔。各工序成品見圖5。⑸第五步：拉深模具設(shè)計(jì)。
生產(chǎn)應(yīng)用中的工藝優(yōu)勢
減少拉深工序，提高模具壽命，這是此種模具工藝的基本優(yōu)勢。另外，從事模具沖壓工作的人都知道，拉傷是拉深生產(chǎn)中常見的問題，為解決產(chǎn)品和模具拉傷的問題，有對(duì)材料進(jìn)行退火軟化處理的，也有對(duì)模具做表面涂層處理甚至是用鎢鋼模芯的，還有用高潤滑性拉深油的。凡此種種，都是在不同程度的增加生產(chǎn)成本。而此種拉深模具結(jié)構(gòu)，在節(jié)省拉深工序的同時(shí)，對(duì)模具材料、生產(chǎn)材料、潤滑油、甚至是模具表面拋光的要求都不再那么苛刻，即便是最不好拉深的不銹鋼材料，采用此種模具結(jié)構(gòu)，也能穩(wěn)定的生產(chǎn)。降低生產(chǎn)成本也是此種模具的又一大工藝優(yōu)勢。目前，我公司已經(jīng)研究并掌握了此種模具工藝的結(jié)構(gòu)和各種參數(shù)設(shè)置，并成功應(yīng)用到多款拉深產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)中。尤其在一些深拉深產(chǎn)品的生產(chǎn)中，此種工藝突顯出其優(yōu)越性。圖6是我公司研發(fā)并批量生產(chǎn)的幾款拉深件產(chǎn)品。結(jié)束語
工業(yè)化的大發(fā)展要求我們這些從事制造業(yè)的人員不斷去探究新的生產(chǎn)工藝，一些新材料和新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用為制造業(yè)的生產(chǎn)提供了很大支持。從傳統(tǒng)的人工作業(yè)到現(xiàn)代化的機(jī)器人作業(yè)，制造業(yè)每時(shí)每刻都在突破和進(jìn)步。工業(yè)是國家的根本，制造業(yè)是工業(yè)的根本，真心希望中國的制造業(yè)在我們這一代人手里做精、做強(qiáng)。期待與各位專家、前輩、同行探討和交流，分享我們的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，提升我們的制造能力。
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