变薄拉深模设计的关键点

1.模具结构的选择

在大批量生产中，变薄拉深各工序宜采用单一结构模具，否则会延长生产周期。在小批量生产时，采用通用模架是比较经济的。

2.凹模设计

根据各工序尺寸、各工序间制件的变形，选择采用单一凹模还是阶梯凹模（两层或三层）是重要问题，前者制模精度容易保证，但制件集中变形容易产生问题，后者各凹模同轴度、平行度要求高，会增加制造成本，但是分段变形，制件质量容易保证。一般塑性较好的制件可选用单一凹模。凹模的几何形状如图5-34所示，凹模几何参数见表5-47。

图5-34 变薄拉深凹模的几何形状

表5 - 47 变薄拉深凹模的几何参数

对于凹模材料，大批量生产时用YG8～YG15，成批生产时用CrWMn、Cr12MoV工作部分表面粗糙度值为Ra0.05～0.2μm，阶梯凹模的变形量（即两工序间的壁厚减薄量）分配为：在两层凹模时，上模占20%～25%，下模占75%～80%；三层凹模时，上模占20%～25%，中模占30%～35%，下模占40%～50%。

3.凸模设计

凸模几何参数如图5-35所示，制件较长，采用液压设备拉深时宜采用浮动形式，便于与凹模自动找正。凸模沿制件脱模方向，宜带0.02∶500锥度，便于制件脱模。凸模材料可选用T10A、CrWMn。工作部分表面粗糙度值为Ra0.05～0.2μm，并沿轴向研光。

在变薄拉深材料为12Cr18Ni9Ti的制件时，制件会紧紧地包在凸模上，故不宜用刮料圈卸料，应在凸模上加一油嘴，借液压卸下制件。在凸模油嘴接头处接上三通阀，一头通油、一头通空气，在套坯件时通气断油，拉深时进油断气。卸件应在拉深结束时立即进行，否则制件冷却后，卡得更紧，不易卸下来。液压可用手动液压泵，这样可以控制压力大小，开始压力大些，松脱后应减压，否则制件颈部会出现胀形。如液压仍无法卸料，可先在坯料内部涂擦硬脂酸锌再用液压卸料。

例5-11 加工如图5-36所示制件，采用变薄拉深。

（1）计算拉深件体积

图5-35 变薄拉深凸模几何形状

（2）计算毛坯体积

V=1.15V₁=1.15×4847mm³=5574mm3

（3）毛坯厚度等于圆筒形件底的厚度 t₀=4mm

（4）计算毛坯直径

经试模修正后取41.5mm。

（5）计算拉深次数及每次拉深材料厚度 见表5-48，根据表5-46取变薄拉深系数φ

φ₁=0.63 φ_n-1=0.72 φ_n=0.75

（6）计算出各次拉深的内、外径（见表5-49）。

表5 - 48 拉深次数及每次拉深材料壁厚

(www.xing528.com)

表5 - 49 变薄拉深各次拉深的内、外径 （单位：mm）

（7）计算各次变薄拉深工序件高度 根据公式（5-39）进行计算，计算过程见表5-50。

表5 - 50 各次变薄拉深工序件高度

4.变薄拉深模

图5-37所示是变薄拉深模通用模架。

图5-36 变薄拉深工序图

图5-37 是变薄拉深模通用模架

1—压圈 2—凸模 3—紧固压紧套 4—卸料圈 5—下模座 6—拉簧 7—凹模 8—定位圈 9—校模圈 10—紧固压紧套 11—上模座

图5-38是旋转变薄拉深模示意图。旋转拉深的基本过程是：管坯套在凸模上，钢球套在凹模中，凹模（或凸模）装在机床主轴上并随主轴旋转，凸模（或凹模）装在机床滑板上并随滑板进给，管坯与钢球的相对转动及移动加之钢球本身的自转，迫使材料逐点产生塑性流动并变薄。

图5-38 旋转变薄拉深模示意图

1—轴承 2—凸模 3—卸料板 4—钢珠 5—凹模

为保证凸、凹模有较高的同轴度，凸模是浮动的，凸模可在调心球轴承内在任何方向摆动，以补偿机床、模具制造、安装等因素造成的同轴度误差。凸模公称尺寸d_p等于管坯内径d，圆角半径略大于管坯圆角。凹模由凹模圈及垫圈组合而成，用不同厚度的垫圈即可组成多组凹模。凹模圈内孔基本直径计算式为

d_d=d_p+2d+2t-Δ （5-40）

式中 d_d——凹模圈内径（mm）；

d_p——凸模基本直径（mm）；

d——钢球直径（mm）；

t——旋压后管子的壁厚（mm）；

Δ——材料回弹量（mm）。

垫圈外径d₁略小于凹模圈的内径d_d，垫圈的内径d₂计算式为

d₂=d_p+2t+K （5-41）

式中 K——间隙（mm），一般取1～2mm。