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、翻边工艺中出现的问题及其解决办法


无锡市金达轻工机械厂 吴维奇

【摘要】本文论述、介绍了连续排列系列翻边孔大变量变薄引伸、翻边工艺中出现的问 题及其解决办法。 实践证实了该工艺方法为解决这类工艺难题开创了一条行之有效的途 径。 【主题词】大变量变薄引伸翻边高度中心节距 1 前言 在一般冲压制品中,设计 人员出于对工艺性的考虑,对翻边类工件参数的设计总是按一般规定,将其高度控制在 某一范围内,

但对某些有特殊要求、在特定场合下使用的工件,需超出这一常规。本文 中论述、介绍的正是这种工件。该工件不仅翻边高度大大超出常规,而且是一条工件上 逐个排列的系列翻边孔,对中心节距有要求,故该工件工艺性很差。在这种情况下,用 一般工艺方法已难以解决, 只有按其特点分析、 制订特定的工艺方法。 2 工件概述 该 工件是瓶装饮料设备洗瓶机载瓶架上的一个槽钢形工件,其基本尺寸如图 1 所示。

该工件是在一条槽钢形工件上排列了 24 个向外的翻边孔。其翻边孔也不同于一般的圆筒 形孔,形似圆锥, 孔口外翻。孔口要求不开裂,中心节距之积累误差≤±2.5mm。 3 工艺分析与确定 3.1 一般分析 根据工 件尺寸翻边孔直径 D=52,高度 H=35,孔底过渡圆弧 r=5,材厚 δ=2,则按一般翻边工艺计算公式计算其翻 边底孔直径 d: d=D-2(H-0.43r-0.72δ)=52-2(35-0.43×5-0.73×2)=-10.82 翻边底孔直径 d 经计算得出 负数,显然按一般翻边工艺根本不可能解决问题,故考虑采用先变薄引伸后冲孔翻边的工艺方法来解决问 题。 3.2 变薄引伸分析 采取先变薄引伸、后冲孔翻边的方法是利用翻边孔底部的材料厚度,使之在引伸 时延伸变薄,而孔口的材料则在翻边时延伸变薄,这样就能充分利用各部位材料的延伸性能,均匀变薄, 提高翻边高度。 经多次试验分析,设引伸高度 hy=18,凸模圆角 r=16,翻边孔底部中径 D=59,翻边后需达 到图纸要求总高度 H=35(见图 2)。

则翻边高度 hf:hf=H-hy+r=35-18+6=23 根据冲孔翻边求底孔直径公式作近似计算: d=D+1.14r-2hf =59+1.14×6-2×3 =19.84 取翻边底孔直径 d=20,这时其翻边系数 k0=dD=2059=0.34 对照采用球形 凸模翻边、冲模冲孔时低碳钢的极限翻边系数 kmin 为 0.45,显然 k0 仍超过极 限 kmin,但已比较接近。 至于可能出现的开裂倾向,可以采用局部回火工艺加以解决。 3.3 引伸工艺的确定 对于一般单件圆周工 件来说,一次达到引伸高度 hy=18 并非难事,但对于这种连续多个排列情形的工件来说是相当不易的,因 为引伸部位周围已不能自由延伸,从而会导致开裂。 设想分二道引伸工序达到所需高度。为达到最大限度

利用翻边孔底部周围材料厚度,使二道引伸均匀利用周边材料厚度的目的,将二道引伸工序的凸模设计成 不同的形状和直径(见图 3)

第一道引伸模尺寸相对较小,冲头圆弧半径 R 较大,目的是使翻边底孔周围材料得以延伸,深度要达到 16。 实践证明,其引伸深度一次达到 16 也可能会产生开裂现象,故须分三次 完成:第一次达到 14,第二次达 到 15,第三次达到 16。 第二道引伸凸模尺寸放大,且成锥状,比较接近工件成品时底部的形状,目的是 使翻边孔底部材料得以延伸。此时第一道引伸时的圆弧部位则展平为平台状待冲孔翻边。第二道引伸后即 达到预定引伸高度 hy=18。 至此,变薄引伸工艺已确定,即: (1)引伸一:凸模球状,高度 16(分三次完 成:分别达到 14、15、16)。 (2)引伸二:凸模锥状,高度 18。 3.4 翻边工艺的确定 经二道引伸后其凸 形高度达到 18, 则后续工序也可确定, 即: (3)冲翻边底孔 20(4)孔边局部回火(5)翻边(6)收口(7)扩口 其 中收口、扩口为整形工序,使工件形状能准确符合图纸要求。此时,其翻边高度、形状已满足图纸尺寸要 求。 4 中心节距及弯曲问题 在连续排列系列翻边孔的变薄引伸加工时,会出现中心节距收缩问题。其收 缩程度随材料特性 、引伸深度、上下模具对位偏差及模具压紧力不同而变化。在第一道 3 次、第二道 1 次 共 4 次的变薄引伸中,总收缩量可达到每个节距 0.8~1.2mm,总长范围 19~28mm。其中,以首次引伸 收 缩量最大,可占总收缩量的 60%~80%。而最后一次引伸虽收缩量不大,但对工件成形后中心节距影响最大, 因为这时其中心节距已基本定型。后道翻边工序对中心节距基本无影响。 上述问题可通过调整模具中心节 距来解决。 5 模具结构特点 5.1 定位 引伸、冲孔时以凸形定位,翻边时以中心底孔定位。在第二道引 伸时,要以前道凸形与该道 引伸后凸形同时定位(见图 4),且中心距应按收缩量放大。这样做既能起定位 作用,又能起到阻止中心节距收缩的作用。翻边时同样前后同时定位,以确保中心距尺寸无误。

5.2 压紧 该工件引伸时需较大的压紧力,用于防止起绉、阻止中心节距收缩、减小弯曲程度。但该工件引 伸时凸形底部直径与外形宽度尺寸几乎相同,引伸时两侧部件在垂直方向无法压紧,故在模具上设置凸模 活动压紧板、凹模定位压紧条,既起到压紧作用,又起到了侧向定位作用(见图 5)。

5.3

中心节距调整 由于大变量引伸时产生的收缩,使节距变小,故模具中心节距定位尺寸应大于标准尺

寸。除此之外,因各次引伸收缩又有所不同,故模具中心节距须做成可调节的。通常第一道冲凸引伸模中 心节距应比标准尺寸大 1.2~2mm,第二道大 0.5~1mm。 5.4 模具校正 模具校正主要是上、下模中心对 称度要得到保证。 长度方向 错位会产生节距收缩不匀、 开裂现象; 宽度方向错位会产生翘曲、 局部起绉(侧 向)现象。 其次须注意保持凸模压紧板上的橡皮弹性。 6 实践效果与结论 该工艺在洗瓶机载瓶架的研制 过程中经实践应用,解决了大变量变薄引伸中的开裂、收缩等问题。一般情况下,变薄引伸时产生的开裂 情况按引伸凸形数计占约 0.13%,按成品件计则可控制在 4%以下。其节距误差为每节距 0~±0.08mm 左右, 总长范围累积误差可在±2mm 内。 该工艺为解决连续多个大变量变薄引伸中出现的工艺难题探索了一条途 径,对于解决类似工艺问题亦能起到借鉴作用。


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