沖壓橢圓形封頭的制造工藝及技術(shù)參數(shù)

　　橢圓形封頭帶飛邊時(shí)直徑相對(duì)厚度越大, 坯料邊緣穩(wěn)定性越好, 切向壓應(yīng)力只能使板邊變厚;相對(duì)厚度越小,對(duì)板邊縱向彎曲抗力越小, 易喪失穩(wěn)定而起皺。此外,熱沖時(shí)板坯料加熱溫度不均、模具間隙及下模圓角太大、坯料劃、碰傷嚴(yán)重、壓邊力太小或不均等都能產(chǎn)生皺折和鼓包。坯料產(chǎn)生皺折后,很難通過(guò)陰、陽(yáng)模具間的間隙, 容易被拉斷。即使通過(guò)陰、陽(yáng)模,皺折也無(wú)法消除,會(huì)影響橢圓形封頭質(zhì)量。高碳鋼和普通低碳鋼橢球體橢圓形封頭不起皺折條件為:

　　Dp - Dm < ( 1 ～20) t ( 6)

　　Dp——坯料直徑,

　　Dm——拉深后大口直徑,

　　t——橢圓形封頭壁厚。

　　對(duì)某直徑∀1000容器橢圓形封頭,初期沖壓過(guò)程中皺 折和鼓包現(xiàn)象嚴(yán)重, 按公式( 6) 計(jì)算Dp-Dm=1400- ( 1000+ 50+ 76×2) = 198> 20t 容易產(chǎn)生 皺折和鼓包, 所以對(duì)模具進(jìn)行了完善,采用增加壓邊圈的方法解決,設(shè)計(jì)了帶壓邊圈的模具沖壓時(shí)利用壓力機(jī)邊缸給壓邊圈一定壓力, 沖前使用適量的潤(rùn)滑油等措施,減少并 終避免了鼓包和皺折現(xiàn)象的發(fā)生。為了校正橢球橢圓形封頭體型面增加了底拖 用于校形工序,使橢球體型面良好過(guò)渡;設(shè)計(jì)了陰模 直口與陰模拖直口,裝配時(shí)用壓板螺栓定位,從而保證了陰模與陰模拖的同軸度。

　　2. 　凹模圓角半徑R凹 的確定 一般來(lái)說(shuō), R凹 盡可能取大些,大的R凹可以降低 極限拉深系數(shù),減少?zèng)_壓時(shí)摩擦阻力、提高材料的流動(dòng)性, 從而提高橢球體表面質(zhì)量,但是R凹過(guò)大時(shí)會(huì)削弱壓邊圈的作用, 引起起皺和鼓包現(xiàn)象; R凹 過(guò)小 時(shí)使材料流動(dòng)性降低,使橢圓形封頭表面質(zhì)量降低甚至產(chǎn)生龜裂形成裂紋源, 導(dǎo)致橢圓形封頭被拉裂,還會(huì)降低模具的使用壽命,因此R凹的大小要適當(dāng)。橢球體凹模圓角半徑可以參考公式:

　　R 凹 = C1C2t ( 7)

　　C1——考慮材料的力學(xué)性能系數(shù),對(duì)于軟鋼、硬鋁C1= 1; 對(duì)于純銅、黃銅、防銹鋁, C1=0. 8;對(duì)于406 高強(qiáng)度鋼取C1= 1. 2～1. 5

　　C2——考慮板料厚度與拉深系數(shù),取5～6. 5

　　R 凹 = 1. 2 ×5 ×4 = 24mm

　　考慮406 鋼沖壓性能及工件使用性能取R凹 =25mm,經(jīng)過(guò)實(shí)際使用該圓角半徑可行。

　　凹模圓角半徑的選取

　　2. 　模具間隙的確定

　　一般來(lái)說(shuō),橢圓形封頭間隙過(guò)小會(huì)增大沖壓時(shí)摩擦阻力、降低材料的流動(dòng)性,降低工件表面質(zhì)量、使工件拉伸后 變得 薄,甚至產(chǎn)生龜裂形成裂紋源,導(dǎo)致橢圓形封頭表面 拉裂,降低模具使用壽命;間隙過(guò)大沖壓時(shí)摩擦阻力會(huì)減小、材料的流動(dòng)性增大,引起皺褶和鼓包現(xiàn)象,因此模具間隙大小要適當(dāng), 間隙Z 一般取( 1～1. 1t ) ,考慮406 鋼沖壓性能、工件表面質(zhì)量、模具使用壽命及工藝 性要求, 取間隙Z 為4. 4mm。3拉深次數(shù)的確定拉深次數(shù)和拉深量是沖壓工藝編制中的關(guān)鍵點(diǎn)之一,直接關(guān)系到拉深件的質(zhì)量和拉深工作的經(jīng)濟(jì)性。理論計(jì)算: 拉深次數(shù)決定于每次拉深時(shí)允許的極限變形程度,拉伸系數(shù)m 是衡量拉深變形程度的一個(gè)重要的工藝參數(shù):拉伸系數(shù)。m——每次拉深后工件直徑Dz 與拉深毛坯D0的比值m= Dz/ D0

　　代入Dz= 1 000- 4= 996

　　D0= 1. 175Dz+ 2×35+ 25×2+ 70×2= 1 400

　　得: m= 0. 7115

　　板料一次拉深 小拉深系數(shù)m0, 30CrMnSiA 拉 深系數(shù)0. 62～0. 70, 406 鋼經(jīng)過(guò)球化退火后材料沖 壓性能大大改善, 一次拉深 小拉深系數(shù)應(yīng)小于0. 7, 因此m> m0,即該橢圓形封頭可以一次拉深成型。為了節(jié)省成本縮短生產(chǎn)周期我們采用了, 一次沖壓拉伸到深度300mm, 退火后沖壓校形并拉深至要求尺寸。

　　4　結(jié)論 橢圓形封頭沖壓過(guò)程中,計(jì)算好板料毛坯尺寸、設(shè)計(jì)模具時(shí)選擇合適的模具整體結(jié)構(gòu),計(jì)算好陰模過(guò)渡圓 角,設(shè)計(jì)、計(jì)算好拉深次數(shù),確定好模具間隙, 根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況確定壓邊力等基礎(chǔ)性控制點(diǎn), 沖壓加工前對(duì)板料進(jìn)行認(rèn)真的清理,對(duì)模具和橢圓形封頭上的劃、碰傷及時(shí)修磨,添加適量的潤(rùn)滑油等措施, 能生產(chǎn)出合格的橢圓形封頭。