帶輪的沖壓工藝與模具設計【三維UG工件圖】
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2 4D i e a n dM o u l dT e c h n o l o g yN o 42 0 0 7文章編號：1 0 0 1 4 9 3 4 ( 2 0 0 7 ) 0 4 0 0 2 4 一0 3無縫鋼管翻邊的模具設計姜晶( 遼寧機電職業(yè)技術學院機械系，遼寧丹東1 1 8 0 0 2 )摘要：著重介紹應用于客車制造業(yè)中的無縫鋼管以及在管壁預制孔的邊緣彎曲成一定角度即翻邊的模具設計。敘述了無縫鋼管翻邊的原理，通過對無縫鋼管的變形特點、變形程度的分析，確定了無縫鋼管翻邊模具設計的方案。要保證翻邊質量，凸、凹模的設計是關鍵，通過對不同形式的凸、凹模的分析，確定鋼管翻邊模結構，采用鋼管翻邊工藝簡化了零件結構，提高密封性，適用于大批量生產。關鍵詞：無縫鋼管；翻邊；應力；應變；模具設計中圖分類號：T G 3 8 6文獻標識碼：BA b s t r a c t ：F l a n g i n gd i ed e s i g ni np a s s e n g e rc a rm a n u f a c t u r i n gw a se m p h a s i z e d F 1 a n g i n gt h e o r yo fs e a m l e s st u b ew a si n t r o d u c e d D i ed e s i g np l a nw a sf o r m u l a t e db ya n a l y z i n gf o r m i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n df o m l i n gV o l u m e D i e a n dp u n c hd e s i g ni sc “t i c a lt og u a r a n t e et h en a n g i n gq u a l i t y B ya n a l y z i n gd i f f e r e n tt y p eo fd i ea n dp u n c h ，f l a n g i n gd i es t r u c t u r ew a sd e t e r m i n e d A d o p t i o no ft u b ei nn a n g i n gs i m p l i n e sp a r ts t r u c t u r ea n di m p r o V e ss e a lp r O p e r t y 曩沁y w o r d s ：s e a m l e s st u b e ；n a n g i n g ；s t r e s s ；s t r a i n ；d i ed e s i g nO引言無縫鋼管廣泛地應用于客車制造業(yè)，常用來制造發(fā)動機冷卻管路、暖風及空調管路等。在這些管路中有許多管件設計成如圖1 所示結構，用于安裝支管或傳感器，這種將管壁上預制孔的邊緣彎曲成一定角度的加工工藝，稱為翻邊。翻邊分為外翻邊和內翻邊，原理相同。o 口0 畝( a ) 內翻邊( b ) 外翻邊圖l 管材翻邊收稿日期：2 0 0 7 0 3 2 2作者簡介：姜晶( 1 9 6 8 ) ，女，副教授。l翻邊原理1 1 變形特點在管壁上沖孔翻邊與在板料上的沖孔翻邊相比，兩者的變形機理非常相似，可按板料沖孔翻邊的變形機理近似分析。在預制的管壁上向外翻邊時，變形區(qū)的應力應變狀態(tài)如圖2 所示。在翻邊成形過程中，預制孔徑譏不斷增大，直至成形結束后擴大成直徑為d 的豎直邊緣。變形區(qū)材料主要受切向拉應力盯。的作用，使切向伸長。愈靠近孔邊緣的金屬，切向拉應力愈大，切向拉應變愈大，壁厚變薄也愈嚴重。徑向由于凸模的摩擦，故拉萬方數據模具技術2 0 0 7 ，N o 42 5應力玎，較小，厚向應力忽略，視為平面應力狀態(tài)。翻邊變形屬于伸長類塑性變形。當s o 大到一定程度時，材料在孔邊緣即產生縮徑，然后破裂。因此防止孔邊緣破裂是翻邊成形的主要問題，一次翻邊的極限變形程度也主要受材料伸長率的限制。翻邊部位的壁厚變薄與變形程度大小有關。越靠近翻邊端部，壁厚減薄量越大。翻邊端部的壁厚可用下式近似計算t l = t d o d式中：f 1 一翻邊后的端部壁厚卜一翻邊前管坯壁厚編一翻邊前預制孔直徑薩一翻邊后直徑，按料厚中心層計算圖2 翻邊變形區(qū)的應力應變1 。2 變形程度翻邊變形程度用翻邊前后孔徑之比表示，即：m = d o 撼式中：m 一翻邊系數顯然，肼越小，d d o 差值越大，表明翻邊過程中切向伸長變形越大，則翻邊變形程度越大，當，z 過小時，就會在翻邊口部破裂，因此翻邊成形極限受材料伸長率的限制。通常用極限翻邊系數表示，它與材料伸長率的近似關系為：m m i n = 1 ( 1 + 6 )式中：聊。i 。一極限翻邊系數6 一材料伸長率影響極限翻邊系數的因素主要有：( 1 ) 預制孔的加工質量由于翻邊時孔徑口部的金屬產生很大的切向拉深變形，因此要求孔邊光滑、無毛刺。如果預制孔是鉆削出來的，由于無撕裂面，翻孔時不易出現裂紋。用沖裁法加工的孔由于沖切面附近發(fā)生了加工硬化，并有毛刺和撕裂帶，翻邊系數比切削的預制孔要大。若沖孔后對材料進行退火或將孔整修，可得到與鉆削孑L 相近的翻邊比。此外，還可以將沖孔的方向與翻邊的方向相反，使毛刺位于翻孔內側可減輕開裂( 圖3 ) 。嘗y Jr 匠z z 習二 耳乙忍刁眩z z 絲L _ 望厄z 刁毛刺f 翻邊方向( a ) 沖孔( b ) 翻邊圖3 沖孔與翻邊方向相反可減小開裂( 2 ) 材料成形性能材料伸長率是影響極限翻邊系數的主要因素。此外，材料的硬化指數刀與厚向異性指數r 值愈大，以及屈強比盯。礬值愈小，均有利于翻邊成形。2模具設計實際生產中，對于中小直徑的管材，常采用沖壓模具翻邊。當管材直徑較大時，沖壓翻邊往往受壓力機工作臺面的限制，在此情況下，可采用專用工具進行翻邊加工。2 1 凸、凹模設計要點凸、凹模是翻邊模具中的關鍵部件，凸、凹模設計的好壞直接影響翻邊的質量。( 1 ) 平頂凸模( 圖4 ( a ) ) 平頂凸模常用于大口徑且對翻邊質量要求不高的工件，用平頂凸模翻邊時，材料不能平滑變形，因此翻邊系數辮應取大些。( 2 ) 拋物線凸模( 圖4 ( b ) ) 拋物線的翻邊凸模，工作端有光滑圓弧過渡，翻邊時可將預制孔逐漸地脹開，減輕開裂，比平底凸模效果好。彎萬方數據2 6D i e a n dM o u l d7 1 c h n o l o g yN o 42 0 0 7( 3 ) 無預制孔的穿刺翻邊( 圖4 ( c ) ) 無預制孔的穿刺翻邊模，凸模端部呈錐形，僅取6 0 。凹?？讕_肩，以控制凸緣高度，同時避免直孔引起的邊緣不齊。( 4 ) 有導正段的凸模( 圖4 ( d ) ) 此凸模前端帶有導向段，工作時導向段先進入預制孔內，導正工序件位置，然后翻孔。其優(yōu)點是：工作平穩(wěn)、翻邊孔四周均勻對稱，翻邊孔的位置精度較高。( 5 ) 帶有整形臺肩的翻邊凸模( 圖4 ( e ) )此凸模后端設計成臺肩，在行程終了時，凸模臺肩對工件圓角處進行校正，以此來克服回彈，起到整形作用。( 6 ) 凹模入口圓角凹模入口圓角對翻邊質量的控制至關重要。入口圓角r 主要與材料厚度有關：f 2 ，r = ( 2 4 ) ff 2 ，r = ( 1 2 ) f工件凸模圓角小于上值時應加整形工序。( a ) 平頂凸模弋?+獬褫、r1n = o 3 d I1 1 蘭垡忒d 。瀾該j( b ) 拋物線形凸模卜蚪孚正段，噸一瀾該j( c ) 穿刺翻孔模( d ) 先導正后翻孔2 2 鋼管翻邊模結構鋼管翻邊模結構形式多樣，按凹模形式可分為有凹模翻邊和無凹模翻邊兩種，無凹模翻邊適用于管材直徑小、翻邊精度低的工件。圖5所示的是無凹模翻邊模，采用的是凸模穿刺沖孔翻邊，效率很高。工作時將管材置于定位塊3內，準確定位。上模下滑，先由卸料板4 的圓弧底面與工件接觸，將其固定，防止在沖裁過程中因張力作用而使管材變形。隨后凸模1 0 進行穿刺沖孔，在凸模返程過程中，由卸料板4 將工件從凸模上退掉，為下一循環(huán)做好準備。在此副模具中，凸模是關鍵部件，由于其直徑較小( 5m m ) ，且細長，容易折斷，因此在卸料板4 和凸模固定板12 上分別安裝了導柱6 和導套7 ，為卸料板精確導向，繼而提高凸模的壓桿穩(wěn)定性，使其工作更加平穩(wěn)可靠。圖5 鋼管穿刺翻邊模1 下模板2 導柱3 定位塊4 卸料板5 導套6 小導柱7 小導套8 上模板9 凸模墊板1 0 凸模1 1 卸料螺釘1 2 凸模固定板1 3 卸料彈簧3結論廠瀚無縫鋼管翻邊工藝無論在成形原理還是模曲霪腳囂姜萎主霎主霽委? 霧霧? 主萎蒜套主了萎葛( 。) 帶整形奢肩的翻邊凸模( f ) 凹岳入口圓角鋼管翻邊工藝可簡化零件結構，提高密封性，圖4 凸、凹模設計要點適用于大批量生產。：歡迎投稿歡迎訂閱：歡迎廣告投放：萬方數據
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