如何设计一个好的拉伸模?
拉伸模在整个冲压模具行业中所占的比重很大。我们常见的杯子,电机上的外壳,几乎所有的产品都或多或少有一些需要拉丝的产品。对于拉延模的设计,并不是说按照常规算法就能计算出来的。充满变数的过程太多了,尤其是一些非旋转体的拉伸,让人望而却步。
因为拉延模设计要考虑的因素太多,比如拉延系数,是否达到材料极限,弹簧力的确定,拉延方向,是向上还是向下,往往不可能一次成型,要经过多次试验才能达到理想的结果,甚至有时模具可能报废。因此,在实践中积累经验对拉伸模的设计有很大的帮助。
此外,切割尺寸的大小对整个模具的试制也起着重要的作用。所以很多时候,我们在设计一些不规则的拉伸零件时,往往会在模具设计阶段预留一个空的步骤。
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一.拉伸材料
当客户对材料的要求不是很苛刻,反复试模都达不到要求时,可以用拉伸性能好的材料再试。好的材料是成功的一半,拉伸永远不可忽视。拉拔用冷轧钢板主要有08Al、08、08F、10、15、20钢,其中08钢用量较大,分为沸腾钢和镇静钢。沸腾钢价格低,表面质量好,但偏析严重,有“应变时效”倾向,不适合冲压性能高,外观要求严格的零件。镇静钢性能更好,但价格更高。日本SPCC-SD深冲钢已用于国外钢材,其拉伸性能优于08Al。
第二,模具的表面光洁度
在拉深过程中,模具和压边圈两侧的磨削不充分,特别是在拉深不锈钢板和铝板时,更容易产生拉深伤痕,严重时会导致拉伸断裂。
三、毛坯尺寸的确定
多皱少裂是我们的原则。空白定位设计要正确。形状简单的拉延件,虽然在拉延过程中毛坯直径发生变化,没有减薄,但材料厚度基本上非常接近原始厚度,可以按照毛坯面积等于拉延件面积的原则计算(有修边的话要加修边余量)。但拉伸零件的形状和工艺往往比较复杂,有时还需要细化拉伸。虽然有很多三维软件来计算展开材料,但程度达不到要求。
解决方法:试试材料。
一个产品要经过多道工序,第一道工序一般是落料工序。首先要对展开料进行计算,对毛坯的形状和尺寸有一个大致的了解,从而确定冲裁模的整体尺寸。模具设计完成后,不要加工冲裁模的凸凹模尺寸。首先用线切割加工毛坯(毛坯大的时候可以用铣床铣,然后夹紧)。在后续的拉深过程中经过反复试验,最终确定毛坯尺寸,然后加工冲裁模的凸凹模。
倒工序先试拉伸模,再加工毛坯的下料边尺寸,事半功倍。
四、抗拉系数m
拉伸系数是拉伸工艺计算中的主要工艺参数之一,通常用来确定拉伸的顺序和次数。
影响拉伸系数m的因素很多,包括材料性能、材料相对厚度、拉伸方式(有无压边圈)、拉伸次数、拉伸速度、凸模和凹模圆角半径、润滑等。
拉伸系数m的计算和选择原则是各种冲压手册中介绍的重点。有计算、查表、计算等多种方法,吉祥如意。我也是照着书选,没啥新意。请读这本书。
材料的相对厚度、拉伸方式(有无压边圈)、拉伸次数在修模时都不容易调整,一定要慎重。还好在选择拉伸系数m的时候找同事查了一下。
动词 (verb的缩写)加工油的选择
加工油的选择很重要。辨别润滑油是否合适的方法是,当产品从模具中取出时,如果产品的温度过高,不能用手触摸,则必须重新考虑润滑油和润滑方式的选择,在阴模上涂上润滑油或在薄板上放上薄膜袋。
如果出现拉伸开裂,在凹模上(不要在凸模上)涂润滑油,并用0.013-0.018毫米的塑料薄膜覆盖工件靠近凹模的一侧..
六、工件热处理
虽然不提倡,但还是要说一下,在拉拔过程中,工件由于冷塑性变形而冷加工硬化,降低了其塑性,增加了其变形抗力和硬度,不合理的模具设计需要中间退火来软化金属,恢复其塑性。
注:一般工艺不需要中间退火。毕竟要增加成本,就要在增加工序和增加退火之间选择。慎用!
退火一般采用低温退火,即再结晶退火。退火时有两点需要注意:脱碳和氧化。这里主要讲氧化。氧化后工件上有氧化皮,有两个缺点:减薄工件有效厚度,增加模具磨损。
当公司条件不具备时,一般采用普通退火。为了减少氧化皮的产生,在退火过程中应尽可能将炉填满。我也使用过地球方法:
1.工件少的时候可以和其他工件混合(前提:退火工艺参数要基本相同)。
2.把工件放在铁箱里,封好再装炉。为了去除氧化皮,应根据退火后的情况进行酸洗处理。
当公司有条件时,可以采用氮气炉退火,即光亮退火。如果不仔细看,和退火前几乎是一个颜色。
当试模中有强冷加工硬化或拉伸裂纹的金属没有其他办法处理时,增加中间退火工艺。
七、补充几点
1.产品图纸上的尺寸尽量标注在一边,以便明确是保证外形尺寸还是内腔尺寸,不能同时标注内外尺寸。如果别人提供的图纸有这样的问题,要和他们沟通。能统一就统一。如果不能统一,就要知道工件和其他零件的装配关系。
2.对于后一道工序,工件的尺寸在外面,主要是凹模,通过缩小凸模的尺寸来获得间隙;包括工件的尺寸,主要使用冲头,通过增加模具的尺寸来获得间隙;
3.凸凹模的圆角半径在设计时应尽可能小,这样会给后续的模具修复带来方便。
4.在判断工件拉伸裂纹的原因时,可以参考:材质不良导致的裂纹多呈锯齿状或不规则状,工艺和模具导致的裂纹一般比较整齐。
5.“多点皱纹,少点裂痕”。根据这个原理,调整物料流量。方法包括调整压边圈压力、增加拉延筋、修整凸凹模圆角半径、在工件上切割工艺开口。
6.为了保证耐磨性和防止拉伸划伤,冲头和压边圈必须淬火,镀硬铬或表面TD处理。必要时,可使用钨钢作为冲头和压边圈。