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关于不锈钢拉伸模具的计算方法-请有经验的拉伸模具师傅指点一二2017年6月19日
点击: 日期:2017-6-19

  疑问1:请问如何计算一个不锈钢产品(餐具、厨具等)拉伸时所用的材料(也就是拿来一个产品,计算拉伸时所需要的圆片是多大的。)我要公式。

  疑问二:怎样计算拉伸产品时液压机的合理运用(也就是我拉多大的产品,需要用多大吨位的机器?不要用些大吨位的来糊弄我)也要计算公式。

  疑问三:怎样计算拉伸模具凸缘的深度(也就是我的不锈钢板多厚需要用多深的凸缘)以及各比例问题。

   成形工件的原材料方面、工件与模具之间、模具三方面分析

  拉伸模具:英文drawing dies。应该是一种要求较高的模具,因为大部分都不是纯直拉伸模具,里面还有成型弯曲翻边冲裁等要求。控制间隙和保持精度又要考虑材料的性质回弹和产品的形状以及拉伸的次数和深度等,间隙在机加工方面都留一定余量,间隙为0.9--1.2t 。由模具工研磨装配,在使用时都是由维修工经验掌握。

  这种缺陷一般出现在方筒角部附近的侧壁,通常,出现在凹模圆角半径rcd附近。在模具设计阶段,一般难以预料。即倒W字形,在其上方出现与拉深方向呈45°的交叉网格。交叉网格象用划线针划过一样,当寻找壁破裂产生原因时,如不注意,往往会看漏。它是一种原因比较清楚而又少见的疵病。

  方筒拉深,直边部和角部变形不均匀。随着拉深的进行,板厚只在角部增加。从而,研磨了的压边圈,压边力集中于角部,同时,也促进了加工硬化。为此,弯曲和变直中所需要的力就增大,拉深载荷集中于角部,这种拉深的行程载荷曲线载荷峰值出现两次。

  第一峰值与拉深破裂相对应,第二峰值与壁破裂相对应。就平均载荷而言,第一峰值最高。就角部来说,在加工后期由于拉深载荷明显地向角部集中,在第二峰值就往往出现壁破裂。与碳素钢板软钢板相比较,18—8系列不锈钢由于加工硬化严重,容易发生壁破裂。即使拉深象圆筒那样的均匀的产品,往往也会发生谄屏选?

  ①拉深深度过深。由于该缺陷是在深拉深时产生的,如将拉深深度降低即可解决。但是必须按图纸尺寸要求进行拉深时,用其他方决的例子也很多。

  ②rd、rc过小。由于该缺陷是在方筒角部半径rc过小时发生的,所以就应增大rc。凹模圆角半径rd小而进行深拉深时,也有产生壁破裂的。如果产生破裂,就要好好研磨rd,将其加大

  ①压边力过大。只要不起皱,就可降低压边力。如果起皱是引起破裂的原因,则降低压边力必须慎重。如果在整个凸缘上发生薄薄的折皱,又还在破裂地方发亮,那就可能是由于缓冲销高度没有加工好,模具精度差,压力机精度低,压边圈的平行度不好及发生撞击等局部原因。必须采取相应措施。是否存在上述因素,可以通过撞击痕迹来加以判断,如果撞击痕迹正常,形状就整齐,如果不整齐,则表明某处一定有问题。

  ②润滑不良。加工油的选择非常重要。区别润滑油是否合适的方法,是当将制品从模具内取出来时,如果制品温度高到不能用手触摸的程度,就必须重新考虑润滑油的选择和润滑方法。在拉深过程中,最重要的因素之一是不能将润滑油的油膜破裂。凸模侧壁温度上升而使材料软化,是引起故障的原因。因此,在进行深拉深时,要尽量减少拉深引起的,另外,还需要同时考虑积极的冷却方案。

  ③毛坯形状不当。根据经验,在试拉深阶段产生壁破裂时,只要改变毛坯形状,就可消除缺陷,这种实例非常多。拉深方筒时,首先使用方形毛坯进行拉深,rd部位如果产生破裂,就对毛坯四角进行切角。在此阶段,如果发生倒W字形破裂和网格疵病,则表示四角的切角量过大。切角的形状,如拉深时凸缘四角产生凹口,只要切角量适当减小一些,就可消除,同时还可破裂。

  ④定位不良。切角量即使合适,但如毛坯定位不正确,就会象切角过大那样,仍要产生破裂。另外,当批量生产时,使用三点定位装置时,定位全凭操作者的手感,这时往往会产生壁破裂。

  ①模具表面粗糙和接触不良。在研磨凹模面提高表面光洁度的同时,还要达到不形成集中载荷的配合状态。

  ②模具的平行度、垂直度误差。进行深拉深时,由于模具的高度增加,所以凸模或凹模的垂直度、平行度就差,当接近下死点时,由于配合和间隙方面的变化,就成为破裂的原因。因此,模具制作完毕之后,必须检查其平行度和垂直度。

  ①拉深深度过大。胀形超过极限而引起纵向裂纹;另外,在精整时,纵向或横向胀形若超过极限,也会引起破裂。总之,破裂的直接原因,与胀形超限是一致的。因此,超过变形极限而产生破裂,从形式上讲,就是拉深深度过深,如果降低拉深深度,成形条件就会变好。

  ②凹模圆角半径rd过小。由于是胀形变形,如果超过材料所具有的变形极限,就会产生破裂。因此,合理的rd既能防止凸缘部裂纹的产生,又能补充材料。作为改善材料流入条件的方法之一,是增大凹模圆角半径rd。增大rd虽然防止了破裂产生,但这时的rd比图纸尺寸大,为使rd达到图纸要求,应增加一道精整工序。

  ①压边力过大。调整拉深力最基本的方法是调整压边力。如果产生破裂,并且凸缘部位发亮,则是因为压边力过大。因此,当有破裂时,可稍微降低压边力来观察制品的变化。

  ③毛坯形状不良。如果毛坯越大,成形条件就会越来越坏。因此,需将毛坯减小到最小限度。即可接近下死点时,毛坯要越过拉深筋,然后进行试拉深。

  ①拉深筋的形状和不对。使用拉深筋虽然可以防止凸缘产生折皱,但其副作用是阻碍了材料的流入,因此,如果产生破裂的原因是材料流入阻力太大,那末,为了材料容易流入,就需要与毛坯形状一起综合分析拉深筋的和形状。

  拉伸模不仅在设计阶段要求复杂,同时在试模阶段要求高。难以一次试模成功,一些高手对此提出了许多经验之谈:

  通过对原材料进行表面处理,如对原材料进行磷化、喷塑或其他表面处理,使被成形材料表面形成一层非金属模层,可以大大减轻或消除工件的拉伤,这种方法往往成本较高,并需要添加另外的生产设备和增加生产工序,尽管这种方法有时有些效果,实际生产中应用却很少。

  在模具与成形材料之间加一层PVC之类的薄膜,有时也可以解决工件的拉伤问题。对于生产线通过机构可以达到连续供给薄膜,而对于周期生产的冲压设备,每生产一件工件需加一张薄膜,影响生产效率,此方法一般成本也很高,还会生产大量废料,对于小批量的大型工件的生产采用此种方法是可取的。

  在一些成形负荷很小的场合,有时通过添加润滑油或加EP添加剂的润滑油就可以解决工件的拉伤问题。

  通过改变模具凸、凹墨材料或对模具凸、凹模进行表面处理,使被成材料与凸、凹模这样接触副性质发生改变。实践证明,这是解决拉伤问题经济而有效的方法,也是目前广泛采用的方法。

  若被加工的选择材料是钢铁材料,无论采用何种模具钢或铸铁,在没有任何采用合适的表面处理情况下,一般都很难解决工件的拉伤问题。拉伸用冷轧薄钢板主要有08Al、08、08F、10、15、20号钢,其中用量最大的是08号钢,分为沸腾钢和镇静钢,沸腾钢价格低,表面质量好,但偏析较严重,有“应变时效”倾向,不适用于对冲压性能要求高外观要求较严格的零件,镇静钢较好,性能均匀但价格较高,代表牌号为铝镇静钢08Al。

  从模具凸、凹模材料入手解决工件的拉伤问题,可以采用硬质合金,一般情况下,由这种材料制作的凸、凹模抗拉伤性能很高,存在的问题是材料成本高,不易加工,对于较大型的模具,由于烧制大型硬质合金块较困难,即使烧制成功,加工过程也有可能出现开裂,成材率低,有些几乎难以成形。此外硬脂合金性脆,搬运、安装使用过程中都要极其小心,稍有不慎就有可能出现崩块或开裂而报废。另外由于硬质合金的组织结构是由硬质的碳化钨颗粒和软的粘结相钻所组成,硬质碳化钨颗粒的耐磨抗咬合性能很高,而钴相由于硬度很低,耐磨性较差,使用过程中钴相会优先磨损,使凸、凹模表面形成凹凸不平,如此生产出来的工件表面也会出现拉痕,此时需对模具凸、凹模表面进行研磨抛光后方可进行再生产。对于奥氏体不锈钢工件,由于其面心立方结构也容易与钴相形成咬合而使工件的表面出现拉伤。

  采用合适的铜基合金也可解决工件的拉伤问题,但铜基合金一般硬度较低,易出现磨损超差,在大批量生产的情况下,这种材料的性价比较低。

  对于较大型的模具,如汽车覆盖件的成形模具,大量采用了合金铸铁,铸铁只能减轻工件的拉伤,无法消除拉伤问题,要彻底解决拉伤问题需辅以渗氮,镀硬铬等表面处理。但如此制作的模具往往寿命较短,在使用一段时间后,如出现拉伤,又需修模并重新进行表面处理。

  在模具材料方面,也有采用陶瓷制作模具凸、凹模并成功解决工件拉伤问题的报道。由于其性脆,成本高,不可能大批量推广应用。

  对于生产批量很小而形状简单的大型拉伸类模具,也有采用橡胶等高类材料制作模具凸、凹模的报道,此类模具不会拉伤工件表面,但实际应用很少。

  通过对模具进行表面处理特别是对模具凸、凹模表面超硬化处理是解决工件表面拉伤问题经济有效的办法。表面处理方法有多种,比较常用的有:镀层方面有镀硬铬、化学镀镍磷、刷镀特种合金等;化学热处理方面有各类渗氮、渗硼、渗硫等。表面超硬化处理方面有化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、物理化学气相沉积(PVD)、TD覆层处理。

  电镀、化学镀、刷镀是通过电化学或化学反应的方法,在工件表面形成合金镀层,工艺不同,合金镀层性能各异。就耐磨抗咬合用途,目前应用较多的是镀硬铬、化学镀镍磷、刷镀镍钨合金等。对于成形负荷较轻或大型模具采用这些方法有时可以取得一定的效果。这类表面处理存在的问题是一方面由于表面硬化层的硬度相对较低,容易出现磨损,而镀层一旦磨损,拉伤又会出现。另一方面,镀层与基体材料机械结合,在负荷较大的场合,有时使用几次镀层酒会剥落,而镀层一旦剥落,其功效也就失去。

  化学热处理是将工件放入含某种或某几种化学元素的介质中加热保温,通过工件与介质的物理化学作用,将这种或这几种元素渗入工件表面,然后以适当的方式冷却,从而改变了工件表面的成分和组织结构,并赋予工件不同的物理、化学和机械性能。化学热处理的种类很多,根据所渗元素不同分类为:各种渗碳、各种渗氮、各种渗碳或渗氮共渗,渗硼、渗硫、渗铝、渗锌、渗其他各种金属等。以耐磨、减摩、抗拉伤为目的的化学热处理目前常用的是:渗碳、渗氮、渗硼、渗硫几种。

  采用合适的模具材料辅以渗氮、渗硼等化学热处理往往具有较常规钢制模具高得多的抗拉伤性能。在缺乏其他表面处理工艺方法的情况下,这不适为一种较好的选择,也是较常用的方法。就渗氮处理而言,渗氮的化合物层具有很高的抗拉伤性能,但由于其硬化效果有限,且化合物层较薄,其耐磨性有限,而化合物层一旦磨损,拉伤又会出现,所以在大批量生产过程中渗氮处理往往还无法满足生产要求。就渗硼工艺而言,其硬化层硬度可达1800HV,耐磨性较高,但依据经验,,渗硼质量的稳定性和渗硼工件变形较大,以及渗硼层抗拉伤性能较差是制约该技术在成形类模具上应用的几个重要因素。渗硫技术具有较高的减摩性能,在一些场合也取得了较好的效果,但对于负荷较大的成形类模具,效果有限。

  表面超硬化处理是指化学气相沉积、物理气相沉积、物理化学气相沉积、TD覆层处理。这几种表面处理的共同特点是都可以在工件表面形成2000HV以上的硬化层,并具有极高的耐磨抗咬合等性能。实践证明,化学气相沉积、TD覆层处理技术是目前解决工件拉伤效果最好的方法,而经物理气相沉积和物理化学气相沉积的工件,虽然其表面硬度也可达到2000~3000HV,甚至更高,表面硬化层也具有极高的耐磨、抗拉伤性能,但由于其膜基合力较CVD和TD覆层处理差距较大,往往在使用过程中过早脱落,发挥不出表面超硬化层的性能特点,因此这两种方法除在负荷较小的情况下有可能具有效果外,一般的成形类模具很难有满意的效果。

  形状简单的旋转体拉伸件的毛坯直径在不变薄的拉伸中,材料厚度虽有变化,但基本与原始厚度十分接近,可以根据毛坯面积与拉伸件面积(若有修边须加上修边余量)相等的原则计算出。

  但是,往往拉伸件形状和过程比较复杂,有时还要变薄拉伸,虽然现在有许多三维软件可进行展开料计算,但其精确度不能100达到要求。

  一个产件要经过多道工序,头道工序一般是落料工序。首先要进行展开料计算,对毛坯的形状和大小有个大概认识,以便确定落料模的总体尺寸。在模具设计完成后不要加工落料模的凸凹模尺寸。先用线切割加工毛坯毛坯较大时可用铣床铣后再钳修,经过后续拉伸工序的反复实验,最终确定了毛坯尺寸,然后再加工落料模的凸凹模。

  1.产品图上的尺寸应尽可能在一侧标注,让人明确是外部尺寸还是内腔尺寸,不能同时标注内外型尺寸。他人提供的图纸有此类问题应与其沟通,能统一则统一,不能统一时要知道该工件的与其它件的装配关系。

  2.对最后一道工序,工件尺寸在外,以凹模为主,间隙以减小凸模尺寸取得;工件尺寸在内,以凸模为主,间隙以增大凹模尺寸取得;

  5.多则皱,少则裂”,按此原则调节材料的流动状况,方法有调整压边圈的压力、增加拉深筋、修整凸凹模圆角半径、工件上切工艺口等。http://www.606sf.com 传奇sf

 
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