封頭沖壓中的技術要點分析

2013-09-06 14:59:07

動態(tài)詳情

封頭帶飛邊時直徑) , 相對厚度越大, 坯料邊緣穩(wěn)定性越好, 切向壓應力只能使板邊變厚;相對厚度越小,
對板邊縱向彎曲抗力越小, 易喪失穩(wěn)定而起皺。此外,熱沖時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,很難通過陰、陽模具間的間隙, 容易被拉斷。即使通過陰、陽模,皺
折也無法,會影響封頭質(zhì)量。高碳鋼和普通低碳鋼橢球體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——封頭壁厚。
對某直徑∀1 000 容器封頭,初期沖壓過程中皺折和鼓包現(xiàn)象嚴重, 按公式( 6) 計算 Dp - Dm=
1 400- ( 1 000+ 50+ 76×2) = 198> 20t 容易產(chǎn)生皺折和鼓包, 所以對模具進行了完善,采用增加壓邊
圈的方法解決,設計了帶壓邊圈的模具如圖3 所示,
沖壓時利用壓力機邊缸給壓邊圈壓力, 沖前使用適量的潤滑油等措施,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渡;設計了陰模直口與陰模拖直口,裝配時用壓板螺栓定位,從而保證了陰模與陰模拖的同軸度。
圖3　壓邊圈
2. 2　凹模圓角半徑R凹的確定一般來說, R凹盡可能取大些,大的R凹可以降低拉深系數(shù),減少沖壓時摩擦阻力、提高材料的流
動性, 從而提高橢球體表面質(zhì)量,但是R凹過大時會
削弱壓邊圈的作用, 引起起皺和鼓包現(xiàn)象; R凹過小時使材料流動性降低,使封頭表面質(zhì)量降低甚至產(chǎn) 生龜裂形成裂紋源, 導致封頭被拉裂,還會降低模具
的使用壽命,因此R凹的大小要適當。橢球體凹模圓角半徑可以參考公式:
R 凹 = C1C2t ( 7)
C1——考慮材料的力學性能系數(shù),對于軟鋼、硬鋁C1= 1; 對于純銅、黃銅、防銹鋁, C1=
0. 8;對于406 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)過實際使用該圓角半徑可行。
圖 4　凹模圓角半徑的選取
2. 3　模具間隙的確定
一般來說,封頭間隙過小會增大沖壓時摩擦阻力、降低材料的流動性,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,導致封頭表面拉裂,降低模具使用壽命;間隙過大沖壓時摩擦阻力
會減小、材料的流動性增大,引起皺褶和鼓包現(xiàn)象,
因此模具間隙大小要適當, 間隙Z 一般取( 1～1. 1
t ) ,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鍵點之一,直接關系到拉深件的質(zhì)量和拉深工作的經(jīng)濟
性。理論計算: 拉深次數(shù)決定于每次拉深時允許的變形程度,拉伸系數(shù)m 是衡量拉深變形程度的
一個重要的工藝參數(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)過球化退火后材料沖壓性能, 一次拉深小拉深系數(shù)應小于 0. 7, 因此m> m0,即該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300mm, 退火后沖壓校形并拉深至要求尺寸。
4　結論封頭沖壓過程中,計算好板料毛坯尺寸、設計模具時選擇合適的模具整體結構,計算好陰模過渡圓角,設計、計算好拉深次數(shù),確定好模具間隙, 根據(jù)實
驗情況確定壓邊力等基礎性控制點, 沖壓加工前對板料進行認真的清理,對模具和封頭上的劃、碰傷及時修磨,添加適量的潤滑油等措施,就能生產(chǎn)出合格
的封頭。
[ 1]　陸博福,陸平. 非標準橢圓及標準橢圓形封頭沖壓展開下料尺寸的計算[ J] . 壓力容器,
2008, ( 6) .
[ 2] 　阮鑫, 趙博龍,張志勛. 薄壁封頭沖壓成型過程中的幾個技術要點淺析[ J]

壓力容器的生產(chǎn)中,封頭的沖壓加工成型是基礎的工序之一,沖壓模具的設計在封頭沖壓加工

中起決定性的作用, 筆者對強度鋼( 406 鋼) 薄壁封頭沖壓過程中的技術難點及應采取的工藝措施作進行了簡要分析。
1　技術要求及技術要點分析 1. 1　技術要求某容器前、后半橢球體材料為406 鋼, 板料厚
4. 0mm, b= 640MPa, 0. 2= 43MPa, 沖壓后橢球封頭體外型面長半徑和短半徑之比k= a∶b= 500∶250=
2∶1,如圖1 所示,與外型面切面檢測樣板不貼合間
隙 t, 型面處不大于2mm; 直線段部位不大于1. 5
mm,封頭表面劃傷、碰傷、拉痕、麻坑等表面缺陷不
得大于0. 1mm, 不得有裂紋。
圖1　半橢球體沖壓后尺寸
1. 2　板料下料尺寸計算沖壓板料毛坯尺寸過大將導致封頭沖壓過程中
主缸壓力增大,封頭直線段部位減薄嚴重, 甚至產(chǎn)生龜裂成為裂紋源, 誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生;沖壓板料毛坯尺寸過小導致所需壓邊力過大, 當設備壓邊力不夠大
時沖壓過程中板料流動過快就會引起鼓包、皺折的產(chǎn)生。封頭展開料尺寸推導如下:
圖 2　橢圓曲面表面積計算尺封頭沖壓時坯料外緣的壓縮量大,其值為:
△L = ! ( Dp - Dm) ( 5)
Dp——坯料直徑,
Dm——拉深后大口直徑(帶飛邊)
此壓縮量向封頭三個方向流動: 向垂直于拉深方
向的切向流動,增加邊緣厚度; 拉深時向中心流動,補充徑向拉薄; 向外自由伸長, 即徑向擴大。由于徑向流動阻力小,所以向外伸長往往較大。如果坯料較薄或模具不當、工藝不當,使封頭在拉延過程中