不规则壳体件的模具设计

I

图2截面选取图

不规则壳体制件的模具设计

1壳体制件分析

图i 所示为某发动机上的阻尼片制件图，材料为 GH5188厚度0.25mm,由图la 可见，制件形状不规则， 成形存在如下难点:①制件的不规则形状会导致毛坯 展开以及成形力计算困难;②制件两端直壁与周围的 转角仅为fi0.5mm ，成形时很容易产生开裂。鉴于上 述原因，给该制件的成形模具设计带来困难。 2工艺分析 2.1

毛坯尺寸及排样的确定 (1)毛坯形状及尺寸的确定。

由于该制件为不规则壳体，难以精确计算毛坯尺 寸，所以在实际计算毛坯尺寸和排样时，对制件局部 进行了简化，以方便制件展开。先不考虑左右两端部 分，根据面积相等的原则，对其余部分用取截面进行 曲线展开，然后将各展开曲线利用曲线圆滑过渡进行 连接，最后在两端处利用大圆弧连接，最终确定毛坯 形状和尺寸，具体方法如下：

a. 不考虑左右端部，仅对中间主体部分取截面如 图2所示。

b. 将各截面曲线展开，端点用光滑的曲线过渡， 得毛坯图如图3所示。

c. 将左右两端用半圆过渡，保证制件左右端盖毛 坯尺寸，得毛坯形状及尺寸如图4所示。

技术要求:①未注内圆角R0.5 ；

②允许局部裂纹，按标准件接收 (a)

(

b)

图1制件图

a ——制件二维图

b ——制件三维图

图3中间部分毛坯展开轮廓 27.6 Fo=

R ~ V_^z

R6.3

J.4

9.2 图4毛坯最终形状及尺寸图 (2)

毛坯排样图的确定。

排样工作非常重要。排样的合理性，影响到材料 的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质 量、生产操作方便与安全等。根据参考文献[1]中排样 的原则，考虑到本制件结构的特殊性，确定制件排样 如图5所示。

t0.25

2.2 冲压工艺方案的确定 由于该制

件形状不规则，没有合适的资料进行计 算。因此暂将

此制件近似的

当做盒体，按照盒体的方

法计算，按照B_=2.5，B_=5.4分别进行计

算。

经计算，H ma >=2.5/0.5=5C 当 B

腿

=2.5 时

，

，

/B=0.5/2.5=0.2 ；当 B

腿

=5.4 时，

r/B= 0.5/5.4吨1。

查文献[2]中表4-17可知，此数值均符合矩形盒 次拉伸成形的最大相对高度要求，所以在采用一定 的工艺措施后，该制件可通过一次落料拉伸成形。 3工艺计算 3.1 冲裁力的计算

冲裁力F (N)可由下公式计算：

F 冲=KLtT 式中L ---- 冲裁件周边长度，mm

t ----- 材料厚度，mm

T ——材料抗剪强度，MP K —一系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间 隙的波动，材料力学性能的变化及材料 厚度偏差等因素，一般取K=1.3 又由参考文献[3]查得，=600MPa 。

所以，F 冲=1.3x210x0.25x600=40,950N~41kN 3.2拉伸力的计算

(1) 拉伸力的计算。

将该制件横截面近似看为矩形、椭圆形，拉伸力 可

由下式计算：

F 拉=0.5~0.8Lt^b

又由参考文献[3]查得，％=920皿尸&。

所以，F 拉=0.5~0.8 x 210 x 0.25 x 920=38,640N = 38.6kN 。 (2)

压边力的计算。

压边力F (N)可由下式计算： F 压=為， 式中 A ——压边面积，mm 2

p ——单位压边力，MPa,查文献[2]可知，对于 GH5188，取 3MPa 则 F 压

=(2,677-883.177)x3«5,381.5N=5.4kN 3.3 设备的选择

IF=F 冲+F 拉+F 压=41+38.6+5.4=85kN 该制

件属浅拉伸，选择压力机时应按下式： lFs ；(0.7~0.8)Fo 式中2F ——冲裁力、拉伸力和压边力的总和 Fo —压力机的公称压力。

=106.25~121.5kN

0.7 〜0.

根据本公司的实际加工设备状况，决定选择压力 满足且最接近的曲柄压力机JC23-25。

3.4拉伸间隙的确定 拉伸间隙为：

图6模具结构

1.模柄

2.打杆

3.卸料螺钉

4.垫板

5.上模座

6.上安装板

7.橡皮

8.卸料板

9.凹模10.下安装

板11、22、24.圆柱销12.下模座13.顶杆14.凸模15、3. 螺钉16.顶件器17.固定挡料销

18.卸料杆19.凸凹模20.导柱21.导套

2

4 23 22

填易熔合金

Z=1.1t=1.1x0.25=0.275mm

4模具设计

4.1 落料拉伸模的设计

落料拉伸模结构如图6所示。 5生产中出现的问题及解决措施

(1)出现的问题及原因分析。

该模具已投人使用，其加工出的制件虽然达到技 术要求，但是仍然存在左右直端面局部开裂的问题， 经过后续补焊等措施不影响使用，经分析，出现开裂

4.2 模具设计中应注意的问题

(1) 为保证模具在落料后再进行拉伸，在设计落 料拉伸模时，必须使凸模上端面低于落料凹模上端面 一■定距离，一■般为^■个料厚。

(2) 为保证模具具有一定寿命，所有成形零部件 (凸、凹模等)都采用T10A 材料，热处理硬度50~55HRC 。 4.3 模具的工作过程

坯料以固定挡料销17定位后，踏下脚踏开关，凸 凹模19下行，接触坯料后，与落料凹模9共同作用完 成落料，之后继续下行，与凸模14共同作用进行拉伸， 当到达下死点后回程。若制件留在凸凹模19内，由卸 料杆18推出;若制件留在凸模14上，由顶杆13推动顶 件器16顶出。 的原因主要有以下几点：

a. 制件本身要求的圆角过 小，半径仅为肌5mm ，材料流动 困难。

b. 两端毛坯料偏大，压边面 积过大，不利于材料

流动。这 一问题的出现是由于制件形状 不

规则，在毛坯尺寸的计算中 缺乏有效方法，

从而使计算误 差较大所致。

(2)解决措施。

a. 型面抛光，压制时加石墨 润滑剂，使制件材料易于流动。

b. 借助有限元模拟坯料计 算及模具试冲，获得压料周边比 较均

匀的毛坯形状，以改善压边 面，实现材料均匀流动。 6结束语

由于成形工艺分析准确地 找出了难点要点，模具设计中 又采取了有效的应对措施，经 实践证明，该副模具结构设计合理，制件质量完全符 合图纸要求，

可为同类不规则壳体的成形模的设计 提供参考。