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氮氣彈簧在模具中拉延-成形工藝
2012-2-27 14:05:27

        利用安裝在壓力機上的模具,將平板金屬毛坯變為空心的制件,這種冷沖壓工藝稱為拉延工藝。拉延可分為軸對稱的筒形件,軸對稱的球形件、錐形件、拋物線形件,非軸對稱的盒形件和非軸對稱的曲面形零件,薄壁覆蓋件等等。圖4-1所示為將直徑為D的毛坯,拉延成直徑為d,高度為H的筒形件,整個拉延過程是壓邊圈首先要將毛坯凸緣部壓緊,在

凸模作用下,將這部分金屬

                                                                           圖4-1  拉延過程

拉進凹模,隨著凸模下壓,拉延力逐漸增加,毛坯凸緣部分發生塑性變形,產生塑性流動,最終達到設計的制件形狀。如果我們將筒形件沿其高度方向剪開,再放平(如圖4-2所示),不難發現存在著影線部分的三角形,這些三角形稱為“多余三角形”.由此可見,拉延的塑性變形的實質,也就是“多余三角形”的轉移,這部分金屬是在切向壓應力和徑向拉應力的作用下,從凸緣部位向筒壁高度轉移,如果轉移的阻力太大,材料將被拉裂,如果切向壓應力過大,凸緣區將會起皺。因此為了防止金屬在流動過程中起皺,除了正確進行拉延工藝計算外,采用壓邊裝置是目前最為有效的防皺措施,壓邊力的大小直接影響到拉延零件的質量,也是控制拉延金屬能否均勻流動的主要工藝參數之一。在沖壓模具設計中,常規的壓邊裝置是彈簧、橡皮、氣墊等,這些裝置均有其優缺點,共同存在的問題之一就是不能提供準確的彈壓力。
                                    

                                    
                                                            圖4-2  拉延時材料的轉移
                                      a)拉延時毛坯材料的轉移  b)拉深件的網格變化

在目前的沖壓書籍中,又沒有準確的壓邊力計算公式可依。所以在實際生產中,壓邊力的選定和調整,一般都是根據設計人員或調整工人的經驗來進行的。這樣就影響到拉延制件的質量穩定,廢品率的高低,使調試和修整模具的周期加長。氮氣彈簧的出現,彌補了這方面不足,氮氣彈簧可以提供準確的彈壓力,它所具有的獨特優點,是當今任何其他彈性元件無法比擬的。氮氣彈簧以它固有的特點,獨領風騷。采用氮氣彈簧或氮氣彈簧系統,非常方便地解決了已往存在的問題。保證沖制件的質量穩定,降低了廢品率。簡化了模具設計,模具制造、安裝、調整也非常方便。如圖4-3所示的軸對稱零件,作者采用氮氣彈簧技術解決這類零件的拉延問題,均取得非常理想和滿意的結果。有些零件采用常規的彈簧、橡皮做壓邊元件,沖壓件質量不穩定,或是不能獲得滿足技術要求的沖壓件。但是采用氮氣彈簧進行壓邊。就可簡單地解決這個問題,并能獲得相當穩定和滿足技術要求的沖制件。

 

         因此軸對稱的拉延零件。正拉延或反拉延,氮氣彈簧正置或反置均可以采用。對這類零件。目前看來不論是理論上還是具體模具結構上,對解決拉延中起皺與破裂的問題,都可以獲得比較滿意的結果,成功率是非常高的。
          對非軸對稱零件的拉延,其塑性變形的實質,也是多余三角形轉移的問題。由于是非軸對稱零件,更要處理好金屬在拉延過程中等流動的問題,處理好多余三角形轉移過程中,所帶來的切向壓應力和徑向拉應力重新分配的問題。如果在塑性變形中,金屬不是均勻等流動變形,金屬內部必然會出現相互牽制,加大了金屬內部的應力。眾所周知,如果切向壓應力過大,將導致材料起皺、徑向拉應力過大。將導致材料破裂。起皺與破裂是這類零件二大關鍵難題,而其影H向的因素又比較復雜,尤其是對于汽車覆蓋件,其塑性變形的復雜性,形狀多樣性,零件無規律性等,給設計人員在進行模具設計時,帶來了相當的難度??梢運的殼吧杓迫嗽痹諫杓普飫嗔慵哪>呤?,更多地借助于設計經驗,來確
定工藝參數,如拉延筋的位置,拉延筋的形狀,這些措施都是為了達到金屬在拉延過程中等流動的目的,調整模具也應當圍繞這個中心。那么采用氮氣彈簧或氮氣彈簧系統,無凝將給處理這一類問題,帶來了諸多方便。例如,模具壓邊的著力點位置很容易改變,不受氣墊頂桿的約束,壓邊力的大小可以選擇不同型號的氮氣彈簧來實現,也很容易使單動油壓機實現雙動的功能。正確選擇氮氣彈簧的特性曲線,來滿足這類零件拉延工藝的要求。使在有效的拉延行程中。壓邊力基本保持調整的恒定數值。同時氮氣彈簧系統,還可以有效保證零件成形的先后順序,保證零件的成形性,獲得質量很高的沖壓零件。在某種意義上說。它將使得拉延筋的設計變得更為簡單,甚至完全取代壓力機氣墊的功能,縮短模具調試和修整的周期。因此應用氮氣彈簧技術,是目前解決覆蓋件金屬等流動問題的最有效途徑。在這類零件的復合模具中,采用它可以大大提高模具的復合程度,減少沖壓工序,大大縮短在壓力機上更換模具的時間,縮短在壓力機上安裝模具的時間等。正由于它有上述這些優點,如今在西方發達國家中,越來越廣泛采用這項技術,解決汽車覆蓋件拉延成形中的問題。

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