小压面非对称上下立边工件的工艺安排及计算

作者：信息来源:模具 2008-6-14

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[摘要]通过对成形零件的工艺分析，找出了成形难点，提出把另一零件安排在一起加工的工艺方案，解决了技术的难题。关键词双向立边拉伸工艺安排 Through analyzing the technological process of the formed part, difficult points for forming the part were ...

[摘要]　通过对成形零件的工艺分析，找出了成形难点，提出把另一零件安排在一起加工的工艺方案，解决了技术的难题。
　关键词　双向立边　拉伸　工艺安排

Through analyzing the technological process of the formed part, difficult points for forming the part were found out. The technology of processing the part together with another part was put forward, which solved a difficult problem of the manufacturer.
Key words vertical surfaces on both sides, stretching, processing arrangement

1 问题的提出

　　汽车电喇叭前罩如图1，属小压面环状非对称上下立边工件。零件主体为环状，环的实体为立边的工作压面，A、B上下立边。
工艺分析1：如若采用落料立外边(B)复合工序，由于展料尺寸(φ99.4mm)与工件内边尺寸(φ91mm)单边仅为4.2mm，凸凹模太薄结构不允许，只能分几道工序。另一种办法：①首先落成环料；②同时立双向边。

图1 汽车电喇叭前罩

　　由两道工序解决问题，问题由此而提出：即小压面，非对称双向立边的工艺安排。
工艺分析2：由于外圈(B)：高H=4.5mm,D=91mm，受拉面积S=πDH=409.5πmm²;而内圈A：高H=1mm,D=78mm，受拉面积S=78πmm²。
　　一般压力机双向压力相等，而当介质摩擦系数相同时，其拉力大小仅与摩擦面积有关,拉力比即面积比为409.5/78=5.25。
　　由于拉力的严重不对称，导致金属流向外圈B一侧，使B立边超高，差不齐，而A圈立不起来或拉坏毛坯。
　　里又需提出压边面积问题，模具可加压料装置，如果压边面积很大(相对立边高度)，拉力的不对称会被抵消，而该工件压边面积很小仅5.7mm宽，就出现了当压料力F_max(单动冲床弹性压料)不能抑制金属偏流时，从而使该工艺安排失败。

2 改进工艺安排

　　结合我厂产品工件情况，把喇叭共鸣盘与该前罩统一安排。共鸣盘如图2，改进工艺安排如图3：(a)落料成形；(b)立外边、切断；(c)立内边。

图2 共鸣盘

图3 工序安排

　　工艺分析3：第1工序将共鸣盘镶入环件中成形不做切断转2工序。第2工序立外圈B时，由于工件中心为实体有足够的张力保证金属不出现偏流，只能均匀立起，当外边B将立起时，即金属流动将完成时再切断，立外边和共鸣盘切断在1道工序中完成，由模具结构保证(如图4)。
　　第3工序立内边，由于外边已立起，起到加强筋的作用，此时金属亦不产生偏流。

图4 模具结构
1.凹模 2、5.托芯 3.凸模 4.凸凹模
6.托板 7.托杆

3 工艺计算

　　环状立边如要立得直，应采用负间隙，而负间隙将带来立边高度的加大，一般手册展开料计算均采用等面积原则，即以工件成形前后面积不变为计算依据，根据工件中性层的面积加一些修边量后，算出展开料直径(回转体件)，而忽略了工件变薄和中性层位移带来的变化，因而所算尺寸偏差较大。
　　本工件含有2次变形：①成形共鸣盘；②在收缩的外圈上再立边。一般都要加修边工序以调整工艺计算误差。而本设计采用一次落料满足两次工艺成形尺寸且不修边，因而引入了等体积计算原则和中性层位移概念，计算如下：
　　(1)按等面积原则计算共鸣盘面积为：
F₁=1535.36π
　　(2)引用等体积原则和中性层位移概念计算前罩面积。中性层位移概念一般用于弯曲件计算中，因为弯曲件不再修边，这里加以利用。
　　工件按直角计算，可查K=0.23，那么
　　D=91＋2Kt=91＋2×0.23×0.8=91.368mm
　　H=4.5＋Kt=4.5＋0.23×0.8=4.684mm
　　本设计立边间隙为0.9t，即立环厚为0.9t。
　　由体积不变原则可知加工前后的材料体积不变，即环B立边的体积不变，而t的变化只引起高度的变化，故有4.5×0.9=4.05,进而有4.684×0.9，所以前罩的面积为：
　　F₂=π[(D/2)²＋0.9DH－(76/2)²]=1028.19π
　　(3)总面积 F=F₁＋F₂=2563.55π
　　由F=πR²有：