高档不锈钢灶具面板成形工艺与模具设计.pdf

模具工业 2013年第39卷第4期 冲 模 技 术 1不锈钢薄板SUS201材料的特性 SUS201属于奥氏体不锈钢 具有较强的耐腐蚀 性和较好的成形能力 经过表面处理 喷纳米漆 后 又有良好的金属质感 成本相比SUS304低 在家用 电器行业被广泛用来替代SUS304 但各个生产厂家 的SUS201在材料性能方面存在较大的差异 行业暂 时区分为正材和压延板 以下涉及的SUS201材料均 为压延板 表1是通过试验室测试和实践验证得到 此材料的主要力学性能 2新旧工艺对比 表1生产中用SUS201材料力学性能 力学性能 抗拉强度 MPa 上屈服强度 MPa 下屈服强度 MPa 断后伸长率 行业标准 630 245 245 15 工厂试验数据 598 75 456 25 456 25 13 5 图1是QL502灶具面板 表2为面板新旧工艺 对比 实现新工艺最大的难点是拉深模具和侧折四 图1灶具面板 高档不锈钢灶具面板成形工艺与模具设计 党元明 胡永 广东美的厨卫电器制造有限公司 广东 佛山528311 摘要 以SUS201为材质的不锈钢灶具面板成形为例 分析对比了新旧工艺 找出原有工艺存在工序多 成形零件表面平面度差 角部成形后开裂 如不成形角部需要增加塑料围边从而降低产品的精度等问 题 对原有工艺和模具进行了改进 既缩短了生产工序 又提高了产品精度 此新工艺和模具在行业 内具有先进性和可复制性 关键词 灶具 面板 不锈钢 成形工艺 模具结构 中图分类号 TG385 4文献标识码 B文章编号 1001 2168 2013 04 0020 04 Forming process and die for upscale stainless steel stove panel DANG Yuan ming HU Yong Guangdong Media Kitchen Appliances Manufacturing Co Ltd Foshan Guangdong 528311 China Abstract Taking the forming of SUS201 stainless steel stove panel for example analysis and comparison of new and old processes were made and the problems which the proce dure were too many the flatness was bad the corners cracked after forming and the non forming corners need increase plastic edges to reduce the refinement degree of prod ucts were come up with in the old process Through improving the process and die in tech nology the producing procedure was shortened and the accuracy of products was im proved The new process and die were advanced and replicable in the industry Key words stove panel stainless steel forming process die structure 收稿日期 2012 11 26 作者简介 党元明 1975 男 汉族 甘肃平凉人 工程师 从事 冲模模具设计与制造工作 地址 广东省佛山市顺德区北滘镇美 的工业城东区广东美的厨卫电器制造有限公司 电话电子信箱 dangym 20 模具工业 2013年第39卷第4期 边四角模的设计和制造 下面分别介绍这2副模具 的设计 3拉深模设计 3 1解决零件变形翘曲问题 原工艺在成形后的零件沿长度方向翘曲变形 采用后面的整形模具整2个长边来校正平面度 但 因为长边已经折了裙边 对零件起到了加强作用 整形时变形程度超出材料塑性变形的极限导致直 接报废或达不到效果 为解决工件翘曲变形和取 消后续的整形工序 在拉深模上首次引入 反向余 量补偿 的设计方案 根据原工艺零件修边后拉深内应力释放的结 果 测出零件的平面度 分析其数据和变形特点以 及变形位置后 在新拉深模的凸模和内成形板对应 处做反向余量补偿 见图2 在QL502案例中 见图3 根据之前的产品变化 在A面局域内变形最大处留2mm的余量 在C面局 图2凸模与凹模内成形板补偿示意 1 凹模内成形板2 凸模 表22种工艺对比 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 工艺路线 模具数量 人力投入 设备投入 产线平准率 产品合格率 单班产能 8 h 模具投入 新工艺 新模具 拉深 修边冲孔 翻直四 边 侧折四角四边 侧折 裙边 整形裙边 5副模具 5人 5台 良好 98 2 800件 40万元 原工艺 原模具 拉深 修边冲孔 翻直四边 侧折长边1 侧折长边2 侧折短边1 侧折短边2 侧折 圆角1 侧折圆角2 整形裙边 整型大面 9副模具 9 11人 9台 不好 90 2 100件 37万元 备注 产品不带内折的裙边会造成四角翻 直后毛刺大 须加橡胶条保证安全 降低了产品的档次 提高了成本 旧结构因多次折弯需专人除去工件 上的保护膜 节约设备投入 旧工艺因需要6次折裙边 浪费工时 旧工艺在整形裙边时导致大面变形 侧折圆角易开裂 产生大量报废 图3零件分区图 21 模具工业 2013年第39卷第4期 域内变形最大处留3 5mm余量 在D面局域内变形 最大处留2mm余量 各个面之间用渐变的面连接使 其平滑过渡 以此方案对零件进行新的3D造型 据 新的零件3D图加工拉深模的凸模和内成形板 因 凸模和内成形板做了反向余量补偿 如图2 拉深 后零件内应力没有释放 可明显看到零件沿长边向 外凸起 待修边之后拉深内应力自然释放 经测量 完全达到零件平面度的设计要求 如有误差可依 据此法做第2次改善 为减小因第2次加工拉深模凸模和内成形板的 难度 此两件母材可先不做淬火处理 待试模成功 后优先考虑做氮化处理 3 2侧折四角开裂问题 侧折四角开裂的问题 除后续折弯工序模具有 一定的影响外 直接因素还是拉深模 拉深时材料 在转角处变形最大且最为复杂 为此在拉深模上凸 模和凹模的转角处尝试采用了大间隙的做法 如图 4 一般资料介绍拉深模转角间隙为材料厚度t的 1 05 1 1 t 经过反复试验将间隙调整为材料厚度t 的 2 2 5 t 降低压边圈和凹模板对角部材料的挤 压力 使拉深后工件角部有一定的起皱 降低材料 的冷作硬化程度 减少侧折四角时材料再次变形开 裂 同样在翻直的模具转角处也需采用大间隙 图4拉深模角部间隙 3 3模具材料 在拉深模凹模板 压边圈 模板上采用新材料 合金铸钢和球磨铸铁 代替Cr12MoV 合金铜 直 接降低了模具成本 同时增加了模具刚性和拉深性 能 4侧折四边四角模具设计 侧折四边四角模具结构复杂 在模具制造精度 上要求高 模具结构如图5所示 综合考虑了模具强度和脱模的要求 模具采用 图5侧折四边四角模具结构 22 模具工业 2013年第39卷第4期 双滑块结构 见图6 上模下行要实现2个方向运 动 下模由8个滑块组件组成 上模斜楔下行 斜楔 带动滑块A使折弯凸模打开 斜楔继续下行 斜楔带 动滑块B完成工件成形 图6双滑块结构 试模过程中发现几个问题 1 侧折四边四角模具内模的R角处理 内模的 R角需采用小圆角 因板料拉深时已经产生严重的 硬化 侧折内圆角R越大 余料增加 材料向前端变 形量越大 形成叠加 容易开裂 见图7 这和文献 资料推荐内圆翻边采用相对较大的R是相反的 2 侧折圆角处成形凸模 凹模的间隙处理 经验证凸 凹模不宜采用较大的间隙 1 2t 间隙 越大 导致不能内翻边或翻边角度 90 如适当 图7折角角部示意图 加大修边转角处的材料 又产生开裂甚至圆角前端 处叠料 为此采用了小间隙 1 0 t 板料在内翻 成形时局部变薄 在不增加圆角材料的情况下实现 了内翻不开裂 3 经过量产验证 发现上模的压料力对角部 侧折有一定的影响 因侧折圆角处是材料变薄 角 部凸模受力过大刚性不足有轻微变形 致使凸模 凹模间隙增大 圆角侧折后面不平 在压料板角部 增加弹簧力解决了这个问题 4 因模具活动元件比较多 活动有先后次序 弹力都是由弹簧提供 在弹簧的选择 活动元件的 间隙设计上等都需严格测算和验证 5 活动内模的结构设计 经过在多副类似模 具上改进 发现图8所示结构是最稳定的 6 经过2年的生产 发现冬季比较冷 模具角 图8活动内模结构 部容易开裂 尝试对角部局部加热 温水 乳化液浸 泡 或者在生产中坚持一个生产模式对防止角部 开裂有一定的帮助作用 5结束语 这种工艺和模具结构自2010年开始投产以来 一直比较稳定 节省了成本 取得了很好的经济效 益 在2011年上海厨卫展上受到了行业厂家的关注 参考文献 1 张万友 谭平宇 接油盘拉深模设计 J 模具工业 2012 38 1 39 40 44 2 张志远 纪莲清 耿军晓 等 带液压装置拉深模设计 J 模 具工业 2009 35 4 34