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从拉伸工序的工艺要素 分析 叉车发动机罩拉延模前言随着叉车性能不断提升，其外观个性化也越来也重要。而构成叉车车身、驾驶室、覆盖发动机与底盘的薄板覆盖件就成为其个性化最有力的彰显武器。覆盖件既是封闭薄壳状的受力零件，又是外观装饰性零件，不仅要满足结构上的功能要求，还要满足表面装饰的美观要求。因此覆盖件是工程机械个性化和升级换代的重要保证。同一般冲压件相比，覆盖件的形状多为空间立体曲面，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量高等特点。覆盖件表面上任何小缺陷都会在涂漆后引起光线漫反射而损坏外观的美观，所以尤其要求覆盖件表面平滑，棱线清晰，空间曲面形状合理，不允许有皱纹，划伤，拉毛等表面缺陷。以此，覆盖件的工艺设计、冲压模结构设计和制造工艺都有特殊要求。在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来，作为一种特殊的类别加以研究和分析。1 概述发动机罩作为叉车主要覆盖件之一，大圆弧、流线型，是整车外观个性化的标志和亮点。机罩拉延模是该件最主要的工艺装备，其作用是将平板形状坯料状坯料经过拉延工序成型为设计要求的立体空间工件。该模具有投入生产以来，使用效果一直较好。下面就从拉深工序的几项工艺要素全面分析机罩拉延模，以借鉴其设计的成功之处。2 拉深工序的几项工艺要素分析2.1 拉伸方向拉伸方向就是工件在模具中的三向坐标位置。合理的拉伸方向应符合如下原则：a.保证所有需拉伸部位在一次冲压中完成，不应有凸模接触不到的死角或死区。b.拉伸时，凸模两侧的进料阻力基本保持一致，使两侧流入凹模的材料保持均衡。c.尽可减少拉伸深度。机罩拉延后的形状属于盒型件。零件的长宽尺寸较大而高度相对较小，因此拉伸方向容易确定，即将零件高度作为拉伸的深度。这样确定拉伸方向，凸模两侧的形状相同，两侧材料的进料阻力基本一致，而且零件的所有外形能够在一次拉延中完成，拉延深度也最小。2.2压边圈在拉伸过程中，为了防止工件的边壁或凸缘起皱，应使毛坯被拉入凹模圆角以前，保持稳定状态，其稳定程序主要取决于毛坯的相对厚度t/D100（其中t材料厚度；D坯料直径）。当数值小于1.5时，稳定性差，必须用压边圈；当数值在1.52.0之间时，压边圈可以不用；当数值大于2.0时，则完全不考虑压边圈。机罩：t=1.5mm,D=2070mm,t/D100=0.07由于t/D1001.5,稳定性差，必须要用压边圈。模具的压边圈安装在设备顶出杆上，从顶出缸获取压力边。压力边属于刚性压边装置，大小不随压力机行程而变化。2.3工艺补充面为了弥补零在拉延工艺上的缺陷，需要在零件本体部分以外增添必要的材料，如将原覆盖件上的窗口填平，开口部分连接成封闭形状，无凸缘的增加压料面，这些增添的部分统称为工艺补充面。工艺补充面的作用在于改善拉伸时的工艺条件，使材料各处变形均匀。机罩拉延的工艺补充面分为两部分：一部分是把机罩后部开口连接成封闭形状增加的凸缘部分，即位于凹模圆角半径以外的压料面。增加的这两部分工艺补充面在拉延后的修边工序中均要修切掉。因为机罩在拉伸过程中产生内应力，修切掉工艺补充面后，零件不可避免地出现了弹复、畸变等状况，破坏了零件拉延后效果，影响零件最终外观质量，在实际生产中就增加后序的校形工序。2.4拉伸筋由于坯料通过凹模口各部位的进料阻力不同，当其受切向压力时，则材料变厚，进料阻力大，通过凹模口直线部分材料基本不变化，进料阻力小。为使拉伸过程中各处材料流动阻力均匀，通常在阻力小的部位增加压料筋，压料筋方向与毛坯流动方向垂直。叉车机罩的拉伸筋剖面呈半圆弧状，半径R约为10MM。拉伸筋安装在压边圈上，凹模压料面上开有相应的槽。压边圈上拉伸筋的布置如图一所示。 图一中细线表示拉伸筋位置，箭头表示材料的流动方向。由于凹模口语压边圈的内圈几何形状基本一致，因此4、5两处的圆角半径小，该处没有设拉伸筋；1和2两部位的圆角半径较大，虽然没有拉伸筋，但拉伸筋高度低。部位3所示打圆弧的弧线比较接近于直线，处直线部位相同。这样不知拉伸筋，增加了直线部分材料的流动阻力，使材料各处的流动速度基本均衡，保证坯料在进入凹模型腔前保持稳定。压料筋除具有调节模具各部分进料阻力的作用外，还有以下几方面优点：a.由于增加了进料阻力，使拉伸件表面承受了足够的拉伸力，提高了拉伸件的刚度，避免出现鼓膜状缺陷，根除零件在运动中发生震动和产生噪声。b.使用压料筋后压料面之间的间隙可以适当加大，略大于料厚。另一方面材料经过拉伸，塑性得到提高，这样压料面粗糙度对拉延的影响就会变小。就可以降低模具制造中对压料面加工光洁度要求。同时也使压边面的磨损减少，提高了使用寿命。c.纠正材料不平整的缺陷。材料在拉伸筋产生起伏后流入凹模，相当于进过了辊压校平。2.5 工艺切口当覆盖件局部需压制深度较大的突起和鼓包，或者需要局部反拉延时，会在成形到最深时，由于从变形区外部得不到需要的材料补充而发生破裂。因此通常采用在变形区内增加工艺切口来增大变形区内的材料变形量，从内部获得补充材料，改善反延的条件。 叉车机罩的座椅凹槽部分就属于反拉延，但由于其深度浅，长宽尺寸较大，拉伸过程中，从反拉延区外部能够得到足够的材料补充，满足零件成型需要，所以不需要采取冲工艺切口的办法。但在实际生产过程中，因为润滑不够等原因也会出现机罩凹槽根部开裂情况。因此，不冲工艺切口的前提是其它相关工艺要素的条件要保持良好。2.6模具安装拉延模有正装和倒装两种型式。正装拉延模的凸模和压边圈在上，凹模在下，它必须使用双动压力机。倒装拉延模的凸模和压边圈在下，凹模在上，则使用单动压力机即可。4.5T机罩拉延模的使用设备为500T油压机，属于单动压力机，主缸压力500T,顶出缸压力160T。凸模直接安装在工作台上，压边圈则利用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得锁需要的压边力。成型时顶出缸先动作，通过顶杆将压边圈顶出到预定高度，在压边圈上放好毛坯后，安装在上滑块上的凹模在压力机主缸带动下下行，使毛胚料被紧紧压在压边圈和凹模之间，并缓缓带压下行，毛胚料被凸模逐渐引申到凹模腔内，发生大塑性变形，最终形成需要的立体空间工件。压边圆的压边力必须适当，如果过大，就要增加拉伸力，还会是工件拉裂；如果过小，工件的边壁或凸缘会起皱。压边力的大小通过调节设备顶出缸的压力来实现。3 结论以上从拉伸的几个主要工艺要素进行了分析，可以粗略地掌握坯料的变形过程和特点。但实际拉延过程中影响零件成型质量的因素很多，如材料性能、拉伸道次（每拉伸一