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中南林学院学报:胀形模应力分析及结构改进

2023-02-03

【作 者】周钢;曾旭辉;陈建山

摩托车油箱外壳的成形工艺中,拉伸、胀形两道工序非常关键.图1为其胀形工序图,材料为1mm厚08AL钢板,单边最大胀形量为 24.5mm,零件尺寸较大 ,材料较薄 ,其胀形有一定的难度。由图 1可见 ,其外形特点是中部尺寸大 ,口端小 ,且由多个变化的空间曲面构成,曲率半径变化大,胀形模结构中凹凸模均为钢制件,凸模采用组合结构 ,工作时凸模除作上下运动进行拉伸,还要向左右作胀形动作。经胀形后 ,该零件出现头部起皱、尾部开裂、背部凹坑等质量问题 ,特别是头部皱纹使下工序喷漆的难度加大,要刮多道腻子才能消除。

为了解决问题,我们对其成形过程进行了应力分析 ,并对胀形模的结构加以改进 ,用聚氨酯橡胶代替原钢制凸模。

聚氨酯橡胶凸模在胀形时有以下几个方面的作用。

(1)成形件的底部应力为双向收拉 ,易使坯料变薄 ,拉伸应力过大时,危险断面就可能破裂.聚氨酯橡胶凸模与坯料间的摩擦系数较大 (=0.37),能较好地阻止金属变薄,加大坯料的承载能力,同时因摩擦系数大 ,坯料与凸模包角处自由段的拉力要比凸模面上的大得多,零件的贴模程度好 ,板料能不断紧包在凸模上,使得受力均匀。

(2)橡胶的变形可看作高粘度半流体的粘性流动 ,其体积不可压缩 ,轴向压力使之发生压缩变形时 ,径向必然增大,这样凸模与工作坯料实际接触面积加大 ,使坯料与凸模接触 区附近 自由表面部分 比普通钢模提前进入胀形阶段。

生产实践证明,该模具对防止产生内皱有明显的作用。同时,由于软冲头为一整体 ,消除了零件背部的凹坑 ,胀形后毛坯变形比较均匀 ,基本消除了尾部开裂。

以下是正文:

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