中南林學(xué)院學(xué)報(bào)：脹形模應(yīng)力分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)
2023-02-03【作 者】周鋼;曾旭輝;陳建山
摩托車油箱外殼的成形工藝中，拉伸、脹形兩道工序非常關(guān)鍵．圖1為其脹形工序圖，材料為1mm厚08AL鋼板，單邊最大脹形量為 24．5mm，零件尺寸較大 ，材料較薄 ，其脹形有一定的難度。由圖 1可見 ，其外形特點(diǎn)是中部尺寸大 ，口端小 ，且由多個(gè)變化的空間曲面構(gòu)成，曲率半徑變化大，脹形模結(jié)構(gòu)中凹凸模均為鋼制件，凸模采用組合結(jié)構(gòu) ，工作時(shí)凸模除作上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拉伸，還要向左右作脹形動(dòng)作。經(jīng)脹形后 ，該零件出現(xiàn)頭部起皺、尾部開裂、背部凹坑等質(zhì)量問題 ，特別是頭部皺紋使下工序噴漆的難度加大，要刮多道膩?zhàn)硬拍芟?/p>
為了解決問題，我們對(duì)其成形過程進(jìn)行了應(yīng)力分析 ，并對(duì)脹形模的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn) ，用聚氨酯橡膠代替原鋼制凸模。
聚氨酯橡膠凸模在脹形時(shí)有以下幾個(gè)方面的作用。
(1)成形件的底部應(yīng)力為雙向收拉 ，易使坯料變薄 ，拉伸應(yīng)力過大時(shí)，危險(xiǎn)斷面就可能破裂．聚氨酯橡膠凸模與坯料間的摩擦系數(shù)較大 (=0．37)，能較好地阻止金屬變薄，加大坯料的承載能力，同時(shí)因摩擦系數(shù)大 ，坯料與凸模包角處自由段的拉力要比凸模面上的大得多，零件的貼模程度好 ，板料能不斷緊包在凸模上，使得受力均勻。
(2)橡膠的變形可看作高粘度半流體的粘性流動(dòng) ，其體積不可壓縮 ，軸向壓力使之發(fā)生壓縮變形時(shí) ，徑向必然增大，這樣凸模與工作坯料實(shí)際接觸面積加大 ，使坯料與凸模接觸 區(qū)附近 自由表面部分 比普通鋼模提前進(jìn)入脹形階段。
生產(chǎn)實(shí)踐證明，該模具對(duì)防止產(chǎn)生內(nèi)皺有明顯的作用。同時(shí)，由于軟沖頭為一整體 ，消除了零件背部的凹坑 ，脹形后毛坯變形比較均勻 ，基本消除了尾部開裂。
以下是正文：
