扩散管是长安牌微型汽车消声器的薄壁管件 (见图1 ) ,材料为 2 9ｍｍ× 1 5ｍｍ的镀锌碳素钢无缝管。在现代冲压加工中 ,对于大批量薄壁管件的成形 (涨口、缩口和图 1 汽车消声器扩散管切口 ) ,可以采用专用端成形机床 ,具有生产效率高、制件尺寸精确、产品质量好等优点 ,但设备投资较大。在普通压力加工设备上 ,采用专用模具 ,来完成薄壁管件的成形 ,是一种较好的工艺方法。1 模具结构与工作原理1 1 模具结构图 2 扩散管涨口模具1 芯轴 2 涨套 3 底板 4 限位套 5 定位座6 圆螺母 7 滑动导轨 8 滑块 9 垫片 10 容框11
弹性垫 12 上滑座 13
限位螺钉 14 安装块扩散管涨口模具如图 2所示。主要工作部件有芯轴 1、涨套 2、滑块 8、弹性垫 1 1、容框 1 0、限位套 4、定位座 5、底板3、限位螺钉 1 3和安装块 1 4。1 2 工作原理扩散管涨口模具的工作原理是 :当模具安装块 1 4在上极限 (死点 )位置时 ,涨口模具处于待工作状态 ;将扩散管毛坯套在涨套 2上 ,依靠限位套 4定位 ,确定零件涨口长度尺寸 ;随后安装块 1 4与上滑座 1 2一起 (由压力机控制 )向下运动 ,推动滑块 8沿滑动导轨带动芯轴 1向右移动 ,弹性垫1 1在容框 1 0内压缩 ,涨套 2涨开 ,使扩散管达到所需形变尺寸。之后 ,安装块 1 4返回到上极限位置 ,芯轴 1在弹性垫 1 1的作用下复位 ,涨套 2收缩 ,即可将已成形的扩散管从涨套 2上卸件 ,整个工作完成。2 坯料尺寸及涨口力计算2 1 坯料尺寸计算依据体积不变条件和有关几何关系 ,可推导出涨口件坯料长度 (高度 )的计算公式。对于带圆筒段涨口件 (见图3)有Ｈ0 =(0 97～ 1 0 ) <ｈ1+18ｄ2 -ｄ20ｄ0 ·ｓｉｎα·1 +ｄ0ｄ +ｈ ｄｄ0>(1 )图 3 扩散管设计计算几何尺寸式中 :Ｈ0 为涨口前扩散管坯料长度 ,ｍｍ ;ｈ1为涨口后扩散管直段长度 ,ｍｍ ;ｈ为涨口后扩散管涨口段长度 ,ｍｍ ;ｄ0为涨口前扩散管坯料外径 ,ｍｍ ;ｄ为涨口后扩散管涨口段内径 ,ｍｍ ;α为扩散管过渡段锥面斜角 ,度。将图 1 ,3所示扩散管尺寸代入式 (1 )中 ,即可算出 :Ｈ0 =2 5 2 5 0 ～ 2 5 7 83ｍｍ扩散管坯料长度取2 5 5ｍｍ ,工件成形后经过质量检定 ,尺寸符合图纸技术设计要求。2 2 涨口力计算扩散管涨口 (扩口 )实际上是属于拉深类成形工序。涨口力是扩散管涨口模具的主要设计参数之一 ,可以作为选择工作设备 (压力机 )和设计弹性垫时参考。扩散管最大涨口力的计算公式 :Ｆ =π·σｓ·ｔ0 · (ｄ0 +ｄｔ)2 (2 )式中 :Ｆ为扩散管涨口力 ,Ｎ ;σｓ 为扩散管坯料的屈服强度 ,ＭＰａ ;ｔ0 为扩散管坯料厚度 ,ｍｍ ;ｄ0 为涨口前扩散管坯料外径 ,ｍｍ ;ｄｔ 为涨口前扩散管坯料内径 ,ｍｍ。对扩散管 ,将σｓ=32 0ＭＰａ ,ｔ0 =1 5ｍｍ ,ｄ0 =2 9ｍｍ ,ｄｔ=2 6ｍｍ代入式 (2 ) ,可算出最大涨口力 :Ｆ =41 4 48Ｎ 现在可依据所计算的扩散管涨口力 ,求出芯轴径向的拉力 ,再按实际斜滑块运动机构转化为垂直冲压力 (还应考虑弹性垫变形抗力 ) ,来选择压力机。根据模具的结构特点和工厂现有条件 ,选择单柱固定台式压力机Ｊ1 1 - 1 6。Ｊ1 1- 1 6压力机的公称压力 1 6 0ｋＮ ,滑块行程 6～ 70ｍｍ ,最大封闭高度 2 2 6ｍｍ ,工作台尺寸 (前后×左右 ) 32 0ｍｍ×45 0ｍｍ ,完全能满足使用要求。3 主要工作部件设计3 1 芯轴和涨套芯轴和涨套是扩散管涨口模具最重要的工作零件 (见图 4,5 )。图 4 芯轴芯轴工作时主要承受拉力 ,用 40Ｃｒ钢制造 ,热处理硬度ＨＲＣ48～ 5 2 ,要求芯轴头部锥面有较好的耐磨性能 ,锥面表面粗糙度达到Ｒａ0 8,芯轴杆部 ( 1 2 )热处理硬度ＨＲＣ2 8～ 32。涨套用Ｔ1 0Ａ或 6 0Ｓｉ2Ｍｎ钢制造 ,工作部分热处理硬度ＨＲＣ5 6～ 6 0 ,尾部ＨＲＣ40～ 45 ,可以得到较好的综合力学性能 ,能满足使用要求。图 5 涨套3 2 弹性垫和容框弹性垫主要是为芯轴复位和涨套收缩提供动力。弹性垫采用普通工业橡胶板 (型号 1 2 5 0 ,邵氏硬度 5 0～ 6 5Ａ ,抗断强度≥ 1 3ＭＰａ ,永久变形≤ 35 % )制造。设计弹性垫时 ,应控制变形量小于永久变形值 ,还应承受涨口时所施于的压缩力。容框的型孔应与弹性垫相似。容框型孔的深度比橡胶垫压缩后的高度低 5～ 1 0ｍｍ。型孔带有 3°～ 5°斜度 ,有利于增强弹性垫在回复过程中的稳定性 ,避免发生粘连现象。4 结束语ａ 为了适应不同尺寸的薄壁管件的涨口变形 ,可以通过调整限位螺钉 ,得到不同的涨形力。在工作过程中 ,用润滑脂润滑芯轴和涨套 ,能够减少摩擦力 ,提高产品质量和模具寿命。ｂ 扩散管涨口模具结构简单 ,通用性强 ,可应用于各种类型薄壁管件的涨形。若将模具的结构形式稍加改进 ,即可用于薄壁管件的缩口或切口成形。扩散管涨口模具设计@黄春峰$中国航空燃气涡轮研究院十 室!四川江油621703
薄壁管件;;管端成形;;涨口模具主要介绍扩散管涨口模具的结构与工作原理、毛坯尺寸及涨口力计算方法和主要工作部件的设计技术。这套模具采用芯轴—涨套式结构,操作简便 ,可靠性好 ,通用性强 ,可用于各种类型薄壁管件的涨形或缩口、切口成形。<1> 梁炳文 钣金冲压工艺手册
北京 :国防工业出版社 ,1988
<2 > 黄春峰 斜锲式槽钢冲孔模 模具技术 ,1997,( 4 ) :3 4 -3 5
<3 > 卢险峰 冲压加工新技术 第七讲缩口和扩口的工艺设计 机械工人 ,1996,( 12 ) :2 0 -2 1
<4> 王树勋 ,林法禹 实用模具设计与制造 长沙 :国防科技大学出版社 ,1990
<5 > 黄春峰 一种新型筒体制造设备———TC10 0 0筒体成形机 模具技术 ,1997,( 5 ) :3 5 -3 6涨形或缩口、切口成形。<1> 梁炳文 钣金冲压工艺手册 北京 :国防工业出版社 ,1988
<2 > 黄春峰 斜锲式槽钢冲孔模 模具技术 ,1997,( 4 ) :3 4 -3 5
<3 > 卢险峰 冲压加工新技术 第七讲缩口和扩口的工艺设计 机械工人 ,1996,( 12 ) :2 0 -2 1
<4> 王树勋 ,林法禹 实用模具设计与制造 长沙 :国防科技大学出版社 ,1990
<5 > 黄春峰 一种新型筒体制造设备———TC10 0 0筒体成形机 模具技术 ,1997,( 5 ) :3 5 -3 6
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