1引言仪器盒(图1)是医疗器件中的存储零件。该件使用量大,应属大批量生产零件。材料1Cr 18Ni9钢板,抗拉强度σ=550MPa,伸长率δ=45%。对图1所示零件,在采用平板 拉深成形时,其直边相当于弯曲变形,圆角处相当于圆筒拉深。由于直边与圆角相连成一个整体, 变形时互相制约,形成拉深不均匀的特点。为此,要获得所需的合格拉深件,需确定合理拉深工序 数,核算角部拉深变形程度。在仪器盒生产过程中,拉深成形是重要的工序。拉深工艺分析、计算 及模具设计合理与否,直接影响冲压件的质量。2工艺设计从图1拉深件的结构可见,长宽相差较 大(75mm×45mm),板料较薄(t=0.8mm),相对高度35mm,且四周表面要求 平整美观,是一典型的长方形盒。因此,在拉深中,长圆弧中点具有圆筒形件拉深的性质,而直边 中点的变形为单纯弯曲,从圆弧中点到直边中点的变形逐渐变小,与矩形盒拉深变形的过渡情况类 似。由此可见,仪器盒的拉深具有圆形盒和矩形盒拉深的特性。长方形盒拉深过程的应力、应变比 较复杂,其应力、应变沿周边不均匀分布,不均匀程度随相对高度及角部的相对圆角半径的大小而 变化,这两个比值决定了圆角部分材料向侧壁转移的程度,及侧壁高度的增补量。2.1修边余量 在拉深过程中,常因板材力学性能的方向性、凸凹模间隙不匀、板材厚度公差、摩擦阻力和压边力 分布不均匀及板材定位不准等因素的影响,使拉深件口部不齐,所以,拉深件通常必须进行修边。 因此,在计算冲压件毛坯尺寸时,应加上修边余量。仪器盒属无凸缘盒形件,其修边余量为:Δh =0.08h0=2.8mm(取3mm)则修边前的盒形毛坯高度为:h=h0+Δh=38m m图1仪器盒零件r底Br角h0A锻压装备与制造技术2004年第3期CMET原则计算。由 上述已知,盒形件拉深时,由于复杂形状的不规则性,沿周边各点的应力、应变状态不同,变形时 所需材料也不一样。因此,在工艺设计时,难以计算各点所需坯料尺寸。特别是长方形盒,各点材 料的多寡,直接影响拉深成形。坯料过大,易产生破裂,材料分配不合理,还会造成金属堆积。为 使坯料尺寸能较准确地满足成形需要,以便获得合格拉深件,在实际生产中,冲压毛坯按以下步骤 确定:(1)计算相对厚度、圆角半径、相对高度和相对圆角半径t/B×100=1.78r角 =8>6th/B=0.84r角/B=0.18查文献<1>图表,零件属多次拉深矩形盒件, 应按第3种方法计算。当r角=r底=r时,毛坯直径D为:D=1.13B2+4B(h-0. 43r)-1.72r(h+0.33r)√=99.07mm(取值100mm)毛坯长度:L =(A-B)+D=130mm毛坯宽度:K=狖D(B-2r)+
(A-B)狚/(A-2r)=107mm椭圆长轴半径:Rb=0.5D=50mm椭圆短轴 半径:Ra=<0.25(L2+K2)-LRb>/(K-2Rb)=84mm(2)按计算毛 坯切片,在模具上试拉深,以拉深件无破裂和金属堆积为合格,来最终修定毛坯尺寸。(3)按最 终确定的毛坯尺寸设计落料模。2.3拉深次数和中间毛坯在决定拉深工序次数时,应使每次拉深 在毛坯侧壁强度允许的条件下,采用最大可能的变形程度。按上节计算的相对厚度及最大相对高度 值,查文献<1>可确定其拉深次数为2。仪器盒两次拉深半成品毛坯<1>,见图2。3拉深模 3.1模具总体设计拉深模结构通常是根据拉深件的几何形状、尺寸精度、材料牌号、生产批量和 冲压设备来确定的。由前计算知,不锈钢仪器盒的拉深工艺流程为:落料—第一次拉深—第二次拉 深—修边,这里主要介绍拉深工艺的单工序拉深模。模具结构见图3。拉深模分成上下模两部分。 上模由上模板、模柄、固定圈、拉杆、凸模、压边圈和弹簧等组成;下模由定位板、凹模及下模板 组成。模具结构简单,一般不采用导向装置。为了排除拉深时凸模与拉深件间的气体,在凸模中心 开有一排气孔。拉深模工作原理:将落料毛坯片置于定位板8中,压力机滑块下行,压边圈7通过 弹簧13压紧毛坯,随后凸模下行进行拉深,成形后的盒形件毛坯通图2各次拉深盒形毛坯r8R 3010Rb=50r9.533.510711R130130图3单工序拉深模1.上模板2 .螺钉3.模柄4.固定圈5.拉杆6.凸模7.压边圈8.定位板9.凹模10.螺钉11.下 模板12.沉头螺钉13.弹簧1105632489711131240··过凹模孔、下模板 中心孔落入料箱。3.2压边圈压边圈的作用是使毛坯拉入凹模圆角以前,保持稳定状态,防止拉 深时制件侧壁起皱。是否需要采用压边圈,由被拉深件毛坯的相对厚度来决定,对于仪器盒拉深件 ,因其毛坯相对厚度t/B×100=0.8,查文献<2>可知,应采用压边圈。3.3凸凹模 间隙长方盒件拉深时,其上部尺寸变厚,底部圆角处变薄,因此,一般拉深凸凹模间间隙必须大于 材料的厚度。间隙过小,拉深毛坯受阻力大,盒底易拉裂,加速凹模的磨损;间隙过大,拉深毛坯 易起皱。这都会造成冲压件失效。长方盒件拉深凸凹模间隙又分直边和圆角两部一般来说,凹模圆 角半径尽可能大些,以便金属流动,降低极限拉深系数,提高拉深件质量。但半径太大,会减小压 边面积,易造成拉深件侧壁起皱。对于仪器盒拉深件推荐其凹模圆角半径为<2>:R=8t=6 .4mm(2)凸模圆角半径r按生产实践经验,尽可能比凹模圆角半径小,推荐r=6mm。4 结论随着医疗器械的广泛应用发展,产品价格竞争日趋激烈,对于仪器盒采用单工序拉深模加工,是一最佳方法。它既能减少设备投资,且模具制造简单方便,从而大大降低了成本,经济效益显著。不锈钢仪器盒拉深成形工艺@洪慎章$上海交通大学!上海200030
@周琦$水城矿业集团公司宏通公司!贵州六盘水553000机械制造;;拉深成形;;仪器盒; ;模具在分析不锈钢仪器盒成形工艺特点的基础上,设计了该零件的拉深成形及其模具结构。<1>王孝培.冲压设计资料.北京:机械工业出版社,1983.
<2>万战胜,等.冲压工艺及模具设计.北京:中国铁道出版社,1995.显著。不锈钢仪器盒拉深成形工艺@洪慎章$上海交通大学!上海200030
@周琦$水城矿业集团公司宏通公司!贵州六盘水553000机械制造;;拉深成形;;仪器盒; ;模具在分析不锈钢仪器盒成形工艺特点的基础上,设计了该零件的拉深成形及其模具结构。<1>王孝培.冲压设计资料.北京:机械工业出版社,1983.
<2>万战胜,等.冲压工艺及模具设计.北京:中国铁道出版社,1995.
More abstracts about the 不锈钢仪器盒拉深成形工艺