冰箱底板成形工艺分析及模具设计

[摘要] 通过对冰箱底板桃形凸苞成形工艺的分析和对比，采取了一种合理的成形上艺，并介绍了结构设计以及采用的工艺措施，保证了零件的质量。

[关键词] 复合成形 桃形凸苞 工艺分析 工艺措施

1 引言

    图1所示零件，材料为镀锌钢板(10O-PT-Z-L-B)，厚度0.3mm，毛坯下料尺寸为458mm×670mm。冲压工艺流程为：下料--冲孔、落和--弯曲(弯四边)--拉仲(桃形凸苞)--成形(山字形)，成形后要求表面平整，不允许产生划伤、起皱、拉裂等现象，从零件结构分析，零件在桃形凸苞处拉伸成形难度大，容易出现起皱、拉裂，是冲压成形和质量控制的难点。以前，我们进行过工艺试验，但因采用的成形工艺不当而失败，后来通过分析对比，采取合理的零件成形下艺和模几结构解决了这一难题。

2 工艺分析

    该零件冲压工艺成功的关键在于桃形凸苞处的成形，经分析，桃形凸苞处的成形有3种方法；如图2所示，采用图2a的冲压成形工艺方法，桃形凸苞先拉伸然后在下道工序弯成形的分开成形方法，通过试验发现：拉伸成形的桃形凸苞由于最后成形时在图2a310mm处圆弧面上形成较深的皱折，并且无法消除，导致成形失败，同时也使最后1副成形模的结构变得复杂，因此该方法不可行。所以桃形凸苞的拉伸、弯曲最好采用一次成形，如图2b、图2c所示。

    根据经验，凸苞在一个平面上容易拉伸成形，如果桃形凸苞的拉伸，弯曲复合成形能简化在—个平面进行，则零件的成形将变得容易，从而简化模具的结构。

    通过分析图2b发现：(1)凸苞的拉伸屑于宽凸缘、浅拉伸成形，可以采用压边圈一次成形；(2)以凸苞所在平面为基准，零件桃形凸苞拉伸高度20mm小于零件在桃形凸苞处的折弯高度24mm，又零件的折弯高度24mm与零件宽度之比(24/415=0.057)以及与零件长度之比(24/(310+326)=O.037)均很小，对成形的影响很小，可以忽略不考虑，容易拉伸、弯曲同时成形，而如果采用图2c所示的方法在模具上冲压成形，在冲床垂直运动方向不容易调整压料面间隙，无法调整压料力对材料变形的影响，起皱不易消除，显然此方案不可行。因此，零件桃形凸苞的成形工艺应采用图1b所示的下序图比较合理，这样既筒化了模具结构设计，又方便了下一道下序的定位。

3 工艺措施
 
    (1)经分析，坯料相对厚度(t/B=O.3/415=0.0065)很小，因此，需要采用强力压边装置，来提高材料的变形阻力；而在模具结构上通常采取设置阻延筋来提高材料的抗失稳起皱能力，但受工件坯料和零件表面质量要求所限制，只能通过调整合理的压边力来解决。

    (2)分析工序图2可知：在折弯线右侧桃形凸苞的坡度小，易成形，但在R500mm(见图1)的末端，山于材料流动受阻小，容易起皱；在折弯线处及左侧，由于工件形状突变，凸苞成形过程中受拉伸、弯曲等应力复合作用，材料流动受阻不均匀，导致各处变形不均匀，若采用相同的压边力，使材料周边阻力相同，势必会在工件变形小的部位起皱，而在变形剧烈的部位产生拉裂现象；根据拉伸件各处的变形程度调节各处的压边力，使各处保持与变形相适应的进料阻力，就会有效地抑制起皱和拉裂现象的发生，因此，在模具结构设计及模具零件设计中应充分考虑，防止零件在成形过程中产生起皱和拉裂。

4 设备选择

    根据经验和公司现有的设备，选用在闭式压力机(JH36-250)上加工，因为材料的相对厚度很小，采用较大且稳定的压边力拉伸，有利于拉伸成形过程中阻延材料的流动，防止起皱，同时，由于使用气缸推压，压力稳定调整方便，生产效率高。

5 底钢板拉伸成形模具设计

5.1 模具结构及其特点

    模具结构采用敞开式拉伸成形模，如图3所示。
 
    (1)摸具压料成形椎板采用整体式结构，零件成形，推出推力稳定、同步，避免了零件顶出时受损。

    (2)压料成形推板由气缸通过顶柱托起，压力稳定。

    (3)顶柱与压料成形推板接触部位为点接触，在拉伸成形过程中起阻延筋的作用，顶柱的位置及数量主要根据拉伸件各处的变形程度及进料阻力而沿凸模周围合理设计，为使顶柱能起到阻延筋的作用，压料成形推板的小台阶处厚度设计为35mm。

5.2 模具主要工作零件设计、制造

    凸模、凹模的设计是模具设计、制造的重要环节，为了方便制造、钳工修配，凸模、凹模材料采用45钢调质处理，凸、凹模设主为镶拼式结构，凸模、凹模机加工成形后，由钳工按样板修配凸、凹模，装配并抛光。

5.3 凸、凹模圆角半径的确定

    首次试模发现工件在折弯线处出现拉裂，根据该零件的结构与变形特征，分析是此处凹模口部R较小，毛坯侧壁传力区的拉应力增大，材料的变形阻力增加的原因，现将零件折弯线右侧凹模口部的R取为R3mm，凸模周边只取为R1mm，折弯线处凹模口部R由原来的R5mm调整为R7mm，改善了材料的流动性，避免了在折弯线处工件产生拉裂。

6 结束语

    该模具经试模调试合格，已批量生产10个月，实践证明，采取该工艺方法拉伸成形的零件无变形，起皱、拉裂现象，满足了零件的技术要求，质量稳定。

参考文献
1 冲模设计手册编写组．冲模设计手册．机械工业出版社，1999．
2 王孝培．冲压手册．机械工业出版社，1990