壳体模具设计

【摘 要】外壳类零件表面要求特别高,尤其是在尺寸精度方面,且对形位公差要求高,所以模具制造成形后,都应用整形工艺达到了尺寸精度,同时零件的端平面达到形位公差要求.对于凸缘部位的浅拉深,采用压边圈兼作浅拉深凸模的作用,取得了较好的效果.

【关 键 词】外壳；工艺分析；模具结构；经济

图1所示的零件是试制的一种用于与轴承配合的轴外壳零件.该零件尺寸精度高,壁厚要求均匀,拉伸高度大,翻边要求高,是加工难度较大的产品.而它的精度和质量好坏直接影响装配质量和外观.轴承外壳传统工艺都是采用铸造或压铸的方法先制造出毛坯,然后经过多道工艺的机床粗加工和精加工才能成形.图1所示零件的制造精度要求,用机械加工的方法不难办到,但是浪费大量的材料,而采用冲压的方法则较难实现,可是经过认真分析可以用冲压工艺成功地制造出了该零件,其中重要的措施是提高了模具的制造精度,以保证零件的精度要求.凸模与凹模的圆柱度误差取为0.004mm,其尺寸精度比制件的精度提高了2级.下面是图1零件图（材料为2mm厚的08F钢板）对冲压件的冲压工艺性和所用模具的结构进行了分析.

图1零件外壳

一、冲压工艺分析

该零件总体属于内孔翻边件是伸长类变形.圆孔翻边变形特点是：由于凸缘部位有部位分浅拉深,浅拉深直径Ф90mm,深度10mm且总体翻分高度较高为41mm,因而采用冲孔翻边工艺是无法达到零件要求的,必须采用先拉深到位后再冲孔然后再进行翻边工艺才能达到零件要求.如图1所示,在直径Φ47mm的圆筒底部有R1mm的圆角,且直径的精度要求高,在一次拉深工艺中是不可能达到的,因而在拉深后要增加一次整形工艺,使圆筒直径达到尺寸精度要求和圆筒底圆角R1mm的要求,同时对凸缘进行平面度和垂直度的校正.经过翻边工艺的计算,在直径为Φ47mm,高30.5mm的底部进行预冲孔就可一次翻成零件的高度41mm,必须注意,由于翻过直径Φ44.5mm尺寸精度高,翻边凸模和凹模的间隙要取小值些,且凸模的尺寸精度要高些,如翻边后直径达不到精度要求,该直径要增加一次整形工艺.总结上述工艺分析,加工该零件需要七道工序,分别为：落料、阶梯拉深、整形、冲底孔、翻边、切边、冲小孔.落料工艺比较简单,采用落料阶梯拉深复合模,在阶梯拉深工艺中,为了有效地控制压边力,采用了将弹性元件装在下模座下的倒装形式,并且采用了锥形压边圈的锥形做成了零件浅拉深的尺寸,压边圈兼起浅拉深凸模的作用,并采用凸模做成,这样落料下来的材料在拉深时先将毛坯压成锥形,一方面有利于进一步拉深变形；另一方面拉深结束形成半成品的阶梯拉深件.其复合模结构如图2：

图2落料拉深模

注：1.打杆、2.打块、3.凸凹模、4.拉深凸模、5.落料凹模、6.锥形压边圈、7.顶杆.

由于零件Φ47mm的尺寸精度高,又在圆筒底部有R1mm的圆角半径,且凸缘平面有平面度和垂直度要求,因而采用整形模同时对这三个部分进行整形和校正.综合以上分析,加工如图1所示零件共用了四副模具,其分别为：落料阶梯拉深复合模、整形模、冲底孔翻边复合模.

二、注意事项

（1）合理确定压边力,实际使用证明,模具间的间隙值和压边圈对板料的压边力和分布的控制对制件的外观质量影响很大,因此在模具的制造和使用时必须仔细掌握.（2）拉深后再翻边若制件要求的翻边的高度较大,可采用先拉深、冲底孔再翻边的方法.

三、结语

（1）若制件要求的高度较大,可采用先拉深、冲底孔再翻边的方法.（2）拉深件的高度H对拉深成形的次数和成形质量均有重要的影响.（3）拉深件的圆角半径,拉深件凸缘与筒壁间的圆角半径取ra≥2t（t为材料的厚度）为便于拉深顺利进行,通常取ra≥（4～8）t；当ra﹤2t时,需增加整形工序.拉深件底与筒壁间的圆角半径应取rt≥（3～5）t；当零件要求rt﹤t时,需增加整形工序.（4）拉深件的尺寸精度,拉深件的径向尺寸精度可在FT1～FT10之间选择,对于精度要求较高则需增加校形工序.