如何設(shè)計一個好的拉伸模具？

拉伸模在整個沖壓模具行業(yè)所占的比重是非常大的，我們常見的杯子，馬達上面的外殼，幾乎大多數(shù)的產(chǎn)品上面都或多或少有一些需要拉伸的產(chǎn)品，而對于拉伸模的設(shè)計，也不是說按常規(guī)的算法可以計算的，這其中有太多的過程充滿變數(shù)，特別是一些非旋轉(zhuǎn)體的拉伸，讓人望而卻步。

因為拉伸模在設(shè)計時要考慮的因素實在是太多，比如拉深系數(shù)，有沒有到達材料的極限，彈簧力的決定，拉伸的方向，是向上拉伸還是向下拉伸，往往不能一次成型，還要經(jīng)過多次試作，才能達到理想的結(jié)果，甚至有時會有模具報廢的可能，因此，在實踐中不斷積累經(jīng)驗，對拉伸模的設(shè)計是有很大幫助的。

另外，開料尺寸的大小，對整個模具的生產(chǎn)試作也起到了不可忽視的作用。所以大多數(shù)時候，當我們對一些不規(guī)則的拉深件進行設(shè)計時，往往會在模具設(shè)計階段預(yù)留一個空步。




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一、拉伸材料


當客戶對材料的要求不是很苛刻、反復(fù)試模達不到要求時，可以換一種拉伸性能好的材料再試，好的材料是成功的一半，對于拉伸，萬萬不可忽視。拉伸用冷軋薄鋼板主要有08Al、08、08F、10、15、20號鋼，其中用量最大的是08號鋼，分為沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼，沸騰鋼價格低，表面質(zhì)量好，但偏析較嚴重，有“應(yīng)變時效”傾向，不適用于對沖壓性能要求高外觀要求較嚴格的零件，鎮(zhèn)靜鋼較好，性能均勻但價格較高，代表牌號為鋁鎮(zhèn)靜鋼08Al。國外鋼材用過日本SPCC-SD深沖壓鋼，其拉伸性能優(yōu)于08Al。



二、模具表面的光潔度


進行深拉深時，凹模與壓邊圈的兩面研磨不充分，特別是拉深不銹鋼板與鋁板時，更易產(chǎn)生拉深傷痕，嚴重時導(dǎo)致拉伸破裂。



三、毛坯尺寸的確定


多則皺，少則裂是我們的原則，毛坯定位設(shè)計要正確，形狀簡單的旋轉(zhuǎn)體拉伸件的毛坯直徑在不變薄的拉伸中，材料厚度雖有變化，但基本與原始厚度十分接近，可以根據(jù)毛坯面積與拉伸件面積（若有修邊須加上修邊余量）相等的原則計算出。但是，往往拉伸件形狀和過程比較復(fù)雜，有時還要變薄拉伸，雖然現(xiàn)在有許多三維軟件可進行展開料計算，但其精確度不能100%達到要求。

解決辦法：試料。

一個產(chǎn)件要經(jīng)過多道工序，頭道工序一般是落料工序。首先要進行展開料計算，對毛坯的形狀和大小有個大概認識，以便確定落料模的總體尺寸。在模具設(shè)計完成后不要加工落料模的凸凹模尺寸。先用線切割加工毛坯(毛坯較大時可用銑床銑后再鉗修)，經(jīng)過后續(xù)拉伸工序的反復(fù)實驗，最終確定了毛坯尺寸，然后再加工落料模的凸凹模。

經(jīng)驗1
倒排工序，先試拉伸模，后加工毛坯的落料刃口尺寸，事倍功半。
四、拉伸系數(shù)m
拉伸系數(shù)是拉伸工藝計算中的主要工藝參數(shù)之一，通常用它來決定拉伸的順序和次數(shù)。

影響拉伸系數(shù)m的因數(shù)很多，包括材料性能、材料的相對厚度、拉伸方式（指有無壓邊圈）、拉伸次數(shù)、拉伸速度、凸凹模圓角半徑、潤滑等。
有關(guān)拉伸系數(shù)m的計算和選用原則是各種沖壓手冊中介紹的重點，有推算、查表、計算等許多方法，祥之又祥，我也是按書選擇，并無新鮮的東東，請看書。
經(jīng)驗2
材料的相對厚度、拉伸方式（指有無壓邊圈）、拉伸次數(shù)是不好在修模時調(diào)整的，一定要慎重。最好在選擇拉伸系數(shù)m時找同事校一遍。



五、加工油的選擇


加工油的選擇非常重要。區(qū)別潤滑油是否合適的方法，是當將制品從模具內(nèi)取出來時，如果制品溫度高到不能用手觸摸的程度，就必須重新考慮潤滑油的選擇和潤滑方法,在凹模上涂潤滑油，或在薄板上套薄膜袋。


經(jīng)驗3
遇到拉伸拉裂時，在凹模上涂潤滑油(不要在凸模涂)，工件靠凹模一面覆0.013–0.018mm的塑料薄膜。
六、工件熱處理


雖然不提倡，但還是要說的，在拉伸過程中，工件由于冷塑性變形，產(chǎn)生冷作硬化，使其塑性降低，變形抗力和硬度增大，再加上模具設(shè)計不合理，就需要進行中間退火，以軟化金屬，恢復(fù)塑性。

注意：在一般工藝中中間退火不是必須的，畢竟要增加成本，要在增加工序和增加退火中進行選擇，慎用！

退火一般采用低溫退火，即再結(jié)晶退火。退火時要注意的事項有兩點：脫炭和氧化。這里主要講講氧化。工件氧化后有氧化皮，害處有二：使工件有效厚度變薄，增加模具磨損。

公司條件不具備時，一般采用普通退火，為減少氧化皮產(chǎn)生，退火時要盡可能將爐膛裝滿，我還用過土辦法：

1、工件少時可與其他工件混裝（前提：退火工藝參數(shù)應(yīng)基本一致）。
2、將工件裝在鐵盒中焊封后再裝爐。為消出氧化皮，退火后要根據(jù)情況進行酸洗處理。

公司條件具備時，可采用氮爐退火，即光亮退火。不細看，幾乎和沒退火前顏色一樣。


經(jīng)驗4
對付冷作硬化強的金屬或在試模中出現(xiàn)拉裂又無其它辦法時，增加中間退火工序。
七、補充幾點


1、產(chǎn)品圖上的尺寸應(yīng)盡可能在一側(cè)標注，讓人明確是保證外部尺寸還是內(nèi)腔尺寸，不能同時標注內(nèi)外型尺寸。他人提供的圖紙有此類問題應(yīng)與其溝通，能統(tǒng)一則統(tǒng)一，不能統(tǒng)一時要知道該工件的與其它件的裝配關(guān)系。

2、對最后一道工序，工件尺寸在外，以凹模為主，間隙以減小凸模尺寸取得；工件尺寸在內(nèi)，以凸模為主，間隙以增大凹模尺寸取得；

3、凸凹模圓角半徑在設(shè)計時盡可能采用小的容許值，給后續(xù)修模帶來方便。

4、判斷工件拉裂的原因時可參考：因材料質(zhì)量差而產(chǎn)生的裂口多為鋸齒狀或不規(guī)則形狀，因工藝、模具而產(chǎn)生的裂口一般比較整齊。

5、”多則皺，少則裂”，按此原則調(diào)節(jié)材料的流動狀況，方法有調(diào)整壓邊圈的壓力、增加拉深筋、修整凸凹模圓角半徑、工件上切工藝口等。

6、為保證耐磨性和防止拉伸劃痕，凸凹模和壓邊圈必須淬火，也可以鍍硬鉻,也可以采用表面TD處理.必要的時候可以用鎢鋼來作凸凹模。