胀形模设计分析

宋晓锋

（郑州煤机综机设备有限公司，郑州 450006）

0 引言

图1 为我公司一个产品零件，中等批量，表面质量要求高，产品尺寸精度要求一般。材质为不锈钢0Cr18Ni9，壁厚2.5 mm。

图1 零件图

1 工艺分析及计算

1.1 成型方案选择

根据产品图我们探讨了图2所示两种方案，图2 中A 方案属于缩口成型，成型过程为产品中间缩小的变形，这种成型方案使模具结构设计复杂，对于中等批量产品来说模具制造成本过高；而图2 中B 方案属于胀形成型，胀形成型过程是两端口部拉伸的变形，模具结构比A 方案简单，因此选用B 方案成型。

1.2 产品胀形伸长率计算

图2 中B 方案胀形成型属于自然胀形，成型中主要是产品毛坯局部壁厚变薄和轴向的自由收缩，最终使两端口部径向尺寸变大，毛坯最小内径保存不变，故选取毛坯内径d0=37 mm。

产品成型的伸长率为：δ=（D-d0）/d0=（56-37）/37=51.35%式中：D 为产品最终口部成型尺寸；d0为产品毛坯口部尺寸。

查设计手册得知不锈钢0Cr18Ni9 许用伸长率［δ］=35%，由计算可知δ＞［δ］，故需要多次成型方能保证口部成型后不开裂。

1.3 产品毛坯高度计算

产品成型时毛坯两端不固定，任其自由收缩，这样可以缩小两端壁厚的变薄程度，因此毛坯高度为产品高度，需加一收缩量，为了保证最终产品两端对称，两边再增加切边余量，则毛坯高度为H0=L×［1+（0.3～0.4）δ］+ΔH=60×［1+0.4×0.5135］+5=77.32 mm。式中：L 为产品高度，mm；ΔH 为切边余量，一般取5～10 mm，本产品中取5 mm，

故取毛坯高度H0=77 mm，取内径d0=37mm。

图2 成型示意图

1.4 成型次数及上下模尺寸

由于产品成型伸长率大于材料的许用伸长率，需要多次成型，根据设计手册相关公式可知需要3 次成型，其上下模尺寸如图3 及表1 所示。

1.5 成型中热处理

产品需要3 次成型，每次成型后产品内应力影响后续成型，由于产品表面质量要求高，为此在每次成型后采用了真空退火处理。

真空退火有如下特点：1）产品表面不氧化、不脱碳，能保证产品表面的不锈钢光泽；2）真空脱气作用能提高材料的疲劳强度，消除氢脆和内应力；3）真空退火产品受热均匀，热处理后产品变形小。

2 模具结构

根据以上分析，设计了如图4 所示的成型模具。

模具结构特点如下：1）模具分3 套，3 套模具共用上、下模座，每次成型后松开上、下模中紧固螺钉6，取出上、下模8，只更换上、下模；2）模具结构中定位芯子3 起模具定位、导向作用，设计在模具的中间，简化了模具结构。

图3 上下模

表1

图4 模具结构

3 结语

模具在验证时，产品成型中上、下模上涂润滑油，压型后产品满足设计要求，通过本套模具设计，为同类胀形模的设计积累了经验。

［1］涂光祺.冲模技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

［2］史铁梁.模具设计指导［M］.北京：机械工业出版社，2003.