1、水池拉深成形工藝及模具設計摘要：分析了散熱器上水池的成形工藝，確定了成形工藝參數，敘述了成形模具結構及工作原理，表明高臺階差、非對稱異形盒件可以一次成形。關鍵詞：散熱器；上水池；成形工藝參數；模具結構；工作原理；高臺階差；非對稱異形盒件0 引言圖 1 上水池是我公司為奧拓汽車開發的散熱器主要零件，該零件要求外觀無拉深成形缺陷，材料為 H68M 0.5 GB253281 ，零件尺寸為3520-0.3 ×480-0.3 ×43 。側壁有 14 條加強筋，成形臺階高度為7、14 、43 ，高度差較大，且左、右不對稱。350/46=7.6 7 ：7：291 成形工藝分析1.1零件工

2、藝分析從圖 1 可以看出，該零件經過成形、切邊、打凸包、沖孔、翻邊等多道工序加工而成。零件表面不允許有褶皺、凹陷、裂痕、拉傷、擦傷，加強筋與各段連接圓弧清晰、光滑，各面之間要平滑過渡。由圖 1 知，該零件長寬比高度比高寬比43/46=0.93相對圓角半徑10/46=0.22該零件屬于大圓角、 高臺階差、 非對稱異形盒件， 在盒形件不同拉深情況的分區圖中的 Ic 區域。就一般簡單形狀的高盒形件，在 Ic 區域都要經過多次拉深才能成形。而且該零件前 、后側壁的成形已不再是簡單的高盒形件側壁的彎曲成形。在 R17.5 向左至 R8 處、 22°向右至 R8 處（即 M 至 N 處）、 14

3、 條加強筋區域段的側壁有突變現象，靠 R17.5 、R8 、220 等尺寸平滑過渡。該區域段最容易成危險斷面。如處理不當，該區域段就會出現成形失穩。在拉深成形過程中，各處材料流動速度不一樣；應力分布復雜，該零件一次成形更加困難。但由于材料厚度只有 0.5, 零件形狀復雜，多次拉深又不利于成形。我們從材料的成形性能方面分析，改進拉深工藝可以增加一次成形的成形極限。為使拉深順利成形，降低最大拉應力，進一步減少材料的拉深系數，設法降低材料變形區的變形抗力和材料在拉深凹模圓角處的彎曲抵抗力， 改善拉深條件，減少磨擦損耗，讓壓邊力在拉深過程中變為可調，材料在拉深成形過程中，與拉深凹模成形各面貼合并包住拉

4、深凸模，有利于增加輔助成形；采用專用的機床設備和給予適當的潤滑劑潤滑。這樣就增加了材料一次成形的可能性。1.2成形設備的選擇根據以上零件工零件工藝分析， 結合公司設備狀況， 成形工序的設備選擇雙動拉深壓力機。拉深成形時，毛坯料流動較為緩慢，壓邊力可調整，能有效地控制金屬流動，且接觸沖擊小，拉深速度能滿足拉深變形要求，從而保證成形零件質量。1.3拉深筋的設置區域眾所周知， 材料變形流動是一個連續的過程， 材料總是沿著阻力最小的方向流動，從圖 1 可知，該零件在 R17.5 向左至 R8 處，M 處至 N 處的毛坯料比 R17.5至 M 處的毛坯料要小得多，各加強筋處成形時毛坯料的進入也要進行控制

5、。如果僅靠壓邊圈壓料，遠遠不能滿足毛坯料在成形過程中的合理流動，在上述區域段設置了不同長度的拉深筋，從而改變金屬的流動速度，防止更多的毛坯料流入拉深凹模。2 成形工藝參數的確定2.1毛坯尺寸的確定盡管該零件在上部（主視圖中）成形，左右不對稱，結構較復雜，但從零件整體形狀及下部（主視圖中）標注尺寸來看，仍可以看作為一般長盒形件成形。由圖 1 可知：r 底 =2 ， r=10，H=43 ， A=350， B=46 ，H/B=0.93毛坯直徑通過計算：D=107毛坯長度L=D+A-B=411毛坯寬度該零件毛坯尺寸為：411X121R=D/2=53.52.2零件相對高度判斷H/B=43/46=0.93

6、；r/B=10/46=0.22； t/D×100=0.47;查資料 3 得H/B1=0.80.85該零件材料為H68M0.5查資料 17-13得10=40%查資料 3 中H/B1僅對 08# 、 10# 鋼而言，相應查資料17-1332 % 、29 % 。 H/B和 H/B1非常接近，一次成形的可能性極大。得 10為2.3模具間隙的確定根據 1.1 和 2.2 分析，零件一次成形的可能性極大，因此該次成形按零件最終成形設計，成形后的零件只需進行切邊等其它工序，不需整形。為保證符合產品要求，模具間隙設計時以凹模為基準。間隙太大會造成零件起皺，間隙太小會造成零件表面擦傷，甚至拉裂、拉破而

7、報廢零件。根據以往設計經驗，模具間隙：直壁處為 1.1t ，四個圓角處為 1.2t ，各加強筋處為 1.15t 。2.4拉深筋的尺寸確定該零件加工成敗的關鍵是能否一次順利成形。 所以，成形時必須有效地控制材料的流動，防止拉深成形過程中上述區段的毛坯料流入拉深凹模過多或不足，造成成形失敗。為滿足上述要求，成形時要求毛坯周邊的不同區域段施加不同的壓邊力，將毛坯邊緣料壓緊，以使不同變形區域段得到不同的金屬流動阻力。零件在拉深成形時， R17.5 向左至 R8 處和 M 至 N 處，縱向壓縮和橫向拉伸同時存在，只有設置拉深筋，增加拉應力和減少壓應力，才能使金屬合理流動，零件成形變得容易。R17.5向左

8、至 R8 、M 至 N 處區域段設置長度不同的拉深筋，與壓邊圈的連接方式為螺釘聯接， 拉深筋離凹模口邊距為20 ，露出高度為5 ，長度方向尺寸略，其余尺寸見圖2 。圖 22.5凹模圓角半徑凹模圓角半徑， R 凹設計太大，金屬流動變形阻力小，相對減少了壓邊面積，零件成形容易起皺， R 凹設計太小，金屬流動阻力增大，零件容易拉傷、拉裂甚至拉破， 零件成形難度加大， 根據圖 1 及材料 H68 ，查資料 1 得 b=294mpa ，本設計取 R 凹=2 ，試模驗證效果理想。3 模具設計3.1模具結構設計模具凹模采用整體式，用Cr12 材料， HRC5860。成形板和成形凸模采用分塊螺釘聯接形式，便于

9、修模和調試，拉深成形凸模成形部分用T10A 材料，HRC5055，用墊板與上模板聯接。壓邊圈用45# ，HRC4548。該模具主要由拉深凸模12 、拉深凹模 2 和 5 個成形板（5 、7 、14 、15 、20 ）、3 個成形凸模（ 6 、8 、 16 ）、壓邊圈 1 、推板 19 等組成，見圖 3。1. 壓邊圈2. 拉伸凹模3. 內六角螺釘4. 銷釘5. 成形板 I6. 成形凸模 I7. 成形板8. 成形凸模 9.內六角螺釘10. 上模板11. 上墊板12. 拉伸凸模13.下模板14. 成形板15. 成形板 16.成形凸模17. 內六角螺釘18. 推桿 19.推板20.成形板 V 21.下

10、墊板 22.內六角螺釘23. 銷釘圖 33.2模具工作原理模具安裝在雙動壓力機上， 壓邊圈 1 安裝在外滑塊上， 上模板 10 安裝在內滑塊上。（ 1 ）當外滑塊向下運動時，壓邊圈 1 在外滑塊的作用下，提前 10°15° 壓住了拉深凹模 2 上的坯料。（ 2 ）推板 19 在推桿 18 的作用下向下運行。（ 3 ）內滑塊向下運動，拉深凸模 12 在內滑塊的作用下，開始均勻速度的拉深。（ 4 ）拉深結束時，拉深凸模 12 在內滑塊的作用下，下行到下死點，毛坯在拉深凹模 2 ，成形板 5 、7 、14 、15 、 20 和成形凸模 6、8、 16 ，拉深凸模 12 的共同作用下成形。（ 5 ）當內滑塊下行到下死點后，內滑塊比外滑塊提前10°15° 回程，拉深凸模12 上升，壓邊圈1 繼續壓住毛坯周邊，推板19 處于最小位置。（ 6 ）當內滑塊回程距離約等于成形零件高度時，推板19 在推桿 18 的作用下才開始將零件頂出拉深凹模2 。（ 7 ）當內滑塊回到上死點時， 外滑塊已經越過自己的上死點而向下走了一段距離，保證外滑塊在下次工作行程時壓邊圈 1 提前壓住毛坯。4