【另类技术】桶身件缩口成形工艺与模具设计

桶身件缩口成形工艺与模具设计

摘要：介绍了缩口工艺的概念、特点、主要工艺缺陷及影响缩口变形程度的因素。分析了桶形件的特点，通过比较传统缩口工艺模具设计特点，设计了桶形件缩口工艺的模具。在此基础上，对缩口模具的工作原理、模具主要零件相互关系及其作用做了详细的论述。实践表明，采用此工艺方案和模具结构，模具生产的零件符合精度要求，显著提高了桶形件生产效率和产品质量。

0 引言

缩口是一种成形工序，具体是指将先拉深好的圆筒形件或管件坯料，通过缩口模具使其口部直径缩小。一般情况而言，缩口前、后的零件端部直径变化不宜过大，否则材料因为压缩变形太大会出现起皱。因此将直径较大的工件缩成口部直径较小的工件，通常需要多道缩口工序来实现。薄壁圆桶工件(口部厚度小于0.20 mm)在多道缩口工序加工中，又不同于一般厚度工件的缩口，因此其模具相关的工装设计及工艺必然有别于一般缩口Eli。缩口模有多种型式，常见的有整体凹模缩口、分瓣凹模缩口、旋压缩口等。本文主要介绍用于薄壁圆桶多道缩口的整体凹模设计。

1、制件分析及工艺方案制定

整体凹模缩口工作示意图如图1所示。图2为桶形件缩口成形示意图。材料为1.5 mm厚的08A1钢板，生产批量较小。零件主要技术要求为：拉深成形后工件表面无裂纹、皱折和肉眼可见的拉深印痕；直径158 C11滚压外圆无毛刺、裂纹；未注公差为IT14级。通过计算可知，该桶形件如果采用正、反拉深，需要2道工序。如果采用正拉深，则需要3道工序。拉深完之后进行缩口。本文针对零件尺寸较大的特点，重点讨论缩口工艺模具设计。

缩口时，缩口端的材料在凹模的压力下向凹模内滑动，直径减小，壁厚和高度增加。制件壁厚不大时，可以近似地认为变形区处于切向和径向受压的平面应力状态，以切向压力为主。应变以径向压缩应变为最大应变，而厚度和长度方向为伸长变形，且厚度方向的变形量大于长度方向的变形量。由于切向压应力的作用，在缩口时坯料易于失稳起皱；同时非变形区的筒壁，由于承受全部缩口压力，也易失稳产生变形，所以防止失稳是缩口工艺的主要问题。

2、缩口工艺模具设计

2.1 常规缩口工艺

常规零件的缩口模具 如图3所示。图3中件8为外支承套，当上模提升时，件8在下弹顶器弹力的作用下向上抬起。当再次放人毛坯时，毛坯整个高度完全处于外支承套8之中。压力机滑块向下运动进行冲压时，缩口凹模3的端面首先与外支承套8的端面接触，并且在缩口成形过程中始终接触不脱离，令工件完全处于外支承的条件下成形，以保证工件成形部位的形状精度。在工件的试制过程中，卸料的主要矛盾发生在工件与外支承套8之间，而缩口凹模3中则不会出现卡上工件的现象，故上模中不需设置推件装置。模具采用图3所示的结构，外支承套8下部凸缘上加工有3个孑L，通过螺栓15将外支承套8与下模板12连接，达到为外支承套8限位的目的，采用顶杆10将工件从外支承套8中顶出。当顶杆10推动垫块7卸件时，螺栓15将外支承套8拉紧在下模上，以保证顺利地从外支承套中推出工件。

该模具根据缩口变形程度，设计出适应于多道缩口工序的多个不同高度的垫块7，使整个缩口工艺的模具投入费用大大降低。缩口凹模3内形尺寸、外支承套8的内径、垫块7的外径均根据制件零件图尺寸设计；模具零件的高度或厚度尺寸根据压力机闭合高度、模具闭合高度的要求及滑块行程等因素确定。

2.2 桶身件缩口工艺模具装配图设计

桶身件尺寸较大，对设备要求较高，一般的设备闭合高度难以满足要求。所以采用图3的模具结构已经不能满足零件的要求。根据零件的结构特点，设计的模具结构如图4所示。

模具工作原理：桶身件由螺钉固定的支承块和凹模进行定位，模具闭合，进行缩口工序，每次只能对零件的三分之一（120度范围内）进行缩口，每次缩口工序通过凸模3和凹模4刃口部分加以保证。此零件通过该套模具已经实现批量生产。

随后进行手动旋转，手动轴尺寸主要靠支承块保证，直至零件口部缩口工序完成。这样模具设计简单，关键是对设备要求较低，而且能保证零件的尺寸精度要求。

2.3 凸模的设计

此套模具设计的创新点在于凸模的设计。从图5可以看出凸模直接与图4中模柄1通过3个螺钉相连，凸模的工作部分只有120度，里面有个台阶形状的，局部放大示意图如图6所示。这个台阶部分完成零件端部的缩口工序。这样，通过零件放置实现缩口，而且凸模零件制造加工简单易于更换，降低了生产成本，提高了生产效率，保证了加工精度。

2.4 凹模的设计

此套模具设计的另外一个创新点在于凹模的设计。从图7可以看出凹模一端通过销钉与盖板连接在底座上32上螺钉相连，凹模的工作部分也只有120度，呈台阶形状，如图7中圆圈所示。为防止凹模旋转，在连接部位设有键槽。凹模另一端通过螺钉与图4中件7支承块相连，对工件进行支撑和定位。

3、结论

桶身件成形工艺复杂，尤其是缩口工序，零件尺寸较大，若采用传统模具和平，则需要行程很大的压力机，而采用本文的缩口工艺方案和模具结构，大大降低了模具零件的加工费用，而且对于不同尺寸的相似零件有很大的参考价值。此模具已经大量应用于实践中，提高了和平效率，保证了产品质量。

我们是知识搬运工，我们是技术传播者！

东莞潇洒职业培训学校开设课程有：CNC数控编程、塑胶模具设计，压铸模具设计、冲压模具设计， Solidworks、非标自动化设计、PLC编程、文职、平面设计等培训课程，潇洒职业培训学校线下、线上、随到随学等学习方式，上班学习两不误，欢迎预约免费试学！

联系电话：13712128767（微信同号）