段貴學

摘 要：采用圓錐形拉伸模具壓制封頭不用壓邊圈，簡化了壓制過程。與其它模具比較，圓錐形拉伸模具具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、生產(chǎn)效率高、勞動強度小、生產(chǎn)成本低等特點、在壓制過程中改善了胚料的變形條件。壓制的封頭質(zhì)量好。

關(guān)鍵詞：壓制封頭 圓錐形 模具

中圖分類號：TG76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0003-01

在普通拉伸模具壓制橢圓形封頭，在符合下列條件即S/Dp×100≤1.0～1.2（S-胚料厚度mm，Dp-胚料直徑mm）時，采用壓邊圈或多次拉伸成形。

采用圓錐形拉伸模具壓制封頭，當上模下行，胚料馬上進入下模腔內(nèi)。由于胚料隨模腔變成圓錐形，加大了抗失穩(wěn)性而少了起皺，因此可以采用較小的拉伸系數(shù)并減少拉伸次數(shù)。

普通模具胚料在壓邊圈和下模圓角處有摩擦力和彎曲力，阻礙胚料向下流動。圓錐模具的摩擦力和變形阻力都比普通模具小，對壓機噸位要求低，生產(chǎn)過程中動力消耗少。采用圓錐形拉伸模具壓制封頭不用壓邊圈，簡化了壓制過程。

1 模具設(shè)計要求

1）熱壓模具應(yīng)考慮工件的收縮量。

2）上模應(yīng)有脫模斜度，脫模方法簡單、方便、可靠。

3）模具結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮防止受熱變形而損壞。

4）多采用簡單模具，少采用復合模具。

5）模具結(jié)構(gòu)要考慮進出料方便、省力、胚料定位裝置簡單、迅速、準確。

2 上模設(shè)計

同一直徑的封頭，材料、壁厚不同，熱壓收縮率也不同。在實際生產(chǎn)中，以內(nèi)徑為準的封頭，上模設(shè)計應(yīng)考慮同一直徑幾種相鄰壁厚封頭的通用性。

1）收縮率δ

封頭熱壓后的收縮量與工件的材料、形狀、尺寸（板厚）、脫模溫度及冷卻條件有關(guān)，一般按下列計算：

δ=a·Δt·100%

式中a-材料的線膨脹系數(shù)；

Δt-脫模溫度與室溫之差℃。

2）上模直徑Dsm

Dsm=Dn（1+δ）mm

式中：Dn-封頭收縮率，見表1。

3）上模曲面部分高度Hsm

Hsm=HQ（1+δ）mm

式中：HQ—封頭曲面部分高度mm；

δ—熱壓收縮率：見表1。

注：

薄壁封頭取下限，厚壁封頭上限；

不銹鋼封頭收縮率按上式增加了30%～40%；

需要調(diào)質(zhì)處理的封頭應(yīng)另減調(diào)質(zhì)后的脹大量，其值通常為0.05～0.1%；

對封頭余量進行氣割時，應(yīng)增加氣割收縮量，其通常為0.04～0.06%。

4）上模直邊高H0

H0=H1+H2+H3+H4

式中：H1—封頭直邊高度mm，按產(chǎn)品要求；

H2—封頭高度修邊余量，一般為15～ 40 mm；

H0—卸料板厚度，一般為40～80 mm；

H0—保險余量，一般取40～100 mm。

5）上模上部直徑D0

D0=+Dsm（2～3）mm

6）上模壁厚Ssm

當壓機噸位<400噸時，Ssm=30～40 mm；

當壓機噸位>1500噸時，Ssm=70～90 mm；

3 下模設(shè)計

下模直徑Dxm

Dxm=+Dsm+2S+Zmm

式中：Z—模具直徑間隙，Z=（0.1～ 0.2）Smm。

間隙選擇原則：

（1）薄壁封頭取較大值，厚壁封頭取較小值。

（2）直邊較長的橢圓形封頭取較大值。

（3）設(shè)備能力偏小的取大值，并可適當加大間隙范圍。

（4）如果封頭尺寸是以外徑為基準，則收縮應(yīng)考慮在下模上，而模具隙則取在上模上。

2）下模圓角半徑Rxm

Rxm=（3～6）Smm

錐形角a

a=15～30°

防止起皺a取較大值，較少拉伸力a取較小值。

3）下模直邊高度h1

h1=40～70 mm

直邊高度過大會產(chǎn)生卸料困難。

根據(jù)以上幾個主要參數(shù)，按工件展開尺寸Dp確定W點。以Rxm為半徑畫圓弧與圓錐角a的斜線相切，錐角斜線另端與Dxm相交，這樣圓錐形模具的主要結(jié)構(gòu)就確定下來了。

4）下模斜面部分高度H

H=

式中：D2=Dp-2（Rxm-tga·Rxm）

5）下模外徑D

D=Dxm+（200～400）mm

4 圓錐形拉伸模具的特點

（1）由于這種拉伸的行程長，所以上模較長，模具的開啟高度較大，要求壓機的開啟高度大。

（2）上模應(yīng)有透氣孔，以防止形成真空，難以卸下工件。

（3）上模端面加工略粗糙些，使上模與工件之間有較大的摩擦力，有助于工件的穩(wěn)定移動，不易產(chǎn)生壓偏。

（4）封頭胚料應(yīng)加熱均勻，裝上模具后，壓制溫度不能過高，一般在600～650 ℃時開始壓制為宜。由于錐形拉伸模具產(chǎn)生的摩擦力和變形力都比普通模具的拉伸力小，所以在胚料上產(chǎn)生的拉力小。如果胚料壓制溫度過高，那么胚料上產(chǎn)生的拉力就會小于胚料變形時產(chǎn)生的壓力，壓制出的封頭容易產(chǎn)生起皰現(xiàn)象。

利于鑄鐵材料制造上、下模具，抗磨性能好。為了提高模具壽命和工件質(zhì)量可用石墨加水調(diào)成糊狀當潤滑劑涂在模具上。涂上潤滑劑的模具很容易卸料。模具上安裝彈簧滑塊式卸料機構(gòu)可實現(xiàn)自動卸料。應(yīng)用圓錐形拉伸模具壓制的封頭既能保證質(zhì)量，又能提高效率，使成本大為降低。

參考文獻

[1] 孔彪.鍋爐封頭壓模的修復工藝[J].裝備制造技術(shù)，2007（8）.

[2] 農(nóng)琪，謝業(yè)東.壓力容器橢圓形封頭的可靠性設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2010（9）.endprint

摘 要：采用圓錐形拉伸模具壓制封頭不用壓邊圈，簡化了壓制過程。與其它模具比較，圓錐形拉伸模具具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、生產(chǎn)效率高、勞動強度小、生產(chǎn)成本低等特點、在壓制過程中改善了胚料的變形條件。壓制的封頭質(zhì)量好。

關(guān)鍵詞：壓制封頭 圓錐形 模具

中圖分類號：TG76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0003-01

在普通拉伸模具壓制橢圓形封頭，在符合下列條件即S/Dp×100≤1.0～1.2（S-胚料厚度mm，Dp-胚料直徑mm）時，采用壓邊圈或多次拉伸成形。

采用圓錐形拉伸模具壓制封頭，當上模下行，胚料馬上進入下模腔內(nèi)。由于胚料隨模腔變成圓錐形，加大了抗失穩(wěn)性而少了起皺，因此可以采用較小的拉伸系數(shù)并減少拉伸次數(shù)。

普通模具胚料在壓邊圈和下模圓角處有摩擦力和彎曲力，阻礙胚料向下流動。圓錐模具的摩擦力和變形阻力都比普通模具小，對壓機噸位要求低，生產(chǎn)過程中動力消耗少。采用圓錐形拉伸模具壓制封頭不用壓邊圈，簡化了壓制過程。

1 模具設(shè)計要求

1）熱壓模具應(yīng)考慮工件的收縮量。

2）上模應(yīng)有脫模斜度，脫模方法簡單、方便、可靠。

3）模具結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮防止受熱變形而損壞。

4）多采用簡單模具，少采用復合模具。

5）模具結(jié)構(gòu)要考慮進出料方便、省力、胚料定位裝置簡單、迅速、準確。

2 上模設(shè)計

同一直徑的封頭，材料、壁厚不同，熱壓收縮率也不同。在實際生產(chǎn)中，以內(nèi)徑為準的封頭，上模設(shè)計應(yīng)考慮同一直徑幾種相鄰壁厚封頭的通用性。

1）收縮率δ

封頭熱壓后的收縮量與工件的材料、形狀、尺寸（板厚）、脫模溫度及冷卻條件有關(guān)，一般按下列計算：

δ=a·Δt·100%

式中a-材料的線膨脹系數(shù)；

Δt-脫模溫度與室溫之差℃。

2）上模直徑Dsm

Dsm=Dn（1+δ）mm

式中：Dn-封頭收縮率，見表1。

3）上模曲面部分高度Hsm

Hsm=HQ（1+δ）mm

式中：HQ—封頭曲面部分高度mm；

δ—熱壓收縮率：見表1。

注：

薄壁封頭取下限，厚壁封頭上限；

不銹鋼封頭收縮率按上式增加了30%～40%；

需要調(diào)質(zhì)處理的封頭應(yīng)另減調(diào)質(zhì)后的脹大量，其值通常為0.05～0.1%；

對封頭余量進行氣割時，應(yīng)增加氣割收縮量，其通常為0.04～0.06%。

4）上模直邊高H0

H0=H1+H2+H3+H4

式中：H1—封頭直邊高度mm，按產(chǎn)品要求；

H2—封頭高度修邊余量，一般為15～ 40 mm；

H0—卸料板厚度，一般為40～80 mm；

H0—保險余量，一般取40～100 mm。

5）上模上部直徑D0

D0=+Dsm（2～3）mm

6）上模壁厚Ssm

當壓機噸位<400噸時，Ssm=30～40 mm；

當壓機噸位>1500噸時，Ssm=70～90 mm；

3 下模設(shè)計

下模直徑Dxm

Dxm=+Dsm+2S+Zmm

式中：Z—模具直徑間隙，Z=（0.1～ 0.2）Smm。

間隙選擇原則：

（1）薄壁封頭取較大值，厚壁封頭取較小值。

（2）直邊較長的橢圓形封頭取較大值。

（3）設(shè)備能力偏小的取大值，并可適當加大間隙范圍。

（4）如果封頭尺寸是以外徑為基準，則收縮應(yīng)考慮在下模上，而模具隙則取在上模上。

2）下模圓角半徑Rxm

Rxm=（3～6）Smm

錐形角a

a=15～30°

防止起皺a取較大值，較少拉伸力a取較小值。

3）下模直邊高度h1

h1=40～70 mm

直邊高度過大會產(chǎn)生卸料困難。

根據(jù)以上幾個主要參數(shù)，按工件展開尺寸Dp確定W點。以Rxm為半徑畫圓弧與圓錐角a的斜線相切，錐角斜線另端與Dxm相交，這樣圓錐形模具的主要結(jié)構(gòu)就確定下來了。

4）下模斜面部分高度H

H=

式中：D2=Dp-2（Rxm-tga·Rxm）

5）下模外徑D

D=Dxm+（200～400）mm

4 圓錐形拉伸模具的特點

（1）由于這種拉伸的行程長，所以上模較長，模具的開啟高度較大，要求壓機的開啟高度大。

（2）上模應(yīng)有透氣孔，以防止形成真空，難以卸下工件。

（3）上模端面加工略粗糙些，使上模與工件之間有較大的摩擦力，有助于工件的穩(wěn)定移動，不易產(chǎn)生壓偏。

（4）封頭胚料應(yīng)加熱均勻，裝上模具后，壓制溫度不能過高，一般在600～650 ℃時開始壓制為宜。由于錐形拉伸模具產(chǎn)生的摩擦力和變形力都比普通模具的拉伸力小，所以在胚料上產(chǎn)生的拉力小。如果胚料壓制溫度過高，那么胚料上產(chǎn)生的拉力就會小于胚料變形時產(chǎn)生的壓力，壓制出的封頭容易產(chǎn)生起皰現(xiàn)象。

利于鑄鐵材料制造上、下模具，抗磨性能好。為了提高模具壽命和工件質(zhì)量可用石墨加水調(diào)成糊狀當潤滑劑涂在模具上。涂上潤滑劑的模具很容易卸料。模具上安裝彈簧滑塊式卸料機構(gòu)可實現(xiàn)自動卸料。應(yīng)用圓錐形拉伸模具壓制的封頭既能保證質(zhì)量，又能提高效率，使成本大為降低。

參考文獻

[1] 孔彪.鍋爐封頭壓模的修復工藝[J].裝備制造技術(shù)，2007（8）.

[2] 農(nóng)琪，謝業(yè)東.壓力容器橢圓形封頭的可靠性設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2010（9）.endprint

摘 要：采用圓錐形拉伸模具壓制封頭不用壓邊圈，簡化了壓制過程。與其它模具比較，圓錐形拉伸模具具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、操作方便、生產(chǎn)效率高、勞動強度小、生產(chǎn)成本低等特點、在壓制過程中改善了胚料的變形條件。壓制的封頭質(zhì)量好。

關(guān)鍵詞：壓制封頭 圓錐形 模具

中圖分類號：TG76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0003-01

在普通拉伸模具壓制橢圓形封頭，在符合下列條件即S/Dp×100≤1.0～1.2（S-胚料厚度mm，Dp-胚料直徑mm）時，采用壓邊圈或多次拉伸成形。

采用圓錐形拉伸模具壓制封頭，當上模下行，胚料馬上進入下模腔內(nèi)。由于胚料隨模腔變成圓錐形，加大了抗失穩(wěn)性而少了起皺，因此可以采用較小的拉伸系數(shù)并減少拉伸次數(shù)。

普通模具胚料在壓邊圈和下模圓角處有摩擦力和彎曲力，阻礙胚料向下流動。圓錐模具的摩擦力和變形阻力都比普通模具小，對壓機噸位要求低，生產(chǎn)過程中動力消耗少。采用圓錐形拉伸模具壓制封頭不用壓邊圈，簡化了壓制過程。

1 模具設(shè)計要求

1）熱壓模具應(yīng)考慮工件的收縮量。

2）上模應(yīng)有脫模斜度，脫模方法簡單、方便、可靠。

3）模具結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮防止受熱變形而損壞。

4）多采用簡單模具，少采用復合模具。

5）模具結(jié)構(gòu)要考慮進出料方便、省力、胚料定位裝置簡單、迅速、準確。

2 上模設(shè)計

同一直徑的封頭，材料、壁厚不同，熱壓收縮率也不同。在實際生產(chǎn)中，以內(nèi)徑為準的封頭，上模設(shè)計應(yīng)考慮同一直徑幾種相鄰壁厚封頭的通用性。

1）收縮率δ

封頭熱壓后的收縮量與工件的材料、形狀、尺寸（板厚）、脫模溫度及冷卻條件有關(guān)，一般按下列計算：

δ=a·Δt·100%

式中a-材料的線膨脹系數(shù)；

Δt-脫模溫度與室溫之差℃。

2）上模直徑Dsm

Dsm=Dn（1+δ）mm

式中：Dn-封頭收縮率，見表1。

3）上模曲面部分高度Hsm

Hsm=HQ（1+δ）mm

式中：HQ—封頭曲面部分高度mm；

δ—熱壓收縮率：見表1。

注：

薄壁封頭取下限，厚壁封頭上限；

不銹鋼封頭收縮率按上式增加了30%～40%；

需要調(diào)質(zhì)處理的封頭應(yīng)另減調(diào)質(zhì)后的脹大量，其值通常為0.05～0.1%；

對封頭余量進行氣割時，應(yīng)增加氣割收縮量，其通常為0.04～0.06%。

4）上模直邊高H0

H0=H1+H2+H3+H4

式中：H1—封頭直邊高度mm，按產(chǎn)品要求；

H2—封頭高度修邊余量，一般為15～ 40 mm；

H0—卸料板厚度，一般為40～80 mm；

H0—保險余量，一般取40～100 mm。

5）上模上部直徑D0

D0=+Dsm（2～3）mm

6）上模壁厚Ssm

當壓機噸位<400噸時，Ssm=30～40 mm；

當壓機噸位>1500噸時，Ssm=70～90 mm；

3 下模設(shè)計

下模直徑Dxm

Dxm=+Dsm+2S+Zmm

式中：Z—模具直徑間隙，Z=（0.1～ 0.2）Smm。

間隙選擇原則：

（1）薄壁封頭取較大值，厚壁封頭取較小值。

（2）直邊較長的橢圓形封頭取較大值。

（3）設(shè)備能力偏小的取大值，并可適當加大間隙范圍。

（4）如果封頭尺寸是以外徑為基準，則收縮應(yīng)考慮在下模上，而模具隙則取在上模上。

2）下模圓角半徑Rxm

Rxm=（3～6）Smm

錐形角a

a=15～30°

防止起皺a取較大值，較少拉伸力a取較小值。

3）下模直邊高度h1

h1=40～70 mm

直邊高度過大會產(chǎn)生卸料困難。

根據(jù)以上幾個主要參數(shù)，按工件展開尺寸Dp確定W點。以Rxm為半徑畫圓弧與圓錐角a的斜線相切，錐角斜線另端與Dxm相交，這樣圓錐形模具的主要結(jié)構(gòu)就確定下來了。

4）下模斜面部分高度H

H=

式中：D2=Dp-2（Rxm-tga·Rxm）

5）下模外徑D

D=Dxm+（200～400）mm

4 圓錐形拉伸模具的特點

（1）由于這種拉伸的行程長，所以上模較長，模具的開啟高度較大，要求壓機的開啟高度大。

（2）上模應(yīng)有透氣孔，以防止形成真空，難以卸下工件。

（3）上模端面加工略粗糙些，使上模與工件之間有較大的摩擦力，有助于工件的穩(wěn)定移動，不易產(chǎn)生壓偏。

（4）封頭胚料應(yīng)加熱均勻，裝上模具后，壓制溫度不能過高，一般在600～650 ℃時開始壓制為宜。由于錐形拉伸模具產(chǎn)生的摩擦力和變形力都比普通模具的拉伸力小，所以在胚料上產(chǎn)生的拉力小。如果胚料壓制溫度過高，那么胚料上產(chǎn)生的拉力就會小于胚料變形時產(chǎn)生的壓力，壓制出的封頭容易產(chǎn)生起皰現(xiàn)象。

利于鑄鐵材料制造上、下模具，抗磨性能好。為了提高模具壽命和工件質(zhì)量可用石墨加水調(diào)成糊狀當潤滑劑涂在模具上。涂上潤滑劑的模具很容易卸料。模具上安裝彈簧滑塊式卸料機構(gòu)可實現(xiàn)自動卸料。應(yīng)用圓錐形拉伸模具壓制的封頭既能保證質(zhì)量，又能提高效率，使成本大為降低。

參考文獻

[1] 孔彪.鍋爐封頭壓模的修復工藝[J].裝備制造技術(shù)，2007（8）.

[2] 農(nóng)琪，謝業(yè)東.壓力容器橢圓形封頭的可靠性設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2010（9）.endprint