不銹鋼工藝設計論文范文

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零件4個角部在拉深中受力變形情況最為復雜，除了跟零件形狀、壓邊力、材料力學性能、毛坯尺寸和板材厚度有關之外，還跟拉深凸、凹模結構尺寸有很大的關系。

1角部開裂與產生陰影

在試模初期，拉深零件在圓角處開裂或產生陰影，如圖3所示。通過模擬分析和在毛坯上印刷2mm×2mm網格之后做拉深試驗，如圖4所示。由圖4可見，在零件圓角區網格的形狀呈徑向伸長，橫向縮短，a區為壁厚變薄區，b區為壁厚增厚區，角部網格變形比直邊部分變形大。這說明零件成形時變形是不均勻的，這導致零件成形應力分布不均勻，表現為圓角部應力最大，向兩邊逐漸減小，故外殼拉深時首先在圓角處產生開裂。將拉深零件從圓角處剖開（見圖5），取4個點測量壁厚（見表2），零件圓角區域材料變形時的阻力和傳力區的拉應力導致圓角處開裂與產生陰影。經過調整毛坯形狀與尺寸，改變成形零件角部凸緣區域面積與形狀，如圖6（a）所示（C為修改后外形，D為修改前外形），從而減小零件圓角區板料的橫向壓縮變形和縱向拉伸變形，使材料更容易流入側角處，減小板料成形中的變形阻力，降低開裂風險。根據零件圓角區中間應力最大并向兩側直邊逐漸減小的特點，改變壓料筋形狀，由原直線形改為弧形拉深筋（見圖6（b）），并且做成上、下可調的鑲塊式結構來調節零件圓角區與直邊部位的材料流動。變薄拉深可大幅度降低拉深件的切向殘留應力，有效地防止零件縱向開裂發生。根據毛坯厚度和毛坯變形程度，選擇適當的變薄系數Ψn(一般為0.9t～0.95t)，實測不銹鋼原料厚為0.47mm，將原拉深凸、凹模間隙由0.5mm改至0.45mm。通過調整凸、凹模間隙改變材料拉深受力狀況控制材料流動，使成形零件各處壁厚趨于一致。實施圖6改進措施后，原來零件的壁厚最大差值由0.11mm減小至0.07mm，對應各個測量點壁厚數據見表2．在合理改善下料尺寸、模具結構的基礎上，經過試模調整，最終解決了拉深圓角破裂與產生陰影的問題。

2零件表面日光燈下影子扭曲

將改進后的拉深零件放在日光燈下，日光燈燈影在零件表面上產生扭曲變形（如圖7所示），按照零件設計要求，這種狀況視為不合格，通過計算機輔助驗證（computeraidedverification，CAV），將檢測工件3D形狀利用高階光學非接觸式的3D掃描設備掃描后所得到的精準點云數據與原始設計的圖檔相比對，得到誤差圖。經過比較，發現成形零件的3D型面與設計圖二者之間存在誤差，造成日光燈燈影在零件表面上產生扭曲變形，同時成形零件頂部平面板料受力不一致也會造成日光燈管燈影扭曲。經過分析，從以下幾個方面進行改進：（1）在拉深凸模與凹模型面上增加孔徑為ϕ0.5mm的漏氣孔，避免零件拉深時氣體在凹模內無法排出與脫模時形成的真空負壓造成零件表面的變形。（2）在凹模內增加卸料板頂桿。在開模過程中，保證頂桿始終頂著卸料板不對零件施壓，改變拉深模脫料順序，先脫凸模再脫凹模，避免零件脫模時受卸料板與壓料板的擠壓造成變形。（3）設計拉深筋高度微調裝置，以調節不同板料部位的成形阻力。因為零件角部與直邊的成形條件不同，通過拉深筋高度的調節可以改變拉深筋對板料的變形阻力與摩擦阻力，從而控制板料各部分的成形力與局部變形阻力，使各部分的變形條件趨于平衡，進而控制板料不同區域受力、流動速度、順序與壁厚減薄程度，達到板料均勻變形的效果。（4）凹模與凸模的型面表面處理。凹模型面做拋光處理，表面粗糙度Ra0.16μm，減小拉深過程中材料流進凹模的阻力。同時運用電火花放電加工、化學腐蝕或者激光雕刻處理增加凸模表面的粗糙度值，保證拉深過程中毛坯與凸模之間有足夠的摩擦力，防止零件表面在拉深過程中滑動產生變形。（5）在旋切拉深零件端口之后，增加整形工序，矯正拉深成形零件因拉深后彈性變形、切邊后的應力釋放以及旋切拉深零件端口產生的變形影響。經過分析與實施改進措施后再次試模，得到滿足質量要求的不銹鋼殼體。圖7所示為日光燈燈影在零件表面上產生扭曲變形，圖8為日光燈燈影在合格零件表面上的燈管成像。

3結束語

在不銹鋼殼體拉深成形過程中，由于材料流動非均勻性以及變形應力與應變的復雜性，零件容易產生開裂、壁厚不均、變形，進而造成日光燈燈影在零件表面上產生扭曲變形問題。針對試模零件出現的問題，采取相應的改進措施，拉深出了合格的不銹鋼殼體，并實現了規模生產。

作者：張成浩單位：聯想集團