金属加工 厚板料滤网骨架如何实现批量生产？
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编者按
分析卷圆成形工艺 ， 阐述卷圆模结构特点 ， 并校核了成形心轴的强度 。 通过试模验证 ， 确定方案可行 。 对类似零件的模具设计具有一定的参考作用 ， 可据此模具结构进行系列化设计 。
本文针对厚板料的滤网骨架 ， 设计制造了一套卷圆模 ， 完成了零件的批量生产 ， 可为精益生产提供系列化模具设计依据 。
1.零件工艺分析
如图1所示网孔型套筒零件 ， 由带孔板料卷圆而成 ， 厚2mm；前序规格为94.5mm×68.3mm ， 最终要求产品外径为24(0,－0.52)mm 。 材料为1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢板 ， 硬度≤187HBW ， 抗拉强度σb≥550MPa ， 屈服强度σs≥200MPa ， 伸长率≥40% ， 成形工艺性较好 ， 常需一次冲压成形 。 具体工艺分析如下：
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图1滤网骨架尺寸
1）卷圆属于弯曲成形工艺 ， 但因成形后形成圆周封闭式轮廓 ， 其退料则需沿轴线方向进行 ， 故结构相对复杂 。 而因零件回弹问题 ， 常需考虑会否发生成形干涉 。
2）制件精度分析 。 外径尺寸约IT12级精度 ， 属经济可加工范畴 。 但若出现挤压痕迹等明显的外观质量问题 ， 则须采取相应措施予以消除 。
3）根据零件内圆角半径与料厚比值r/t≈4.9（r用外径换算）来看 ， 属一般曲率弯曲成形 ， 应考虑回弹 。
2.卷圆模设计计算
（1）工艺可行性分析零件最终为焊接件 ， 成形回弹工序不影响焊接即可 。 实际焊缝宽度在一定范围内可通过工装夹紧予以调整来保证尺寸要求 。 项目主要考虑成形中板料会否干涉 。
（2）毛坯尺寸计算考虑板料成形的中性层偏移 ， 以便计算出毛坯尺寸 。 中性层系数K可由参考资料查得 ， 当r/t≈4.9时 ， K=0.5 。 式中r为成形零件内圆角半径 ， 按零件外径中差值换算 ， 则r＝（24－0.52÷2）÷2－2＝9.87（mm） 。 可按一般经验公式估算毛坯展开尺寸L0＝2π（r＋Kt）＝68.3（mm） 。 结果等于给定毛坯中差值 ， 考虑焊接工艺性显然比较合适 。
（3）回弹量的计算卷圆时回弹量可按纯塑性弯曲条件进行计算 。 成形所需内圆角（或称凸模圆角）半径r1＝r/（1＋ηr/t） ， 其中r为弯曲工件成形回弹后的内圆角半径 ， 由前述计算可知r=9.87mm；η为计算用简化系数 ， 可根据参考资料查表获得 ， 1Cr18Ni9Ti冷硬状态可取η=0.018 。 据此计算可得r1=9.06mm 。 若按其重新计算毛坯尺寸L′＝2π（r＋Kt）＝63.2（mm）＜68.3mm（给定毛坯尺寸） 。 这意味着若考虑回弹 ， 取成形内圆角半径为9.06mm ， 则成形会出现板料干涉；而不考虑回弹 ， 直接取成形心轴φ19.74mm（r=9.87mm相当于产品内径中差）的方案可减少或避免板料干涉 。 以其作为成形心轴尺寸 ， 再通过校形时焊接保证焊后尺寸即可 ， 且心轴具有较高的刚性 。
（4）卷圆工艺方案的选择综合来看 ， φ10～φ40mm的圆环类零件卷圆 ， 可选用一次或二次成形方式 。 考虑滤网骨架零件属中小批量生产 ， 采用一次成形既能解决生产中的实际问题 ， 又能相对保证生产效率 。 按毛坯尺寸来看 ， 模具制造成本也不会太高 ， 可满足精益化生产需求 。 确定设计一次成形卷圆模 。
3.模具结构设计
设计了一套摆块式卷圆模 ， 如图2所示 。
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图2模具装配图
1—弹簧2—顶柱3—心轴4—活动凹模5—模柄6—上模支架7—销钉8—圆柱销9—活动支柱10—型芯11—座架12—底座13—螺钉14—弹簧套筒
模具分上、下模两部分 ， 上模为口字型结构 ， 型芯10为主要成形部分 ， 活动支柱9能够绕回转销旋转打开 ， 便于成形后取出产品 。 下模主要为带活动凹模4的摆块机构及弹顶机构 。
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