昆山德乾恩分享：拉伸模具设计的注意事项


拉伸模在整个冲压模具行业所占的比重是非常大的,我们常见的杯子,马达上面的外壳,几乎大多数的产品上面都或多或少有一些需要拉伸的产品,而对于拉伸模的设计,也不是说按常规的算法可以计算的,这其中有太多的过程充满变数,特别是一些非旋转体的拉伸,让人望而却步.

因为拉伸模在设计时要考虑的因素实在是太多，比如拉深系数,有没有到达材料的极限,弹簧力的决定,拉伸的方向,是向上拉伸还是向下拉伸,往往不能一次成型，还要经过多次试作，才能达到理想的结果,甚至有时会有模具报废的可能,因此，在实践中不断积累经验，对拉伸模的设计是有很大帮助的。
  另外,开料尺寸的大小,对整个模具的生产试作也起到了不可忽视的作用.所以大多数时候,当我们对一些不规则的拉深件进行设计时,往往会在模具设计阶段预留一个空步.

1.拉伸材料:
当客户对材料的要求不是很苛刻、反复试模达不到要求时，可以换一种拉伸性能好的材料再试,好的材料是成功的一半，对于拉伸，万万不可忽视。拉伸用冷轧薄钢板主要有08Al、08、08F、10、15、20号钢，其中用量最大的是08号钢，分为沸腾钢和镇静钢，沸腾钢价格低，表面质量好，但偏析较严重，有“应变时效”倾向，不适用于对冲压性能要求高外观要求较严格的零件
，镇静钢较好，性能均匀但价格较高，代表牌号为铝镇静钢08Al。
国外钢材用过日本SPCC-SD深冲压钢，其拉伸性能优于08Al。
当客户对材料的要求不是很苛刻、反复试模达不到要求时，可以换一种材料再试。
2.模具表面的光洁度.
进行深拉深时，凹模与压边圈的两面研磨不充分，特别是拉深不锈钢板与铝板时，更易产生拉深伤痕,严重时导致拉伸破裂.
3.毛坯尺寸的确定:
多则皱，少则裂是我们的原则, 毛坯定位设计要正确,形状简单的旋转体拉伸件的毛坯直径在不变薄的拉伸中，材料厚度虽有变化，但基本与原始厚度十分接近，可以根据毛坯面积与拉伸件面积（若有修边须加上修边余量）相等的原则计算出。但是，往往拉伸件形状和过程比较复杂，有时还要变薄拉伸，虽然现在有许多三维软件可进行展开料计算，但其精确度不能100%达到要求。
解决办法：试料。
一个产件要经过多道工序，头道工序一般是落料工序。首先要进行展开料计算，对毛坯的形状和大小有个大概认
识，以便确定落料模的总体尺寸。在模具设计完成后不要加工落料模的凸凹模尺寸。先用线切割加工毛坯(毛坯较大
时可用铣床铣后再钳修)，经过后续拉伸工序的反复实验，最终确定了毛坯尺寸，然后再加工落料模的凸凹模。
经验2：倒排工序，先试拉伸模，后加工毛坯的落料刃口尺寸，事倍功半。
4.拉伸系数m
拉伸系数是拉伸工艺计算中的主要工艺参数之一，通常用它来决定拉伸的顺序和次数。
影响拉伸系数m的因数很多，包括材料性能、材料的相对厚度、拉伸方式（指有无压边圈）、拉伸次数、拉伸速度、
凸凹模圆角半径、润滑等。
有关拉伸系数m的计算和选用原则是各种冲压手册中介绍的重点，有推算、查表、计算等许多方法，祥之又祥，我
也是按书选择，并无新鲜的东东，请看书。
经验3：材料的相对厚度、拉伸方式（指有无压边圈）、拉伸次数是不好在修模时调整的，一定要慎重!!最好在选择
拉伸系数m时找同事校一遍。
4.加工油的选择非常重要。区别润滑油是否合适的方法，是当将制品从模具内取出来时，如果制品温度高到不能用手触摸的程度，就必须重新考虑润滑油的选择和润滑方法,在凹模上涂润滑油，或在薄板上套薄膜袋。
经验4: 遇到拉伸拉裂时，在凹模上涂润滑油(不要在凸模涂)，工件靠凹模一面覆0.013–0.018mm的塑料薄膜.
5.工件热处理
虽然不提倡,但还是要说的, 在拉伸过程中，工件由于冷塑性变形，产生冷作硬化，使其塑性降低，变形抗力和硬度增大，再加上模具设计不合理，就需要进行中间退火，以软化金属，恢复塑性。
注意：在一般工艺中中间退火不是必须的，毕竟要增加成本，要在增加工序和增加退火中进行选择，慎用！
退火一般采用低温退火，即再结晶退火。
退火时要注意的事项有两点：脱炭和氧化。这里主要讲讲氧化。工件氧化后有氧化皮，害处有二：使工件有效厚
度变薄，增加模具磨损。
公司条件不具备时，一般采用普通退火，为减少氧化皮产生，退火时要尽可能将炉膛装满，我还用过土办法：
1.工件少时可与其他工件混装（前提：退火工艺参数应基本一致）
2.将工件装在铁盒中焊封后再装炉。为消出氧化皮，退火后要根据情况进行酸洗处理。
公司条件具备时，可采用氮炉退火，即光亮退火。不细看，几乎和没退火前颜色一样。
经验5：对付冷作硬化强的金属或在试模中出现拉裂又无其它办法时，增加中间退火工序。
7.补充几点:
1.产品图上的尺寸应尽可能在一侧标注，让人明确是保证外部尺寸还是内腔尺寸，不能同时标注内外型尺寸。他人
提供的图纸有此类问题应与其沟通，能统一则统一，不能统一时要知道该工件的与其它件的装配关系。
2.对最后一道工序，工件尺寸在外，以凹模为主，间隙以减小凸模尺寸取得；工件尺寸在内，以凸模为主，间隙以
增大凹模尺寸取得；
3.凸凹模圆角半径在设计时尽可能采用小的容许值，给后续修模带来方便。
4.判断工件拉裂的原因时可参考：
因材料质量差而产生的裂口多为锯齿状或不规则形状，因工艺、模具而产生的裂口一般比较整齐。
5.”多则皱，少则裂”，按此原则调节材料的流动状况，方法有调整压边圈的压力、增加拉深筋、修整凸凹模圆角半
径、工件上切工艺口等。
6.为保证耐磨性和防止拉伸划痕，凸凹模和压边圈必须淬火，也可以镀硬铬,也可以采用表面TD处理.必要的时候可以用钨钢来作凸凹模.如果您对钨钢这种材料还不是很熟悉,可以参考钨钢牌号对照这篇文章.

特别对于一些不锈钢产品,由于其表面硬度较高,如果产量大的话,建议用钨钢来制做拉深镶件.

拉伸模具
通常指各种拉制金属线的模具，还有拉光纤的拉丝模。所有拉丝模的中心都有个一定形状的孔，圆、方、八角或其它特殊形状。金属被拉着穿过模孔时尺寸变小，甚至形状都发生变化。在天工开物那本明代的书籍中我们能见到针的制作工艺，其中就有拉丝模的采用。拉丝模用途广泛，如电子器件、雷达、电视、仪表及航天等所用的高精度丝材以及常用的钨丝、钼丝、不锈钢丝、电线电缆丝和各种合金丝都是用金刚石拉丝模拉制出来的，金刚石拉丝模由于采用天然金刚石作原料，从而具有极强的耐磨性，使用寿命极高。