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钢壳拉伸模具的加工制作工艺一般如下
[2024-08-08]

钢壳拉伸模具的加工制作工艺一般如下:


一、设计阶段

1. 产品分析

   - 首先要对需要拉伸的钢壳产品进行详细分析,包括钢壳的形状、尺寸(如直径、高度、壁厚等)、精度要求以及产品的批量等因素。例如,对于一个圆柱形钢壳,要确定其具体的直径和高度尺寸,以及圆柱度、表面粗糙度等精度指标。根据这些分析来初步规划模具的结构和尺寸。

   - 了解钢壳的材料特性,不同的钢材其拉伸性能不同,如屈服强度、抗拉强度、延伸率等。例如,常见的 Q235 钢材与 304 不锈钢在拉伸性能上有较大差异,这会影响模具的设计参数,如拉伸系数、模具间隙等。

2. 模具设计

   - 总体结构设计:根据钢壳产品的形状和尺寸,设计模具的总体结构。对于一般的钢壳拉伸模具,通常包括凸模、凹模、压边圈等主要部件。例如,设计凹模时,要考虑其内径尺寸要略大于凸模外径,以保证合适的拉伸间隙。

   - 尺寸计算:精确计算模具各部件的尺寸。凸模的直径和高度要根据钢壳内径和拉伸深度来确定,凹模的尺寸则要考虑钢壳外径以及拉伸过程中的材料流动和变形。同时,要计算压边圈的尺寸,确保其在拉伸过程中能有效地压住钢壳边缘,防止起皱。

   - 选择模具材料:考虑到模具的工作强度和耐磨性等要求,选择合适的模具材料。对于拉伸模具,常用的材料有 Cr12MoV、SKD11 等合金钢。这些材料具有较高的硬度和耐磨性,能够承受拉伸过程中的摩擦力和压力。例如,Cr12MoV 材料经过适当的热处理后,硬度可以达到 HRC58 - 62,能够满足大多数钢壳拉伸模具的使用要求。

   - 绘制设计图纸:使用 CAD 等软件绘制详细的模具二维图纸,标注清楚各部件的尺寸、公差、表面粗糙度等技术要求。同时,对于复杂的模具结构,还可以制作三维模型,以便更直观地观察和分析模具的设计合理性。

二、加工阶段

1. 下料

   - 根据模具设计尺寸,选择合适规格的模具钢材进行下料。例如,对于凸模材料,如果设计尺寸为直径 100mm、高度 150mm,可选用直径大于 100mm、长度大于 150mm 的圆柱形钢材棒料。采用锯床等设备进行下料,确保下料尺寸比设计尺寸略大一些,以便后续加工余量。

2. 粗加工

   - 锻造(若需要):对于一些要求较高的模具,可能需要对下料后的钢材进行锻造,以改善材料的内部组织,提高模具的综合性能。锻造过程中要控制好加热温度、锻造比等参数。例如,将钢材加热到合适的始锻温度(如 Cr12MoV 材料的始锻温度一般在 1050 - 1100°C),通过多次镦粗、拔长等操作,使材料内部组织更加致密均匀。

   - 机械加工:对模具各部件进行粗加工,包括使用数控车床对凸模、凹模进行车削加工,初步加工出外形轮廓;使用铣床加工压边圈等部件的安装槽、固定孔等。在粗加工过程中,要注意加工余量的控制,一般预留 0.5 - 1mm 的精加工余量。同时,要保证各部件的基本尺寸和形状符合设计要求,加工精度控制在±0.1mm 以内。


3. 热处理

   - 淬火:将粗加工后的模具部件进行淬火处理,以提高其硬度和强度。不同的模具材料淬火工艺有所不同。例如,对于 Cr12MoV 材料,淬火温度一般在 950 - 1000°C,油冷淬火。淬火过程中要严格控制冷却速度,防止产生裂纹等缺陷。

   - 回火:淬火后及时进行回火处理,以消除淬火应力,提高模具的韧性和稳定性。回火温度通常在 150 - 200°C,回火次数一般为 2 - 3 次。每次回火后要检查模具的硬度变化,确保达到设计要求的硬度范围(如 HRC58 - 62)。

4. 精加工

   - 电火花加工(若需要):对于一些具有复杂形状的模具型腔(如凹模的内孔形状),采用电火花加工技术进行精细加工。通过电极与模具之间的放电腐蚀作用,精确加工出所需的形状和尺寸。在电火花加工过程中,要控制好放电参数,如电流、脉冲宽度等,以保证加工精度和表面质量。加工精度可以达到±0.01mm 以内。

   - 磨削加工:对模具的关键部位进行磨削加工,如凸模和凹模的工作表面。使用平面磨床、外圆磨床等设备,将表面粗糙度加工到设计要求的数值(一般要求 Ra0.4 - 0.8μm)。磨削过程中要注意冷却和砂轮的选择,以防止烧伤模具表面和保证加工精度。

   - 线切割加工(若需要):对于一些具有特殊形状的模具部件,如异形孔、窄槽等,可以采用线切割加工。线切割加工精度较高,能够满足复杂形状的加工要求,加工精度可控制在±0.02mm 以内。

三、装配与调试阶段

1. 零件清洗与检查

   - 对加工完成的模具各部件进行清洗,去除加工过程中残留的油污、铁屑等杂质。可以采用清洗剂进行清洗,然后用压缩空气吹干。清洗后,对各部件进行全面检查,看是否存在加工缺陷,如表面裂纹、尺寸超差等问题。对于不符合要求的部件,要及时进行返修或更换。

2. 模具装配

   - 按照设计要求进行模具装配,首先将凹模安装在模具底座上,通过定位销和螺栓进行固定,确保凹模的安装位置准确,与底座的垂直度和平行度误差控制在±0.02mm 以内。然后将凸模安装在压力机的滑块上,调整好其与凹模的相对位置。接着安装压边圈,保证压边圈与凹模之间的间隙均匀,一般间隙控制在材料厚度的 1.1 - 1.2 倍。装配过程中,要对各部件的连接部位进行适当的润滑,以方便安装和保证模具的运动灵活性。

   - 装配完成后,检查模具的整体装配精度,包括各部件之间的相对位置精度、运动间隙等。使用量具如百分表、塞尺等进行测量,确保模具的各项装配精度符合设计要求。

3. 调试与优化

   - 在压力机上进行模具调试,首先进行空载调试,观察模具各部件的运动是否顺畅,有无干涉现象。然后进行试模,采用合适的钢材料进行拉伸试验。在试模过程中,观察钢壳的拉伸情况,如是否出现起皱、破裂等缺陷。根据试模结果,对模具的相关参数进行调整优化,如调整压边力大小(通过调整压力机的气压或油压来实现)、优化模具间隙(可通过研磨凹模或凸模的工作表面来微调间隙)等,直到钢壳拉伸质量满足要求。

通过以上工艺步骤,可以制作出高质量的钢壳拉伸模具,满足钢壳产品的生产需求。


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