整料压制椭圆封头胎具的设计原理

一、整料压制椭圆封头胎具的设计原理

封头的成型工艺近年来有较快的发展，旋压成型、爆炸成型及电液压成型等新工艺得到了广泛的应用。目前普遍采用的方法是旋压成型和漏环冲压成型。下面就漏环冲压成型方法的冷热压成型胎具进行叙述。其中，冷热压的区别只在于回弹率和收缩率。

凸凹模和压边圈的材料选用QT600－3，硬度55～60HRC。

1．凸凹模尺寸的确定

(1)凸模尺寸(图6－5)。

①凸模直径D₂=D_g(1±δ)式中:D_g为封头公称直径(内径);+δ为热压收缩率，见表6－1;－δ为冷压回弹率，见表6－2。

图6－5　凸模尺寸

表6－1　热压封头收缩率

注:(1)薄壁封头取下限，厚壁封头取上限;

(2)不锈钢封头收缩率按表中值增加30%～40%;

(3)需调质处理的封头应另减调质后的胀大量，其值通常为0.05%～0.10%;

(4)封头余量采用气割时，应增加气割收缩量，其值通常为0.04%～O.06%。

表6－2　冷压封头回弹率

②凸模曲面部分高度h₂=H(1±δ)式中:H为封头曲面高度，对标准椭圆封头H=D_g/4±δ为热压收缩率和冷压回弹率(热+，冷－)。

③凸模直边高度h₁=h+e式中:h为封头设计直边高度;e为修切余量，一般取30～40mm。

④凸模上部直径D₁=D₂+(2～3)(mm)

设计此直径的目的是为了便于卸料。

(2)凹模尺寸(图6－6)。

①凹模直径D₃=D₂+2t+Z

图6－6　凹模尺寸

式中:D₂为已设计出的凸模直径;t为封头板厚;Z为凹模直径间隙值。

由于加热后板料膨胀和钢板不平度的影响，不管冷热压，皆要加间隙值。

热压时:Z=(0.1～0.2)t。

冷压时:Z=(0.2～0.3)t。

对薄壁封头，Z取较小值，厚壁封头则取较大值;球形封头或直边较长的椭圆封头，Z应取较大值;当设备能力较小时，为减小压边力，Z应取较大值。

②凹模圆角半径r。

冷压时:r=(4～5)t。

热压时:r=(4.5～6)t(不用压边圈时);r=(3.5～4)t(采用压边圈时)。

如因坯料很厚而凹模高度受限制时，可采用图6－6中所示的双曲率圆角或斜坡圆角。

r₁=80～150mm，r₂=(3～4)t，α=30°～40°。

③凹模直边高度h₃

冷压时，h₃=(6～10)t

热压时，h₃=(1.5～4)t

④凹模外直径D₄=D₃+(150～200)mm

以上凸模尺寸的确定是以封头内径为准的，如果以封头外径为准，则收缩率和回弹率应考虑加在凹模上，而模具的间隙取在凸模上。

2．压边圈的确定

是否采用压边圈，根据压延件的厚度大小来确定，薄板易起皱，需用压边圈;厚板不易起皱，不用压边圈。确定方法是看压延件的相对厚度比值(t/D×100)，相对厚度大于2.0时，不用压边圈;小于1.5时用压边圈，在两者之间时，则根据具体情况决定。

封头具备下列条件时可用压边圈:

①椭圆封头，(t/D)×100≤1.0～1.2或D－D'≥(18～20)t

②球形封头，(t/D)×100≤2.2～2.4或D－D'≥(14～15)t

③平顶(底)封头，D－D'≥(21～22)t式中:D为毛坯直径;D'为封头内径;t为封头板厚。

压边圈外径D₅与凹模外径相同，内径D₆=D₂+(50～80)mm。式中:D₂为凸模直径。

压边圈厚度δ:

当D₆≤1000mm时，δ=50～70mm;

当D₆=1000～1800mm时，δ=100～200mm。

3．有关热压的参考资料

(1)各种温度下钢材的极限强度见表6－3。

表6－3　各温度下各钢材极限强度

(2)钢材在不同温度下的颜色变化和应用见表6－4。

表6－4　钢材(工件)在不同温度下的颜色变化和应用

(3)各种钢材的加热温度见表6－5和表6－6。

表6－5　各种钢材的加热温度

表6－6　冲压封头时几种常用材料的加热温度

(4)润滑剂。

为了减少压延件对模具的摩擦，提高压延件的成型率，压延时可在凹模的圆角半径处涂抹润滑剂。润滑剂的配方见表6－7。

表6－7　常用润滑剂和配制方法