三角锥形件拉深成形工艺及模具

张社就

（广东水利电力职业技术学院，广东广州 520925）

0 引言

图1所示为三角锥形件，该类型零件分为三角锥长形件（如图1（a）所示）和三角锥等边形件（如图1（b）所示）等两种典型结构，该零件主要作为箱体或家具包角类的用途，三角锥长形件的成形难点：一是工件成形后一般不进行切边加工，因此要求展开毛坯相当准确；二是三角锥形件能否一次成形，这主要取决于底角圆弧半径R0的大小。本文对该两种的成形工艺进行分析归纳，以供读者在设计三角锥形件模具时比较参考。

图1 三角锥形件

1 三角锥形件成形工艺

典型的三角锥形件它是由三个相互垂直的等腰三角平面组成，如图1（b）所示，相邻两平面夹角称为边角R，三个平面汇合处的圆角称为底角R0，其拉深成形的工艺计算类似于盒形锥形件。三角锥拉深部位底角R0的大小一般应小于4t。对于相对厚度t/D×100较小的零件，底角R0应取大值，而边角R只要不是太小，影响一般不大。

图2为三角锥形件展开毛坯的形状，展开毛坯直径D与直边高度l成正比[7]，计算如下：

图2 三角锥形件毛坯图

其中，l为三角边长度。

图3所示为底圆角R0与相对厚度t/D×100的关系曲线[7]，用此图线得出，材料厚度t与相对厚度t/D×100的交点为一次拉深成形允许的R0，否则需要修正R0值或需多次拉深成形。

图3 R0与t/D×100的关系图

2 三角锥长形件展开毛坯计算

三角锥长形件是指有一对侧面为三角形的锥形拉深零件，如图1（a）可知，从零件在长度方向的形状是由两平面弯曲而成，因此长度方向为弯曲成形，两端为三角锥拉深成形，本零件R=R0=4 mm，以材料为08F为例。

由于零件是由弯曲和拉深组合而成，所以展开毛坯的宽度应由弯曲展开求得，两端的形状由三角锥展开求得，根据相对弯曲圆角半径r/t=4/1.5=2.67＞0.5，按中性层展开的原理，取中性层系数x=0.38，将相关参数代入毛坯长度计算公式得，

根据计算的数据，画出三角锥长形件展开毛坯形状和尺寸如图4所示。

图4 三角锥长形件展开毛坯图

3 三角锥形件展开毛坯

三角锥形件如图1（b）所示，其展开毛坯是按材料面积相等的原则计算的，展开图的形状如2所示。从内切圆D的中心，向图形的三个顶点做直线，把图形分成三个相等的部分。每一部分的面积等于工件的一个侧面，即一个等腰三角形。

（1）展开毛坯计算及作图法。展开毛坯图的形状及尺寸可用以下方法求得。

①从工件侧面等腰三角形的顶（即底角R0处），向底边作夹角相等的若干条射线，其长度可用计算法或作图法求出。

图5 三角锥形件毛坯计算

②从展开图内切圆中心（见图5），向曲线一边做数量相同的射线。由于工件一边的夹角是90°，而展开毛坯一边的夹角是120°，故毛坯射线的夹角相应加大。

③计算毛坯上所作的射线长度是ρ＇，而工件上所作射线长度为ρ。按展开图与工件上相当一个夹角的面积相等，计算出：

④连接展开图射线末端各点，即得所需要的切线。从工件顶点引出的射线条线越多，展开毛坯形状越准确，这对不需切边的三角锥形件成形尤为重要。

（2）根据上述的方法，三角锥形件（图1（b））展开毛坯计算结果如下。

①底角R0校核

对照图3，t=1.5与t/D×100=3.05交点A，位于R0＜6 mm的区域，实际工件R0=4 mm，可以一次成形。

②展开毛坯图。为简化计算，从工件三角形顶点O和毛坯图中点O＇分别作射线1、2、3、4、5、6。工件所作每二条射线的夹角为45°/5=9°，故各射线长度分别为：

计算出ρ1'=24.50 mm，ρ2'=24.81 mm，ρ3'=25.77 mm，ρ4'=27.50 mm，ρ5'=30.29 mm，ρ6'=34.66 mm。

连接各射线末端，即得毛坯曲线图，见图5所示。

4 冲压方案与模具结构

三角锥形件的冲压工艺方案。一般选择工艺顺序为落料-拉深成形，必要时可增加整形或切边工序。三角锥形件拉深成形模具，一般均采用拉深兼整平的硬打结构，所以凹模底座需要有较高的强度和硬度，以保证模具对冲件有足够的冲压力，模具结构如图6所示。

5 结束语

经过生产实践的检验，本工艺方法在三角锥形件拉深模具设计中具有计算简单、尺寸准确的特点，具有相当的实用价值，然而，要精确地计算三角锥形件拉深毛坯的尺寸是比较困难的，所以其毛坯根据计算尺寸先手工制作样件，经拉深成形试验和修正后才能做毛坯落料模具，这样对毛坯的尺寸和模具结构设计具有更好的保障。

图6 模具结构简图