托辊轴承杯的冲压加工

图1

2　轴承杯拉深特点

　　拉深过程如图2。在凸模作用下，原始直径为D_o的毛坯，在凹模端面和压圈之间的缝隙中变形，并拉进凸模与凹模之间的间隙里形成空间零件的直壁。零件直壁部分由毛坯的环形部分转化而成的，底部是不参加变形区，在拉深过程中，毛坯各部分受力情况与变形情况是不同的，而且随着拉深过程的进展也在变化。在冲头力作用下，平板毛坯被压入凹模并形成圆筒形状，与冲头端面相接触的部分毛坯，在全部拉深过程中始终保持其平面变形，即弹性变形区，拉深时这部分毛坯起力的传递作用，由它把冲头作用力传至毛坯的圆筒侧壁，使其中产生轴向拉应力，而本身的受力情况相当于周边受均匀拉力的圆板，是双向受拉的应力状态。

图2

　　在拉深时形成的圆筒形侧壁部分是已经经历过而且结束了自己的塑性变形阶段的已变形区，这部分也起力的传递作用。
　　平面法兰部分是拉深时的变形区，厚度方向上的变形决定于径向拉应力与切向压应力之间的比例关系。同时又与许多因素有关。如：变形程度、材料性能、模具几何形状，以及润滑等等。根据实际经验可知：侧壁上部厚度增加最多，约为18%，靠近底部圆角部分材料厚度最小，减小了将近9%，所以这里往往是拉断部位。我们多次调整凸模圆角半径才获得满意零件。拉深毛坯在凸模与凹模圆角区的变形是不能忽略的，在拉深过程中对拉深零件质量的影响是十分显著的。拉深毛坯在进入凹模圆角区以前具有平面形状。毛坯进入凹模圆角时，在径向拉应力作用下(相当于拉弯变形)，于纵向剖面内产生弯曲变形。当已经产生弯曲变形的毛坯沿凹模圆角滑动时，其在纵向剖面内的曲率不变。可是，当拉深毛坯由凹模圆角区出来，并且成为拉深件直壁部分时，毛坯又由弯曲状态被反弯拉直。所以，恰当选取R_d也是影响冲件质量的关键。在拉深过程接近结束时，径向拉应力数值已经降低，不再可能被完全拉直，结果在拉深件的上口边缘附近会形成侧壁形状的畸变，影响零件质量。
　　在毛坯侧壁内作用的拉应力使处于凸模圆角区的板料产生类似于双向弯曲和变形。拉深变形程度小时，侧壁内拉应力也小，毛坯与凸模圆角部分不能紧密接触，制成的零件底部产生畸变。变形程度过大时，侧壁内拉应力也大，会使凸模圆角区附近的毛坯在拉应力与弯曲变形引起的应力共同作用下，产生过大的变形与厚度变薄，并且成为危险断面，实际上，拉深时极限变形程度往往受到这部分的限制。

3　拉深件工序尺寸计算

拉深系数M_f＝d/D_o＝57/106＝0.538查图可知M_f大于极限拉深系数，故可一次成形。

4　拉深起皱及防止措施

　　在拉深过程中，假如毛坯的相对厚度较小，则拉深毛坯变形区在切向压应力的作用下，很可能因为失稳而产生起皱现象，必须设法消除这种现象。最常用的防止拉深毛坯变形区起皱的方法是在拉深模设置压边圈。
　　拉深过程中毛坯是否起皱主要因素：
　　(1)毛坯相对厚度t/D。式中t为板厚，D是毛坯直径，相对厚度越小，拉深变形区抗失稳能力越差，越容易起皱；
　　(2)拉深系数m＝d/D_o，拉深系数越小，变形程度越大，拉深变形区金属硬化程度越高。另一方面，拉深系数越小，拉深变形区宽度越大，所以抗失稳能力变小。
　　为有效防止起皱可采用以下措施：
　　(1)采用锥形拉深，用锥形凹模拉深时，毛坯过滤形状与平面环形变形区相比具有更大抗失稳能力；
　　(2)采用压边圈，采用压边圈把毛坯部分紧紧压在凹模平面上，并使毛坯在压边圈与凹模平面之间的缝隙通过。
　　通过采用Q195板冷冲压轴承杯的实践证明，这种轴承杯的成本低、工艺简单、只需一次拉伸、一次定型即可，工件的成品率较高，可达95%以上。这种方法特别适用于中型以下的加工企业生产托辊。