葉曉陽

摘要：介紹了不銹鋼微型氣瓶采用拉深、縮口成形工藝方法，詳細(xì)論述了拉深、縮口模的設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：不銹鋼微型氣瓶;拉深模;縮口模;成形工藝

引言

微型氣瓶是一種應(yīng)用非常廣泛、方便的充氣氣瓶，通常除被用作救生衣、輪胎等產(chǎn)品的氣源外，更多的則為扎啤和紅酒打酒器提供CO2氣源。由于扎啤、紅酒對氣瓶有極高的衛(wèi)生要求，原來碳鋼材質(zhì)的氣瓶已經(jīng)不能滿足國內(nèi)外消費者的食品安全需求，為確保食品安全，必須采用食品級的SUS304L不銹鋼替代碳鋼材質(zhì)制作微型氣瓶。為適應(yīng)不銹鋼微型氣瓶高效的成批生產(chǎn)，根據(jù)工藝需要，合理地采用拉深、縮口、退火工藝，進行模具設(shè)計。

產(chǎn)品介紹

本例不銹鋼微型氣瓶技術(shù)要求：1.材質(zhì)：SUS304L不銹鋼，厚度1.5mm;2.鋼瓶容積：80ml;3.充裝比：0.43;4.公稱壓力17.5MPa，爆破壓力45MPa;5.鋼瓶內(nèi)外表面鈍化處理。

工藝方案及模具設(shè)計

拉深工藝方案及模具結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1氣瓶尺寸，通過CREO5.0三維設(shè)計軟件計算，氣瓶實體積V=1.93×104mm3 （包含加工余量）D≈128mm? 板料厚t=1.5mm? D0：坯料直徑根據(jù)SUS304性能，第一道拉深系數(shù)m1=0.55，以后各道拉深系數(shù)m2…n≥0.8。則可得? D1= D0×m1=128×0.55=70.4mm? D2=D1×m2= 70.4×0.8≈56mm（Dn均為工件中性層尺寸）? D3=D2×m3= 56×0.8≈45mm? D4=D3×m4=45×0.8≈36mm≤產(chǎn)品中性層尺寸D=40–1.5=38.5mm? 根據(jù)預(yù)算結(jié)果，本例氣瓶需通過4道拉深成形，由于不銹鋼因拉深過程中產(chǎn)生的加工硬化在第三道拉深后塑性變形達(dá)到極限，所以第三道拉深后必須進行光亮退火，退火溫度（980～1055℃）。根據(jù)實際生產(chǎn)工藝需要，經(jīng)修整? D1=75mm D2=60mm D3=48mm D4=38.5mm（產(chǎn)品尺寸）

注;D1、D2、D3、D4 均為中性層尺寸，每道拉深工件尺寸如圖3? 相應(yīng)拉深系數(shù)變?yōu)閙1=0.58? m2、3、4=0.8? 計算第二、三、四道拉深相對厚度，得

=2%/2.5%/3.12%≥1.5%

根據(jù)拉深特點，當(dāng)?shù)谝淮卫詈蟮母鞔卫顓?shù)滿足相對厚度≥1.5%，拉深系數(shù)m≥0.8時，拉深可以采用無壓邊圈的模具結(jié)構(gòu)，因此本例氣瓶第二、三、四道拉深可采用無壓邊圈的模具拉深。產(chǎn)品拉深工件尺寸及工藝編排如圖1。

縮口工藝方案及模具結(jié)構(gòu)

縮口系數(shù)m=d/D=15.96/38.5=0.41? D：縮口前直徑，mm;d：縮口后的直徑，mm。

縮口次數(shù)≈3.1次。

查表得，平均縮口系數(shù)m0取0.75。

根據(jù)計算結(jié)果，氣瓶需縮口4次;按照實際經(jīng)驗，縮口系數(shù)分配為m1=0.85，則d1=m1D=0.85×38.5≈32.7，m2=0.80則d2=m2d1= 0.8×32.7≈26，m3=0.80則d3=m3d2=0.8×26≈20.8，m4=0.77，則d4=m4d3=0.77×20.8≈15.96（縮口時工件失穩(wěn)計算本文略）? 縮口工藝編排如圖2。

結(jié)論

該產(chǎn)品通過拉深、退火、縮口模具及工藝的合理設(shè)計，成功實現(xiàn)大批量生產(chǎn);拉深分別采用帶壓邊裝置和無壓邊裝置的模具，在不銹鋼拉深工藝中具有典型性，合適地安排退火工序，提高了產(chǎn)品加工的經(jīng)濟性;模具使用安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、通用性強，維護方便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，合格率高，對同類型或類似產(chǎn)品的模具設(shè)計有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

鄭展.沖壓工藝與沖模設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.4.

《沖模設(shè)計手冊》編寫組.沖模設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.