弹体热成形工艺及模具设计.pdf

模具工业!#$%&$总!#!(冲模技术弹 体 热 成 形 工 艺 及 模 具 设 计李中麟，赵忠云，夏克祥（黑龙江华安工业（集团）公司，黑龙江齐齐哈尔()(*)）摘要：介绍了榴弹弹体成形工艺及模具设计过程、设计方法、设计技巧，列举了典型模具的设计实例，提出了模具设计中的常见问题及解决的途径和成功经验。关键词：榴弹体热成形；工艺；模具设计中图分类号：+,-.)$-!文献标识码：/文章编号：(0!().1!#2 0(0*!#$%&()*%+,-.(/0,0,-)(1%#2,32,44 5/6!#$%&()*&+#,-.#$%&(/0&+1-23(4*5&6,3*)%&7*5&,055&809:;*5)6?%;=%;5:*%&+*A*$53;+,3*)%&7*5&BCBDEC+?$*&578-#%.+#FG$3 H%;I*&=;%J399 5&8:$3 839*&=;%J380;3+:$3 I3:$%8 5&8:$3 9K*)%H:$3 8*3 H%;:$39$3)L%8/%H 34=)%9*M3=;%73J:*)3 N3;3*&:;%80J38O P39*&345I=)3%H:/=*J5)8*3 N59*M3&O G$3I35&9%H 93:)3I3&:%0905)=;%L)3I9*&:$3 839*&5&8 90JJ399H0)34=3;*3&J3 N3;3 9:5:38 59 N3)O9,6:%/-F$%:H%;I*&%H 34=)%9*M3=;%73J:*)3 L%8/Q=;%J399Q 8*3 839*&作者简介：李中麟（(3!0）男，黑龙江齐齐哈尔人，高级工程师，主要从事金属塑性成形工艺研究及模具设计与制造，地址：黑龙江齐齐哈尔市滨洲线碾子山区(!3 号技术部。电话：（*#!）).3)#!收稿日期：!*0(0!#(引言实现毛坯精化既是为提高经济效益，也是衡量热冲压技术水平的重要标志，它具体包括：小的壁厚差；结合零件的结构特点设计合理的毛坯图，从而达到最高的材料利用率；根据零件毛坯的结构特点选择合理的制造工艺和先进的加工设备；低废品率。而先进的模具设计技术是实现以上成形工艺的重要保证，其成形工艺水平的高低关键取决于模具设计，因此，要改善榴弹弹体的加工工艺就必须提高模具设计水平。!弹体成形工艺冲孔工序是榴弹弹体成形的第(道工序。设计时需注意的问题是：!保证工艺要求的壁厚偏差；弹体各部位的金属必须饱满；#上料和退料应自如。拉伸工序是榴弹成形的第!道工序。设计时需注意的问题是：!合理分配各拉伸凹模的拉伸率；合理确定拉伸凹模的工作带宽度和模口角度；#确定合理的拉伸凸模尺寸。收口工序是榴弹体成形的第-道工序。设计时需注意的问题是：!收口弧形坐标的准确定位；工作区!值及弧形长度的确定；#模具闭合高度的准确计算。分析毛坯形状、尺寸、精度、技术要求、原材料规格等，根据毛坯原材料确定始锻温度、终锻温度。选择设备、冲模设计参数，根据冲压毛坯的结构形状及材料特点，确定模具结构，选择模具材料。（(）拉伸次数的确定。总拉伸率计算见下式：!总4 5#（(）式中!总 总拉伸率 拉伸前冲孔毛坯的环形断面积 677!#拉伸成形毛坯的环形断面积 677!拉伸次数的计算见下式：#4 89!总589!#（!）式中#拉伸次数!总 总拉伸率!#平均拉伸率，一般取($-#在实际生产中，各拉伸模所担负的拉伸率并不平均分配，为得到良好的拉伸效果，一般都是第(次拉伸模担负的拉伸量较大，以后各模担负的拉伸量则逐次递减，最后一模则起校正作用。以-次连续拉 万方数据模具工业!#$%&$总!#(!伸为例，第(次承担约!)*的拉伸变形量，第!次承担()*的拉伸变形量，第*次拉伸进行校正。大口径弹体毛坯拉伸时，由于弹体毛坯长，拉伸次数较多和受到拉伸压机行程的限制，通常采用第(次拉伸量大些（(*+,(-+），第!、第*次同时连续拉伸，第.次拉伸量-+,/+，第#次拉伸量小些（.+,#+），且起到校正作用。第!、第*次拉伸变形量应根据毛坯材料和工艺试验结果，适当调整拉伸变形量和拉伸模位置后确定，以此保证毛坯同时通过!个拉伸凹模。（!）各模次拉伸长度的计算。各模次拉伸长度计算见下式：!(0!1!#$!21(!#$(!21*2式中!(拉伸后毛坯长度，33!拉伸前毛坯长度，33(拉伸后毛坯外径，33 拉伸前毛坯外径，33$(拉伸后毛坯平均内径，33$拉伸前毛坯平均内径，33*模具主要零件的设计*$(拉伸凸模尺寸的确定拉伸凸模（局部结构见图(所示）直径尺寸(、!、*、.、#按下式计算：01$4$52 1(4!6(7-%21(4!(&(7-%(24(4!（.）式中 拉伸凸模直径，33$弹体药室直径，33$5 弹体药室直径的().正公差值!毛坯材料的线膨胀系数!(拉伸凸模材料的线膨胀系数%拉伸终结时的毛坯温度，取 8#,9%(拉伸凸模的温度，取!9(修正系数，取$.!修正系数，取$/长度尺寸(、(!、(*、(.、(#按下式计算：(0)1(4!6(7-%21(4!(&(7-%(2（#）式中(拉伸凸模各段热态长度尺寸，33)产品图各段长度尺寸，33!毛坯材料的线膨胀系数!(拉伸凸模材料的线膨胀系数%拉伸终了时的毛坯温度，取 8#,9%(拉伸凸模的温度，!9图(拉伸凸模*$!冲孔凸模尺寸的确定冲孔凸模（见图!所示）(、!、*、(、(!和*的尺寸应与拉伸凸模对应的尺寸相适应，尤其是!、*、(、(!尺寸与拉伸凸模对应位置形成锥面接触，在拉伸时承受拉伸力的作用。必要时根据拉伸毛坯质量情况可适当调整凸模尺寸。为使拉伸凸模顺利地进入毛坯内孔底部，冲孔凸模(尺寸与拉伸凸模可留有$*,$833 的间隙。.为冲孔凸模工作带直径尺寸，工作带宽度一般为(#,!33。.与拉伸凸模相应位置尺寸根据拉伸毛坯质量情况可留有(,($*#33 的间隙，也可根据冲孔毛坯内底至上口部直径对应拉伸凸模相应高度位置直径校核后确定。.直径尺寸与#尺寸一致。图!冲孔凸模结构($凸模锥部!$凸模体*$*冲孔凹模尺寸的确定冲孔凹模（见图*所示）内腔$(、$!、$*直径尺寸和内腔各段高度(、(!、(.尺寸根据冲孔毛坯图相应高度确定，(!至(.之间应有!5,*5的半锥角。冲孔凹模上口部高度(.,(#为冲孔找正圈的高度，一般设计成$*的$#,$#倍，为使找正圈与模口准确可靠地结合，结合处应设计成半锥角为*!5的锥面接触。冲孔凹模的外径应设计成半锥角为!:的外圆锥面，该圆锥面与冷却水套内圆锥面之间为过盈配合，万方数据模具工业!#$%&$总!#()过盈量为$!*$+,。图)冲孔凹模)$+拉伸凹模尺寸的确定拉伸凹模（见图+所示）口部的倒角!一般为(-*(#-，模口至工作带之间斜角!(为(-左右，拉伸凹模工作带高度一般为(!,左右，工作带直径!与拉伸毛坯变形量有关。拉伸凹模高度 应一致，一般设计为!的$)*$)+倍。各拉伸凹模外径!(应一致，!(一般设计成!的($)*($#倍，为使拉伸凹模与拉伸凹模内套良好的结合，结合处应设计成锥角为+-的圆锥面接触。图+拉伸凹模)$#收口凹模尺寸的确定最常见的毛坯收口方法，是以轴向力将毛坯收口部分压入凹模腔，使之成形。在收口过程中其口部从直径#(逐渐减小到#，目前最新的成形方法是将毛坯口部加热后(次收口成形。收口凹模（见图#所示）口部直径为#(，根据收口前毛坯口部最大直径热态计算尺寸确定。#(、#!之间半锥角为+-).左右，其高度(为#(的$)*$+(倍。收口凹模弧形$和弧形部高度(、!及#(、#!、#根据收口毛坯图热态计算尺寸确定后，视收口毛坯质量情况适当调整。收口凹模外形最大直径!(为#(的($/*($0倍，半锥角!为(-(.的外圆锥面与冷却内套过盈配合，过盈量$/*$1,。图#收口凹模+典形模具结构冲孔模结构简图如图/所示。图/冲孔模简图拉伸模结构简图见图 0 所示。收口模结构简图见图 1 所示。($凸模!$凸模锥部)$找正圈+$冲孔凹模#$模套/$冷却内套0$冷却外套1$压环$垫块($上模垫($下模垫(!$压环螺栓()$下模座(+$顶杆(#$顶杆 万方数据模具工业!#$%&$总!#()图*拉伸模简图)模具材料的选择弹体热冲压模的工作条件十分恶劣，由于它在高温下连续工作，又承受很高的压力，所以其寿命远比冷冲模的寿命低。模具的设计质量非常关键，但模具材料的选择同等重要。根据弹体加工的特点和多年的实践经验，热冲压模具选择的热作模具钢必须具备以下特征：（(）要求有较高的热硬性能以承受高温下金属挤压、摩擦所产生的机械力。（!）能承受在极热极冷的热冲击下所引起的热图+收口模简图应力，即当毛坯接触模具的瞬间，模具温度急剧上升，当毛坯取出，立即进行冷却时，温差又大幅度下降，使模具表面易产生热应力，这是热冲击的特征。（,）具有较高的耐高温疲劳性能。模具材料除具备以上特征外，在选择热冲压模具材料时还应考虑高寿命，低成本，制造容易等因素。参考文献：-(.王彬良，李继敏，胡桂清$弹体热冲压技术-/.$北京：国防工业出版社，(+*$-!.查宏振，刘载杰，陈惠武，等$炮弹与火箭弹制造工艺学-/.$北京：国防工业出版社，(+!$($顶杆!$法兰盘,$定位垫块)$上垫块#$收口凹模0$冷却水套*$收口凹模外套+$导向环$夹瓣($下模座($下垫块(!$顶杆(,$压环()$底盘($拉伸凸模!$卸料块,$卸料板)$模板#$压框0$润滑外套*$润滑内套+$拉伸凹模外套$拉伸凹模内套($拉伸凹模($导向环(!$拉伸凸模座(,$模板()$!拉伸凸模体庆 祝 模 具 工 业 创 刊,周 年 读 者 有 奖 活 动 圆 满 结 束为感谢广大读者多年来对模具工业 杂志的关心与支持，模具工业 编辑部举办了创刊,周年读者有奖活动，广大读者踊跃参与。0 月!+日在编辑部进行了抽奖，山东省诸城市泰利机械有限公司技术科杨树范、河北电机股份有限公司动力工具车间牛华然两同志获一等奖（免费桂林三日游）。+月#日 1+日，杨树范、牛华然同志游览了美丽的桂林山水，到 模具工业 编辑部参观并与编辑部全体工作人员进行交流沟通。陕西富平乔山建材琉璃公司技术部马柏林等同志获二等奖（免费获赠!0 年度全年杂志(套），由于版面有限，二等奖获奖者名单不一一列出。再次感谢各位读者的大力支持！模具工业 编辑部 万方数据弹体热成形工艺及模具设计弹体热成形工艺及模具设计作者：李中麟，赵忠云，夏克祥，LI Zhong-lin，ZHAO Zhong-yun，XIA Ke-xiang作者单位：黑龙江华安工业(集团)公司,黑龙江齐齐哈尔,161046刊名：模具工业英文刊名：DIE&MOULD INDUSTRY年，卷(期)：2005，(9)被引用次数：0次 参考文献(2条)参考文献(2条)1.王彬良.李继敏.胡桂清 弹体热冲压技术 19872.查宏振.刘载杰.陈惠武 炮弹与火箭弹制造工艺学 1982 本文链接：http:/