提升拉高模具运用期限及零件通过率的一种合理办法

 　　拉深过程中，金属材料与模具的表面直接接触，而且相互间作用的压力很大，使材料在凹模表面滑动时，产生很大的摩擦，摩擦力增加了拉深所需的力和工件侧壁内的拉应力，因而对拉深过程不利，易使工件破裂，造成废品；另外，材料与凹模表面的摩擦还降低了模具的寿命和容易划伤工件表面。

　　在工厂中，常有一些要经过多次拉深成形的深拉筒形件（如内燃凿岩机上的滤清器壳，材料为08F，= 1 5，经过三次拉深才能达到制件尺寸）和一些零件的材料是拉深塑性较小的金属拉深件（如风镐中的气门罩！ ，为硬黄铜材料， = 1，半圆锥形件，材料要经退火后方能加工）。

　　尽管模具设计中规中矩，润滑甚至采用了植物油作润滑剂，合格率却只有60左右，且模具亦要经常用油石沙光被拉毛的凹模壁，严重阻碍生产的顺利进行，使制造成本增加。

　　为了解决这一生产中存在的问题，经过多种方案的排查和试验改进，终采用垫干膜作润滑剂的方法（干膜为薄纸垫或薄塑料膜，后者更好） ，成功地解决了问题，用同样的模具，不仅百可靠地拉出了产品，而且模具不被拉毛，不需用油石经常砂模壁。硬黄铜材料不经退火就可拉出合格产品。

　　为了进一步摸清干膜法拉深是否对各种板材拉深都具有普遍意义，以及垫哪类薄膜更好，如何垫法更方便。为此，采用08F钢， 1Cr18Ni9Ti不锈钢， H62黄铜， LY12M杜拉铝，纯铝等多种工厂中常用的板材作为拉深材料，分别用机油（中等粘度）、垫纸（有光纸， 30 35克，厚度约为0 08mm）、塑料薄膜垫（聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，膜厚约为0 04mm）作润滑剂，进行拉深工艺对比试验。试验结果表明，与传统机油润滑相比，在各种拉深条件下、拉深方法中，带干膜垫拉深的成形极限均有不同程度的提高，零件表面划伤也有所改善，其中以垫乙烯类薄膜获得的拉深性能好。

　　在普通冲床上进行平底筒形件拉深试验，模具坯料4放在压边圈5上，薄膜2贴在凹模1上，同时也是在坯料4的上面。其中凹模圆角Rd= 6mm，压边间隙z= （ 1 26 1 30） t；润滑方法：单面润滑，分别用机油、纸垫、塑料薄膜垫润滑，测软钢08F，不锈钢1Cr18Ni9Ti， H62黄铜， LY12M杜拉铝，纯铝共5种板材的极限拉深系数m。

　　纯铝共5种板材的极限拉深系数材料机油润滑垫纸润滑垫聚乙烯膜润滑08F 0 488 0 476 0 407 1Cr18NiTi 0 508 0 506 0 949 H62 0 513 0 509 0 500 LY12M 0 534 0 531 0 503纯铝0 538 0 517 0 507 2 2弹性压边的拉深试验拉深条件作一改变：在装置中除掉压边间隙块3，即用传统的弹性压边拉深方法，任意用了一种材料H62黄铜板作拉深试验，结果见表2，得到的润滑效表2 H62黄铜板作拉深试验结果润滑剂mmin机油0 534垫纸0 501聚乙烯薄膜0 503果的规律与前相同。这一结果也表明，与弹性压边刚性化的加压边间隙的拉深相比，弹性压边的拉深极限拉深系数相应较大些。

　　2 3盒形件拉深试验用固定压边间隙的盒形件拉深模，在油压机上做不同润滑剂条件下测08F钢的极限拉深系数mmin与极限拉深高度H/ B的试验。

　　拉深系数mmin与极限拉深高度H/ B试验结果极限变形参数凹模涂机油双面涂机油冲头垫纸冲头垫塑料膜凹模垫纸凹模垫塑料膜双面垫塑料膜Mmin 0 352 0 351 0 339 0 318 0 313 0 303 H/ B 0 807 0 814 0 811 0 872 0 986 1 018 1 052从中明显看出，三种润滑剂对盒形件的拉深效果与筒形件拉深时相同。垫塑料润滑与机油润滑相比，极限拉深系数降低11 ，零件的极限相对高度提高26 ；双面垫塑料与双面机油润滑相比， mmin降低12 ， H/ B提高29.

　　有关分析与探讨3 1所垫干膜的性能简述聚乙烯薄膜，其结构式为< - CH 2 - CH 2 - > n

　　烯（ PVC）薄膜结构式为< - CH 2 - CH- > n | Cl注： B= 40mm r/ B= 0 200试验用的是高压类，软质型塑料。它们延伸率大，抗冲击强度也好，此外，它们还是一种粘弹性物质，应力应变明显随温度的变化而呈现应力一定时应变显著变大。这样一些特性，对于减少坯料与模具之间的摩擦影响并促使其间有效的隔离都是有利的。

　　有光纸润滑效果比塑料膜差一些，尤其对深拉深件，但从实验来看仍然比机油好。

　　3 2隔离垫提高拉深性能的解释（ 1）摩擦理论塑性成形中的摩擦一般分为干摩擦、边界摩擦和流体摩擦三种<2>。众所周知，无论看上去多么光洁的表面，实际上总是微观凹凸不平的。当坯料与模具表面加有润滑液时，随着接触表面上的压力增加，摩擦力也加大，两表面的#凸峰？有一部分被压平，这时润滑液被挤到#凹陷？

　　处去了，成为边界摩擦或边界润滑。而始终有润滑剂分开的两金属表面的摩擦叫做流体摩擦或流体润滑。

　　显然，机油润滑时，边界摩擦成分大，而垫干膜润滑时流体摩擦成分大，随着膜的延伸率大，强度高，变形时能近乎流体摩擦，摩擦阻力小，粘结现象也较难产生，模具寿命可以提高。故采用干膜润滑拉深，其拉深性能得以改善。

　　（ 2）拉深应力的减小根据拉深变形所需拉应力公式< 1> P = （1 1 sm R r + 2uQ dpt） （1+ 1 6u ）+ b 2 rd t + 1可知，由于干膜润滑拉深时，模具与坯料间的摩擦系数u变小，所以，这种情况下的拉深所需拉应力P也减小。

　　如果使其拉应力增大到与机油润滑时相同，自然变形程度可相应提高。

　　（ 3）干膜润滑剂涂复钢板的特性干膜润滑剂涂复钢板的作用机理如图3所示。冲压时随着压力、摩擦力的增加，产生热效应温度随之上升，于是，在油和干性薄膜之间形成了一层特别富有润滑性的界面层，与传统的刷涂机油等润滑相比，这一界面层的摩擦系数降低到五分之一以下。另外，与传统的干性润滑形式相比还有一点不同，由于薄膜上还有一薄油层，故对于冲压后的脱模，划伤处的防锈也更为有效。

　　4 1干膜润滑拉深使钢板（包括不锈钢板）和铝、铜板材料的拉深成形性能都有不同程度的提高。

　　4 2干膜润滑以垫聚乙烯薄膜拉深效果好，采用该方法不仅解决了工厂生产拉深件所遇到的问题。同时，还被推广到空压机气罐生产厂拉深生产气罐封头和液化气瓶生产厂拉深瓶体生产中使用。现在该两厂均按零件坯料定制塑料薄膜袋，装袋后拉深成型，大大提高了零件合格率、表面质量和模具寿命。

　　4 3采用干膜润滑拉深法，拉深件的表面摩擦与划伤要比机油润滑时大为减轻，模具寿命提高。虽需要逐件放薄膜，稍稍增加了工作量，但它与这种方法提高经济效益相比，影响甚微。

　　4 4这种方法及随之而进行的实验和分析总结的另一个意义是：为冶金部门生产出较高拉深性能并防锈的板材涂复塑料薄膜的板材提供了一种方向和依据。
来源：中国模具网

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