1 成形方法的确定和模具设计

图1

充氧过滤器

帽形过滤网的结构如图2所示，材料为H80黄铜，尺寸小、精度要求较高。H80黄铜与H85性能相近，材料塑性好、强度较高，具有较高的耐腐蚀性，其化学成分如表1所示。

表1

H80黄铜化学成分

( 

质量分数

 )

帽形过滤网成形切边模如图3所示，可实现成形、切边一次完成。凹模10和凸模11、12共同完成帽形过滤网的成形和切边，卸料板5和顶件器7用于防止帽形过滤网成形后吸附在凸模或凹模上，起卸料的作用，模具由导柱、导套导向。

帽盖外形为筒形回转体，其结构尺寸如图4所示，厚度为0.5 mm，材料为T3紫铜。由图4可知，帽盖零件内径φ10 mm，底部通孔直径φ7 mm，底部圆角半径为R0.75 mm，计算底部平面宽度仅0.75 mm，帽盖零件尺寸小、材料薄、精度要求高。

为确定零件的加工方法、提高零件成形精度，首先要分析材料的化学成分和力学性能，T3紫铜材料的化学成分如表2所示，力学性能参数如表3所示^[8]。从表3中可知，T3紫铜的材料塑性好，延伸率高达50%。

表2

T3紫铜化学成分

( 

质量分数

 )

拉深成形是利用拉深模在压力作用下，将平板式或空心坯料通过塑性变形加工成空心零件的成形方法^[9]，加工精度高、加工零件尺寸范围广、成形效率高，适用于各类筒形零件、盒形零件、复杂薄壁零件的加工^[10]。帽盖零件外形为筒形件且零件材料满足拉深成形的性能要求，适合选择拉深成形工艺。

板料拉深成形的筒形零件底部无通孔，而帽盖零件底部有通孔，拉深成形后必须对底部进行切割。为提升加工效率、保证成形精度，设计拉深冲孔复合模结构，如图5所示，该模具可一次完成拉深成形和底部冲孔。复合拉深模不同于常见拉深模和上述成形切边模，该复合拉深模设计采用上模的小凸模21和下模的拉深凹模23配合冲切底部通孔。

由充氧过滤器结构可知，充氧过滤器的加工过程为：①将帽形过滤网旋转180 °放入帽盖内径；②将平面过滤网放入帽盖内径，紧贴帽形过滤网底部平面；③帽盖向内弯曲90 °将帽形过滤网和平面过滤网压紧并紧贴帽盖内侧，成形后充氧过滤器结构见图1所示。

将帽形过滤网、平面过滤网和帽盖组合成形充氧过滤器的模具如图6、图7所示。其中，收口模用于将帽盖向内弯曲45°，成形模将帽盖继续向内冲压成90°，使帽形过滤网和平面过滤网零件压紧。收口模与成形模的结构相似，区别在于上模和下模的凸、凹模型面不同。

2 试验验证

成形切边模实物如图8所示，采用导柱和导套导向，模柄装夹于压力机滑块上，下模座定位在机床工作台上，凸模向下移动与凹模内腔配合成形帽形过滤网外形，随着凸模继续下行，与凹模外缘配合冲切法兰余量。成形后的帽形过滤网实物如图9所示，零件外形规则，表面无划伤，网格排列均匀无破损，验证了该成形工艺和模具结构的合理性。

为验证拉深冲孔复合模结构和工艺的合理性，对帽盖成形进行试验验证。复合拉深模实物如图10所示，采用导套和导柱导向，拉深凸模和拉深凹模完成拉深后，上模继续下行，小凸模和小凹模配合冲切φ7 mm的通孔。复合拉深模成形的帽盖如图11所示，零件表面平整，外形与设计图纸相符，验证了模具结构和工艺方法的合理性。

收口模和成形模实物分别如图12、图13所示，收口模和成形模的凹、凸模分别完成45°成形和90°成形后，向下拨动打杆，利用顶件器将零件向上弹出，完成卸料。

为验证收口模、成形模结构及工艺方法的合理性，对2副模具依次进行了冲压验证，收口模成形的充氧过滤器半成品如图14所示，成形模成形的充氧过滤器成品如图15所示。成品整体外形与产品设计吻合、表面质量好，过滤网半球形状规则，网格排列整齐，验证了各模具结构和工艺方法的合理性。