提高鋼桶口件螺圈材料利用率的方法

冷傳新

一、問題的提出
圖1所示為鋼桶桶口件螺圈，其材料為厚度3mm，寬105mm的日本進口帶鋼。過去的工藝為大螺圈采用落料Φ98mm進行拉伸沖孔，其材料利用率僅為54%；小螺圈采用雙排落料Φ60mm進行拉伸沖孔，材料利用率也很低。為此，我們根據生產實踐總結出了一種節約材料的新工藝。對大螺圈采用落料Φ105mm拉伸，而后沖孔成形，得到Φ60mm余料，再種用此余料加工小螺圈，效果很好。

圖1

二、工藝計算與分析
為使大螺圈的內落余料成為加工小螺圈的坯料，第一要保證余料達到Φ60mm。第二在保證凸緣直徑的前提下使拉伸高度足夠大，以滿足后道工序的加工要求，如圖2所示。

圖2

根據拉伸變形理論，影響拉伸高度的主要因素有三方面。

（1）拉伸的極限變形程度；

（2）板材的機械性能；

（3）模具的幾何形狀、間隙及潤滑等。

下面逐項分析。

根據參考文獻[1]知：

其中：D——毛坯直徑（mm）；

df——凸緣直徑（mm）；

d——拉伸直徑（中徑）（mm）；

h——拉伸高度（mm）；

R——凸緣外圓角半徑（mm）；

r——筒底外圓角半徑（mm）

按圖2可知，D=105mm；df=88mm；d=60.5mm；R=6.5mm；r=4.5mm，代入公式得h=22mm。則制件總高H=h+δ=25mm。由于拉伸高度與很多因素有關，因此實際的拉伸高度h需要試模才能確定。經試模，實際的拉伸高度Hmax=28mm。

經上述分析可看出，只要使材料達到最大變形程度，即可滿足新工藝要求。

三、模具的改進

為了達到圖2的要求，我們改進了模具，將凸模圓角減小到R3mm，這樣可使內落余料達到Φ60mm，此余料是沿圖2A處斷裂的。又根據拉伸變形的力學特點，制件在凸模圓角處受雙向拉應力，拉伸一開始，材料就受到彎曲變形，該處變薄最嚴重，也是最容易發生破裂的區域。所以，只有減小拉伸阻力，才能防止制件在未達到一定拉伸高度的情況下發生破裂，以提高拉伸極限，保證拉伸質量。因此我們把凹模圓角半徑增大到R5mm，使用潤滑油，以減小拉伸阻力；合理調整壓邊力的大小，合理調整模具之間的間隙，使拉伸達到預想的高度值。經反復試驗，取得成功。

四、技術經濟效益

1、從技術上看，工藝改進后加工出的大螺圈完全滿足設計要求，只要凸、凹模更換即可，小螺圈加工仍采用原工藝，模具不用改進，而且省去了落料工序。

2、從經濟上看，工藝改進后，不但大螺圈的內落余料得不了利用，而且節省了小螺圈的全部原材料，材料利用充提高到80%以上，為國家節省了外匯。

參考文獻

[1] 編寫組，《冷沖模設計手冊》

[2] 日本塑性加工學會，《壓力加工手冊》