家用不锈钢锅模的设计

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【摘要】本模具主要介绍高档不锈钢锅模具的制作，实用性强，拉深方式新颖，模具结构简单合理，选材经济适用，模具寿命长。

【关键词】；锥形压边圈；球墨铸铁

序：学生们往往把书本知识和现实物体分隔开来，难以将书本知识融入以后的工作，出现所谓的学难以致用的现象。本文将我们生活中常见的不锈钢锅的模具制作进行介绍，让学生们了解模具是怎样在我们生活中运用的，同时对不锈钢模具的间隙和进行了分析，让学生将各个章节的分散知识最终融成一个整体，真正达到把死书本读活的目的。

1.零件图及任务书

由于现在家庭的小型化，生活中，不锈钢锅以22型小锅为主，我们现测绘出其图如下：

名称：22型不锈钢锅

材料：1cr18Ni9

料厚：0.5mm

产量：100万

在经过拉深力计算后，现实生活中用JB44-55双动力拉伸冲床一次成型。

2.材料性能

1cr18Ni9属奥氏体不锈钢，具有韧、硬、粘、冷作硬化强的特点，在拉深过程中，因为其变形程度大，内部温升剧烈，不断诱发其组织变成坚硬的马氏体，给成型带来麻烦，加工硬化是最明显破坏模具的因素。

3.模具材料的选择

拉深模最易损坏零件为凹模、凸模，要保证产品达到一百万件，一般多采用较好的模具钢Cr12或Cr12MoV，也有的厂家使用锋钢W18cr4V，有条件的厂家甚至有用硬质合金模YG15的。硬度一般选择在58～62HRC，（凹模一般略高于凸模2HRC左右）YG15可达70HRC，压边圈和凸凹模外表面都要求光滑，外表面粗糙度低于Ra0.8μm。在压边圈的选材上，一般厂家采用球墨铸铁，其原因为：（1）球墨铸铁有足够的耐磨性。（2）由于不锈拉深的温升高，需要有足够的压边圈性，球墨铸铁存润性好，具有自润性，故非常的合适。（3）抗压性好，无需淬火就可使用。（4）价格较低，其成本不到模具钢的一半。

但加工时要注意，由于铸铁的脆性，在有攻丝的地方，大型模具往往应加软芯。

4.模具设计

（1）压边圈的设计

在书本中，压边圈往往讲得不多，其实拉深模中，最关键的部件就是凹模和压边圈，这是模具成功的基础。

在不锈钢锅的拉深中，由于凸缘部分存在严重的切向压缩（缩小面积的必然结果），故愈靠近外缘，材料料厚的增厚越大。如果采用平面压边圈，则内缘相应出现间隙，压边力无法达到要求，使工件起皱，如采用拉深筋的方式加强压边力，势必加剧零件的冷作硬化，不仅要选用大的压力机，也使模具寿命变短。

为此，我们设计了锥形压边圈，经过计算和实验后，我们设计出图2所示压边圈，解决了上述问题：

（2）凸模的设计

为减小拉深力，使材料易于流动，凸模的圆角粗糙度要尽量低，一般选择为Ra0.4。由于产量较大，有条件时，厂家会选择将凸模进行电镀后修磨，不仅增强硬度、降低粗糙度，也使凸模能反复使用（如有损坏，一般只损坏电镀层，褪镀后可以再进行电镀）。当然，随着加工工艺的进步，涂层法和沉积法也能达到提高模具工作零件寿命的效果。

（3）凹模的设计

当减少工件划伤的可能性，在凹模设计时，凹模的工作带要变短（如图2所示25mm处），这样材料经过变形区的时间变短，不锈钢锅产生划痕和拉丝的可能性亦变小。当然低的粗糙度和较大圆角亦是不可缺少的。

另外一处需要考虑的地方就是模具间隙问题，一般的冲压设计资料介绍一次拉伸的间隙值为1～1.1t，但对于材料较硬的采用1.2t。本零件对于外形没有太高要求，而拉深高度又很高，故本次设计采用了大间隙拉深，一是减少拉伸力，二是减少材料加工硬化的趋势，三是利于拉伸成形不破裂。

5.剂的选用

对于不锈钢的拉伸，一般都要考虑进行拉伸，剂选用一般要求考虑以下几点：（1）剂的热稳定性，即在拉伸时产生温升发热后仍有良好的性。（2）剂的冷却性，拉伸时能产生大的降温。（3）成膜性：在高温下，所形成的保护膜不可太厚但又不破坏材料表面。

工厂在选择剂时，在油中加入的一般是石墨，这也是许多工厂的首选剂。但现代工艺和新产品的出现，让我们有了新的剂二硫化铜。

二硫化铜是六方晶体结构，对金属表面附着力强，能在材料表面形成紧固的油膜，从而起到良好作用，目前已经是我国使用最广的剂。

但是不锈钢拉伸中，温度的升高比一般材料高得多，而二硫化铜在高温下，其摩擦系数会出现猛然下降的现象，另外石墨价格低廉，没有污染，所以在生产现场，我们采用了石墨加机油的方式进行。

通过以上措施，一付合格的不锈钢锅拉深模得以实现。