法兰机械加工工艺指南

　　法兰加工工艺因车床类型、切削方式、金属板材拉伸与弯曲工艺而异。下文将以图示法兰圆柱体为例，详细说明拉伸加工法兰的工艺流程。

　　(1)尺寸的测定

　　在制作法兰圆柱体时，首先需对成品形状进行展开以确定毛坯尺寸。但在成型过程中，法兰边缘会发生变形，因此必须预先确定修边费用。

　　毛坯尺寸可通过以下公式计算：法兰直径加上修边费。

　　毛坯尺寸公式

　　D：毛坯直径，x：法兰直径，y：图纸零件直径，h：图纸零件高度

　　该公式假设板材厚度在成型后不变，且弯曲部分较小。此外，拉伸部分的直径可以是内径、外径或板材中心厚度，但若采用外径，则法兰直径会增大，因此可以承担修边费用。

　　(2)孔数的确定

　　虽然这个模具经过加工，但通常无法一次性将拉伸成型工艺加工成成品形状。这是因为挤压深度存在物理极限。因此，我们采用比成品形状更大的孔径和较浅的拉伸深度反复进行拉伸成型工艺，同时逐步将拉伸直径和拉伸深度调整至接近成品形状。

　　计算孔径

　　孔径直径的计算需结合孔率方程与数值，同时考虑材料加工硬化效应，并参考表征材料延展性的相对板厚参数。

　　计算方式

　　孔径比=拉伸后直径÷拉伸前直径

　　相对板厚=板厚÷毛坯直径×100(%)

　　孔径率

　　初始孔径：0.5至0.6

　　2孔径：0.75至0.8

　　3个孔径后：0.8至0.9

　　相对板厚越小，受挤压变形的可能性越小，变形程度也越小。因此，当相对板厚较小时，孔径率数值较大;相对板厚较大时，孔径率数值较小，进而计算出拉伸后的直径。

　　计算孔数量

　　确定孔径后，可计算出孔的数量。各孔的加工直径如下。

　　每个图纸的孔径

　　第一次挤压后的孔径直径...毛坯直径✕初始孔径孔率

　　2绘制后孔径直径...初始孔径直径×2孔径比

　　3绘制后孔径直径...2绘制后孔径直径✕3孔径比

　　当孔径小于孔的内径时，您需要的孔数即为该孔径对应的孔数。

　　计算孔高度

　　每个拉拔工艺的拉拔高度由上述坯料直径公式确定，如下所示：

　　每个工序的孔高度

　　h=(D2-x2)÷(4y)

　　h： 拉深件高度，D：毛坯直径，x：法兰直径，y：各工序拉深件直径

　　该孔高度用于确定在每个过程中将冲头推入毛坯的深度。但是，这仅供参考，假设您查看光圈状态并对其进行调整。

　　(3)模具设计

　　接下来，您将为绘图过程的每个步骤设计模具：冲头和模具。

　　冲压设计

　　冲头的设计决定了冲头的直径和肩部半径。

　　冲头的直径由拉拔直径决定，同时考虑到模制形状的内径。

　　如果以法兰气缸为例进行测量，并且相对板厚较大，则每个工艺的冲头直径如下所示。

　　冲头的肩部半径依次从完成形状的肩部半径到最终前一道工序的肩部半径，以此类推。

　　首先，如下图所示，完成形状的肩部半径中心是上一道工序的最终肩部半径中心。接下来，将前两个工序中从肩部半径中心到冲头末端的距离分为3到4个相等的距离，稍微向冲头末端侧偏移的位置是前两个最后工序的肩部半径中心。重复上述步骤以确定初始孔径的肩部半径。

　　此外，要小心，因为冲头的肩部半径太小，在加工时不会开裂，如果太大，就会出现皱纹。

　　模具设计

　　模具设计决定了模具孔的直径和肩部半径。

　　模具的孔径不能简单地是冲头的直径加上板材的厚度。这是因为在拉拔过程中，圆柱体的边缘会收缩，板材厚度会增加。因此，第一孔的模具的孔径被设定为使得间隙大于板的厚度。然而，由于板厚的增加会降低尺寸精度，随着拉拔过程的进行，间隙会更接近原始板厚。此外，对于接近最终工艺的拉拔，间隙可能小于原始板材厚度，材料可能会被挤压以使厚度均匀。

　　以法兰圆柱体的尺寸为例，每个过程中模具的内径如下图所示。

　　在每个过程中，模具的肩部半径应等于或略大于冲头的肩部半径。

　　然而，法兰和圆柱体之间的边界通常没有合适的尺寸。这是因为放置在模具肩部的坯料只是用坯料夹持器压住的，没有冲头。因此，我们可以执行一个称为重新敲击的过程来调整这个零件的形状。