淺談蓋板拉深模的設(shè)計(jì)

夏智勇

摘 要：運(yùn)用預(yù)沖孔設(shè)計(jì)方案消除了因材料流通不暢而導(dǎo)致零件平面度下降。并合理設(shè)計(jì)了模具結(jié)構(gòu)，減少了模具數(shù)目提高了生產(chǎn)效率保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：預(yù)沖孔；平整；流動性

如圖1所示此零件是某些汽車上的零件，采用4mm厚10鋼制成，由于結(jié)構(gòu)及功能上的需要，其板面需拉深出兩個(gè)階梯淺筒，同時(shí)在筒底要成形出多處加強(qiáng)筋，成形后的底面要求保證平面度為0.5mm，以便與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的零件組合后，能在其結(jié)合面間添加適當(dāng)?shù)膹?fù)合材料，通過特殊處理后，達(dá)到抵抗沖擊能力。

圖1 蓋板結(jié)構(gòu)簡圖

1 工藝分析

該零件，二處拉深階梯筒體直徑分別為φ224及φ124，拉深高度均僅為6mm，屬于淺拉深。

根據(jù)工件高度h與最小直徑d之比h/d及材料的相對厚度（t/D）×100、凸緣相對直徑等參數(shù)，依照階梯形件拉深次數(shù)的判斷條件可知，該件可以一次拉深成功。

根據(jù)零件外形尺寸，各筒體拉深高度僅為6mm，約等于（1.5～2）t=6～8mm，基本上屬于局部成形，零件的成形難度不大。因此，模具設(shè)計(jì)成上、凹模結(jié)構(gòu)，通過直接壓制而獲得形狀。

根據(jù)零件圖要求，有一個(gè)中心孔需要加工。如果先通過拉深成形零件外部形狀再加工中心孔，會發(fā)現(xiàn)加工出的零件出現(xiàn)較大翹曲，導(dǎo)致平面度嚴(yán)重超差，為保證產(chǎn)品要求，需手工校正，但由于所用 10鋼既有良好的韌性，加之料較薄、彈性大、使得手工校正困難較大，針對零件平面度超差，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)分析后認(rèn)為：幾處拉深部位距外形邊緣直邊距離及板料中心孔的距離均不大，拉深時(shí)易造成將拉斷材料擠入凹模和凸模之間使工件外形發(fā)生變形和損壞模具刃口。而多處不對稱布置的各種成形筋的存在一方面可能會使工件受力不均，易變性；另一方面，又一定程度上加劇了拉深過程中，材料流通的不暢趨勢。而在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為降低模具成本和使模具簡單化，又沒有采用壓邊及校正措施，從而未從模具結(jié)構(gòu)上對板料的平整性進(jìn)行控制，這一切都會導(dǎo)致了零件過大的不平整。

2 工藝方案

為滿足零件平面度的要求和加工簡單，增加材料拉深時(shí)的流動性能是一種可行的方法，經(jīng)過在坯料中部率先加工出φ20的預(yù)制孔，然后再成形出各階梯筒及成形筋，根據(jù)理論指導(dǎo)該工藝措施對于零件平面度有著較大的改善，由于零件中心部位的筒底材料向筒壁發(fā)生了流動，使預(yù)制孔出現(xiàn)了嚴(yán)重變形。

由此可見，采用在坯料中部先加工出φ20的預(yù)制孔后，再進(jìn)行成形的工藝方案是可行的，對提高零件平面度是有效的。

考慮到該零件不便于機(jī)械加工，對中部孔宜采用壓力加工在后一步加工中將沖孔與校平放在一個(gè)工序中，使模具在完成拉深及成形后，通過適當(dāng)?shù)淖兓瑢?shí)現(xiàn)零件的中部孔沖切及零件平面的校正，達(dá)到一模多用。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 模具結(jié)構(gòu)

針對加工該零件出現(xiàn)的工藝難點(diǎn)，通過在拉深凸模1中部加裝預(yù)沖孔凸凹模3，在拉深凹模2中部適當(dāng)位置加裝與預(yù)沖孔凸凹模3相配的預(yù)沖孔凸模4后，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成拉深及沖中心孔兩用模，如圖2所示為該零件預(yù)沖孔及拉深狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡圖。

1拉深凸模 2拉深凹模 3預(yù)沖孔凸凹模 4預(yù)沖孔凸模 5聚氨酯塊

圖2 拉深模結(jié)構(gòu)圖

3.2 預(yù)沖孔及拉深工作原理

模具置于Y28-450液壓機(jī)上加工，工作過程分零件成形及卸料二階段。

首先，坯料置于拉深凹模2上平面的適當(dāng)位置，壓力機(jī)下移，預(yù)沖孔凸凹模3內(nèi)形與拉深凹模2上與之相配合的預(yù)沖孔凸模 4刃口接觸，首先將坯料的預(yù)沖孔沖切出來，隨著壓機(jī)的緩緩下移，拉深凸模1與拉深凹模2共同作用，將預(yù)沖孔后的坯料拉深并成形出來，由于拉深與成形過程中，材料能從坯料的外緣及內(nèi)孔較自由地流動。因而，零件的平整性得到了較好的保證。

隨著壓力機(jī)滑塊的上行，聚氨酯塊5發(fā)生彈性回復(fù)，將成形好的坯料部分翹起，整個(gè)零件通過手工卸下。至此，整個(gè)卸料完成，壓力機(jī)轉(zhuǎn)入下個(gè)工作循環(huán)。

3.3 沖中心孔工作原理

當(dāng)零件全部成形后，半成品轉(zhuǎn)入中心沖孔，蓋板中心孔沖切及零件平面校正結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。

1拉深凸模 2拉深凹模 3預(yù)沖孔凸凹模 4預(yù)沖孔凸模 5固定螺釘 6墊塊 7聚氨酯塊

圖3 中心孔沖切及平面校正結(jié)構(gòu)圖

模具工作時(shí)，首先在預(yù)沖孔凸凹模3及凸模板之間開設(shè)的缺口處安放墊塊6，同時(shí)用固定螺釘5與凸模板連接好，隨后將成形好的半成品置于模具拉深凹模2型腔中，隨著壓機(jī)滑塊的下行，預(yù)沖孔凸凹模3外形與拉深凹模2中與之相配合的拉深凹模2中的刃口接觸，將坯料中心孔沖切出來，隨著壓機(jī)的再次緩緩下移，拉深凸模1與拉深凹模2共同作用，對已拉深及成形后的零件進(jìn)行校正，進(jìn)一步控制并保證零件大平面的平面度要求。

隨著壓力機(jī)滑塊的上行，聚氨酯塊7發(fā)生彈性回復(fù)，將沖切中心孔的廢料推離型腔，整個(gè)零件卸料通過手工進(jìn)行。至此，完成整個(gè)零件的加工。

4 結(jié)束語

上述工藝方案及模具設(shè)計(jì)完成后，由于實(shí)現(xiàn)了一模兩用，從而使一套模具能完成拉深及成形、沖孔兩套模具的工作任務(wù)，既減少了模具數(shù)量，生產(chǎn)效率又得到了提高，操作人員工作條件得到改善，目前，模具工作正常，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] <<沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組編.沖模設(shè)計(jì)手冊>>，機(jī)械工業(yè)出版社。

[2] <<冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)>>，中國勞動社會保障出版社。

[3] <<機(jī)械工程材料 >>， 中國勞動社會保障出版。