淺談蓋板拉深模的設計

夏智勇

摘 要：運用預沖孔設計方案消除了因材料流通不暢而導致零件平面度下降。并合理設計了模具結構，減少了模具數目提高了生產效率保證了產品的質量。

關鍵詞：預沖孔；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，由于結構及功能上的需要，其板面需拉深出兩個階梯淺筒，同時在筒底要成形出多處加強筋，成形后的底面要求保證平面度為0.5mm，以便與相應結構的零件組合后，能在其結合面間添加適當的復合材料，通過特殊處理后，達到抵抗沖擊能力。

圖1 蓋板結構簡圖

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，依照階梯形件拉深次數的判斷條件可知，該件可以一次拉深成功。

根據零件外形尺寸，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，模具設計成上、凹模結構，通過直接壓制而獲得形狀。

根據零件圖要求，有一個中心孔需要加工。如果先通過拉深成形零件外部形狀再加工中心孔，會發現加工出的零件出現較大翹曲，導致平面度嚴重超差，為保證產品要求，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，結合零件結構分析后認為：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，拉深時易造成將拉斷材料擠入凹模和凸模之間使工件外形發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。而在模具結構設計中，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，從而未從模具結構上對板料的平整性進行控制，這一切都會導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，增加材料拉深時的流動性能是一種可行的方法，經過在坯料中部率先加工出φ20的預制孔，然后再成形出各階梯筒及成形筋，根據理論指導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生了流動，使預制孔出現了嚴重變形。

由此可見，采用在坯料中部先加工出φ20的預制孔后，再進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工序中，使模具在完成拉深及成形后，通過適當的變化，實現零件的中部孔沖切及零件平面的校正，達到一模多用。

3 模具設計

3.1 模具結構

針對加工該零件出現的工藝難點，通過在拉深凸模1中部加裝預沖孔凸凹模3，在拉深凹模2中部適當位置加裝與預沖孔凸凹模3相配的預沖孔凸模4后，使模具結構設計成拉深及沖中心孔兩用模，如圖2所示為該零件預沖孔及拉深狀態結構簡圖。

1拉深凸模 2拉深凹模 3預沖孔凸凹模 4預沖孔凸模 5聚氨酯塊

圖2 拉深模結構圖

3.2 預沖孔及拉深工作原理

模具置于Y28-450液壓機上加工，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上平面的適當位置，壓力機下移，預沖孔凸凹模3內形與拉深凹模2上與之相配合的預沖孔凸模 4刃口接觸，首先將坯料的預沖孔沖切出來，隨著壓機的緩緩下移，拉深凸模1與拉深凹模2共同作用，將預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。

隨著壓力機滑塊的上行，聚氨酯塊5發生彈性回復，將成形好的坯料部分翹起，整個零件通過手工卸下。至此，整個卸料完成，壓力機轉入下個工作循環。

3.3 沖中心孔工作原理

當零件全部成形后，半成品轉入中心沖孔，蓋板中心孔沖切及零件平面校正結構圖，如圖3所示。

1拉深凸模 2拉深凹模 3預沖孔凸凹模 4預沖孔凸模 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構圖

模具工作時，首先在預沖孔凸凹模3及凸模板之間開設的缺口處安放墊塊6，同時用固定螺釘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，隨著壓機滑塊的下行，預沖孔凸凹模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行校正，進一步控制并保證零件大平面的平面度要求。

隨著壓力機滑塊的上行，聚氨酯塊7發生彈性回復，將沖切中心孔的廢料推離型腔，整個零件卸料通過手工進行。至此，完成整個零件的加工。

4 結束語

上述工藝方案及模具設計完成后，由于實現了一模兩用，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，既減少了模具數量，生產效率又得到了提高，操作人員工作條件得到改善，目前，模具工作正常，產品質量穩定。

參考文獻

[1] <<沖模設計手冊編寫組編.沖模設計手冊>>，機械工業出版社。

[2] <<冷沖壓工藝與模具設計>>，中國勞動社會保障出版社。

[3] <<機械工程材料 >>， 中國勞動社會保障出版。