按鈕殼體落料-拉深-沖孔復合模設計

潘欣，鐘翔山

1.零件結構

圖1按鈕殼體為某產品上零件，采用1.5mm厚304不銹鋼，生產批量較大。由于是外觀件，因此零件表面要求較高，不允許有明顯變薄、拉深痕跡等缺陷。

2.加工工藝分析

這是一常見典型底部帶孔淺拉深件，零件結構并不很復雜，拉深高度不大，尺寸要求也不高，工件形狀滿足拉深工藝要求，整個零件拉深工藝性較好，但底部方孔離淺筒體壁部較近，最近部位僅有約3mm，易在沖孔或拉深過程中相互產生影響，需要在模具設計中采取相應措施才能避免。

根據零件結構可知，通過落料、拉深、沖孔等工序能完成該零件的加工，為確定零件工藝方案，首先要對零件進行工藝計算，才能制訂出合理的工藝方案。

考慮到使用時，零件對拉深高度要求不高且為淺拉深，故不留取修邊余量。

由圖1可知，H=15-1.5/2=14.25（m m）；d2=100-1.5=98.5（m m）；r=2+1.5/2=2.75（mm）（式中零件直徑d2為中心層直徑）。根據拉深前后毛坯與工件的表面積不變原則，依據展開料毛坯直徑D計算公式，并代入相應數值，可得

圓整后，取D＝122mm，那么該零件的拉深系數

毛坯相對厚度

判斷拉深時，是否需要壓邊0.045（1－m）＝0.0086，因＞0.045（1－m），故可不采用壓邊圈。

查相關資料可知，不銹鋼第一次極限拉深系數m極＝0.52～0.56，因m＞m極，故一次便可拉深成。

根據上述工藝計算，同時考慮到零件的使用要求及大批量生產的需要，決定采用一套落料、拉深、沖孔復合模一次性完成零件加工。零件加工工藝為：剪切條料→落料、拉深、沖孔。

3.模具結構

設計的落料、拉深、沖孔復合模，如圖2所示。模具工作時，壓力機滑塊上升，壓力機頂出缸通過頂桿15將卸料板13頂至與凸凹模11上平面平齊，此時，將剪切好的條料置于凸凹模11及卸料板13上端面，并通過定位銷17定位，隨著壓力機滑塊的向下運動，卸料板16、落料凸模14及卸料板13先對條料進行壓緊，隨著壓力機滑塊的繼續下行，落料凹模3、落料凸模14對毛坯進行落料。與此同時，落料凸模14與凸凹模11共同作用對落料的板料進行拉深，隨著壓力機滑塊的繼續下行，在拉深完成的同時，卸料塊8與板料接觸對其待沖孔表面進行壓緊，壓力機滑塊的繼續下行，沖孔凸模6和沖孔凸模9共同作用完成按鈕殼體底部五處孔的沖切，零件加工完成。

隨著壓力機滑塊的上行，在聚氨酯卸料塊2、7的作用下，卸料板16、卸料塊8分別復位，與此同時，壓力機頂出缸利用頂桿15通過卸料板13將完成落料、拉深、沖孔的零件頂出凸凹模11，取出零件后，將條料送進，便可進入下一次沖壓加工，完成一個工作循環。

4.設計要點

模具設計的關鍵在于：保證落料、拉深、沖孔三道復合工序能按先后次序依次完成，否則，在沖四個方孔時，會因其離拉深件的壁部過近，由于壁部材料的流動而使孔發生變形，局部出現材料急劇變薄，產生凹陷等缺陷。為此，模具結構設計時具有以下特點。

（1）落料凸模14具有雙重作用，既是外形落料的凸模，又是零件拉深的凹模；凸凹模11也具有雙重作用，既是零件拉深的凸模，又是沖制五個孔的凹模。

圖1 按鈕殼體零件

圖2 落料-拉深-沖孔復合模

（2）應控制好沖孔凸模6、9與落料凸模14等工作零件的高度，必須使沖孔凸模6、9工作面低于落料凸模14下端面15mm，以保證零件能在拉深完成之后，即零件壁部材料發生塑性變形，金屬流動完成之后才進行沖孔。

（3）自由狀態下，卸料塊8下端面應比落料凸模14下端面高13mm，即坯料在拉深時，卸料塊8并不對坯料進行壓緊，從而保證在拉深過程中，拉深件底部圓角處的金屬材料流動更自由、順暢。

5.使用效果及結論

由于設計落料、拉深、沖孔復合模較好地復合了各工序，且有針對性地對復合所產生的問題采取了有效措施，因此，模具設計制造后一次試沖合格，同時，大幅提高了生產效率。一年來，生產零件約3萬件，產品質量穩定，模具工作良好。本模具結構同樣適用于其他類似的對拉深高度要求不高的淺拉深件。20140701