頂罩沖壓模具設計

武艷軍++祁鵬

摘 要： 頂罩零件板料薄，需要多種工序進行沖壓。本文通過對零件進行工藝分析，設計出用于成形頂罩零件的沖壓模具，并闡述落料、沖孔、拉深級進模的模具結構。該模具能保證零件質量，具有結構簡單，操作安全方便，生產效率高等特點。

關鍵詞： 頂罩 級進模 結構設計

沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法[1]。模具是沖壓過程中重要的工藝裝備，采用模具生產產品，可以提高生產效率、節約材料、降低成本，并且可保證一定的加工質量，所以模具在汽車、飛機、電器、儀表、玩具等工業、民用領域得到廣泛應用[2]。

1.沖壓工藝方案的確定

圖1所示為一個常用的頂罩零件圖，材料采用厚度為1.5mm的08A板材，是一種集沖孔、拉深、落料等多種工藝的沖壓件。該工件有三種工藝方案：方案1：先落料，再一次拉深、二次拉深、三次拉深，后沖孔，采用單工序模生產；方案2：拉深——沖孔——落料復合沖壓，采用復合模生產；方案3：沖孔——一次拉深——二次拉深——三次拉深——落料連續沖壓，采用級進模生產。三種方案比較見表1。

方案1模具結構簡單，但需要五道工序，五幅模具，生產效率較低，難以滿足該零件的年產量要求。方案2只需一套模具，沖壓件的形位精度容易保證，且生產效率也高。但由于零件的幾何形狀相對復雜，模具制造難度加大，且模具結構較方案1復雜。方案3只需要一副模具，生產效率也高，由于該零件的沖壓精度無太高要求，一般級進?？梢詽M足其精度要求，在實際生產中可以通過在模具上設置導正銷導正[3]，以便保證沖壓件的形位精度要求，模具制造安裝較復雜，適合大批量及尺寸較小零件的生產。通過對三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案3。

2.沖壓工藝參數計算

2.1工序排樣設計方案

多工位級進模的工序排樣設計是多工位級進模設計的關鍵，是決定級進模優劣的主要因素之一。根據該零件的要求及上述工藝特點的分析，設計多工位連續工序排樣方案。排樣圖如圖2、圖3所示，具體工位安排：沖孔→拉深→拉深→拉深→落料。

2.2沖裁刃口尺寸計算

沖裁凸、凹模按配作法加工。沖孔工序，以凸模為基準，配作凹模；落料工序，以凹模為基準，配作凸模。這種配作加工方法的特點是模具間隙由配作保證，可以放大基準件的制造公差，制造容易[4]。具體的凸、凹模刃口尺寸如表2所示。

2.3拉深工藝計算

通過計算得拉深件所需坯料尺寸為φ112mm，進一步計算沖壓件的相對高度和毛坯相對厚度，根據拉深次數判定條件，沖壓件需通過三次拉深成形。表3為各次拉深工序件所需的拉深凸模、凹模橫向工作部分尺寸。

3.模具結構

1.上模座2.圓柱銷3.內六角螺釘4.落料凸模5.凸模固定板6.第三次拉深凸模7.墊板8.第二次拉深凸模9.模柄10.止轉銷11.第一次拉深凸模12.沖孔凸模13.卸料螺釘14.卸料彈簧15.導套16.導柱17.承料板18.導料板19.卸料板20.沖孔凹模鑲塊21.第一次拉深凹模鑲塊22、25、28.頂件塊23、26、29.彈簧24.第二次拉深凹模鑲塊25.導料銷27.墊板30.第三次拉深凹模鑲塊31.落料凹模32.整體凹模板33.下模座

圖4 頂罩級進模

本模具是一套5工位帶料連續拉深級進模，如圖4所示，采用導料板導料，始用檔料銷、凹模鑲塊粗定位，及裝在一次拉深凸模中的導正銷進行精定位，完成零件的沖孔、拉深和落料。模具主要由上模座、下模座、凸模墊板、各工序凸模、卸料板、各工序凹模鑲塊、凹模墊板和整體凹模板等模具零件組成，模具采用滑動對角模架。凹模周界長630mm，寬400mm，模具總長800mm，總寬400mm。模具的閉合高度是400mm。凸模固定板用于安裝所有沖孔凸模、三個拉深凸模和落料凸模；整體凹模板用于安裝所有拉深凹模和沖孔落料凹模。拉深凸模采用臺階式固定在固定板，裝后磨平。卸料板是一整塊，采用四個卸料彈簧。由于模具結構限制采用彈頂裝置，由四個卸料螺釘和彈簧組成。拉深工位使用彈簧加頂桿的結構進行頂件。拉深凹模形狀均較為簡單，但尺寸較大因此采用鑲塊拼接而成。

4.結語

采用級進沖壓成形可以完成頂罩類零件的沖壓，保證零件質量，生產效率高，模具結構簡單，操作安全方便，具有良好的經濟效益，對同類零件的沖壓模具設計具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]王孝培.沖壓手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2]朱正才.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]武艷軍.杯蓋沖壓工藝與模具設計[J].考試周刊，2014，（5）.

[4]郝濱海.沖壓模具簡明設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2004.