基座片拉深、翻邊、沖孔級進模具設計

林振平

（惠東縣技工學校，廣東 惠州 516300）

基座片拉深、翻邊、沖孔級進模具設計

Design of base sheet deep drawing, fl anging and punching progressive die

林振平

（惠東縣技工學校，廣東 惠州 516300）

級進模由多個工位組成，各工位完成不同的加工，各工位順序關聯，在沖床的一次行程中完成一系列的不同的沖壓加工。一次行程完成以后，由沖床送料機按照一個固定的步距將材料向前移動，這樣在一副模具上就可以完成多個工序，一般有沖孔，落料，折彎，切邊，拉伸等等。

級進模；拉深；沖孔；落料；翻邊

本文主要介紹了基座片沖壓模具設計。以基座片沖壓模具設計的各組成部分為主線，參照了現代的模具設計經驗和方法，得出設計方案。

1 工件的分析

工件名稱：基座片；生產批量：大批量。

材料：可伐合金，厚0.3 mm。

材料說明：可伐合金，也稱鐵鎳鈷合金，中國牌號為4J29等牌號，本合金為含鎳29%、鈷17%、錳0.5%、碳0.06%、硅0.2%的硬玻璃鐵基封接合金。該合金在20～450 ℃范圍內具有與硬玻璃相近的線膨脹系數，和相應的硬玻璃能進行有效封接匹配，有較高的居里點以及良好的低溫組織穩定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，廣泛用于制作電真空元件、發射管、顯像管、開關管、晶體管以及密封插頭和繼電器外殼等。

工件簡圖：如圖1。

圖1 工件簡圖

由圖1可知，加工這樣的工件，傳統的方法是采用三個工序來完成，即第一工序是拉深，第二工序是沖孔，第三工序是落料翻邊，采用這種工藝方法須三套模具，生產率低。采用一套級進模一次完成拉深、沖孔、落料、翻孔成形工序，這樣能大大提高生產效率，操作方便、安全，沖出制件質量較好。

本工件的材料厚度為0.3 mm，沖裁間隙取為0.9 t，則單邊間隙值為0.01 mm，因而對模架精度的要求很同。并且級進模上具有多處沖裁，各處沖裁凸、凹模的制造、裝配也存在誤差，故選用側刃定位的級進模。

（1）工位安排如下：1.側刃定位；2.沖兩個切口；3.切口；4.空工位；5.拉深；6.對拉深的底面整形；7.沖3個?3MM孔；8.沖裁成型；9.落料、翻邊。

材料選用條料，手工送料，側刃定距。由于本件是拉深件，所以不用多設導正銷，僅在第8工位設置1個導正銷。

第3工位的切口采用斜刃切開，并不是沖切掉一窗條的方法，這樣對于矩形工件是適宜的。拉深工序中，拉深凸模、凹模都有圈套的圓角，拉深后的工序件也有相應的圓角。第6工位的整形就是整形成工件所需的圓角。

第9工位是個級進模，包括落料、翻邊兩道工序。工件脫離條料，隨條料從模具側面滑出。經過工件的幾何形狀分析，是由兩個半圓和中間的矩形部分組成。圓形部位的成形是拉深。中間矩形部位的成形是彎曲，但在這里則是側壁凸模的壓力作用下，板料沿凹模的圓角被接進去的，或者說是流動進去的。它與兩頭圓形部位的拉深相比，材料在流動過程中雖然沒有橫向的壓縮變形，也屬于拉深。

工件兩端是半圓形的拉深，在后面的計算中按圓筒形拉深計算。

（2）計算切口尺寸、料寬和步距：本零件在排樣圖上兩件相鄰的部位為直線，而且在拉深過程中，相鄰部位的材料都需要向零件中間流動，則勢必造成由拉深引起的步距變短，將使定位尺寸難以控制。因此確定使用帶料切口工藝。

（3）料寬的計算：已經計算出實際毛坯直徑為10.69 mm，再加上帶料的側搭邊值側刃切除量，便得到條料寬度。側搭邊值每邊取1.0 mm，側刃切除量取1.25 mm，經圓整尺寸，則料寬為28 mm。

（4）步距的計算：步距的尺寸是毛坯直徑與搭邊值之和。步距取值為13 mm。

（5）凹模與凸模圓角半徑的確定：一般凹模圓角半徑應盡可能大些，因大的圓角半徑有利于金屬流動，而且還可以提高拉深件的質量。但凹模圓角半徑太大將削弱壓邊的作用，可能出現起皺現象，這不利于拉深工序的完成。圓角半徑的選取常通過查表取值。對于薄料、小件查表取值往往偏大，可采用下述經驗公式計算。

式中，r凹——凹模圓角半徑（mm）；

D——毛坯直徑（mm），D=10.69 mm；

d——拉深后的工件直徑（mm），d=4.6 mm；

t——料厚（mm），t=0.3 mm。

凸模圓角半徑如果取值過小，材料容易在此部位嚴重變薄，甚至斷裂。一般取值為（1.2～1.5）r凹，幫取r凹=1.4 mm。

（6）拉深力的計算：

式中，L——橫截面周邊長度（mm）；K——修正因數，可取0.5～0.8。

拉深時，兩端圓形部位拉深票面直徑為?4.6 mm，中間的直線部位由于拉深時材料沒有橫向被壓縮的變形，因此所受的拉應力應比兩端稍小一些。但是，在實際計算中應該忽略這種區別，同樣計入被拉深的截面。可算出L=4.6 mm×π+2×13 mm=40.5 mm。由材料力學性能表查出σb=500～600 MPa，取較大值600 MPa，則其拉深力：

（7）翻邊的計算：進入翻邊工序時，工件與帶料脫離。由壓桿壓在凹模上，此時工件外緣為平面，這時進行的翻邊稱為外翻邊。兩端材料在翻邊模作用下橫向產生壓縮變形，周長被壓短而形成工件最后要求的形狀。對于這種翻邊工序，需要計算翻邊部位的變形量，如果變形量超過允許的數值，工件將產生皺折，甚至把模具撐裂。

翻邊的變形程度用如下式，其對應值b=1.2 mm；R=2.9 mm。計算出變形程度為0.29，即：變形量則在允許范圍之內。

翻邊力的大小采用下式計算：

F=1.25LtσbK=1.25（5.8π+13×2）mm×0.3 mm×600 MPa×0.3=2 984 N

式中，L——翻邊周邊長度（mm）；K——因數，一般取0.2～0.3。

2 級進模的特點

多工位級進模主要用于細小復雜沖壓零件的批量生產，其工位數多，精度高，壽命要求長，模具細小，零件和鑲塊多，板類零件孔位精度高，尺寸協調多，多工位級進模加工具有以下特點：

（1）工作零件、鑲塊件和三大板（凸模固定板、凹模固定板和卸料鑲塊固定板，簡稱三板）是多工位級進模加工難點和重點控制零件，其加工難點體現在工作零件型面尺寸和精度、三大板的型孔尺寸和位置精度。

（2）細小凸模和凹模鑲塊由于形狀復雜、尺寸小、精度高，采用傳統機械加工難以完成加工，必須輔以高精度數控線切割、成型磨削、曲線磨等先進方法方能完成（常常采用數控線切割+成型磨削）。

（3）多工位級進模中的凸模固定板、凹模固定板和卸料鑲塊固定板孔位精度高、尺寸協調多，是制造難度最大、耗費工時最多、周期最長的三大關鍵零件，是模具精度的集中體現件。

（4）多工位級進模精度要求高、壽命要求長、尺寸穩定性要求高，所以模具零件的選材除了要求高耐磨高強度和高硬度外，還要求熱處理變形量小，尺寸穩定性好。

［1]李志剛主編. 模具CAD/CAM. 機械工業出版社.［2]沖壓工藝學. 湖南省機械工程學會編.［3]翁其金主編. 沖壓與塑料成型——工藝及模具設計（上、下冊）.機械工業出版社.

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［8]張錚主編. 模具設計與制造實訓指導. 電子工業出版社.

［9]模具表面強化技術. 機械工業出版社 .

［10]夏巨堪，李志剛主編. 中國模具設計大典.中國模具設計大典編委會.

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TG385

1009-797X（2016）04-0041-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.016

林振平（1985-），男，機械設計制造助理講師，2009級工學學士學位，研究方向為機械設計制造及其自動化。

2015-12-31