支撐罩落料引伸復合模的設計

文/田若思·上海機電工程研究所

通過對支撐罩的結構特點、使用狀況及制造要求進行工藝分析，設計出落料引伸一次成形復合模，實際使用后極大地提高了工作效率，滿足了產品的質量要求。

航天產品需要滿足苛刻的使用條件和良好的綜合性能測試，因此要求其具有加工精度高、性能安全可靠、動作準確無誤等特點，否則將會造成重大的經濟損失，嚴重影響我國航天事業的發展。為此就需要有一整套的安全應對措施和試驗手段，通過模擬各種環境條件的變化因素，力求在地面就要把各種可能出現的隱患、故障進行逐一排除，確保萬無一失，以滿足產品應用的各項技術要求。

支撐罩的結構特點及制造要求

支撐罩是某型號產品試驗裝置中的一個零件，產品為一次性使用易損件，材質采用08鋼，厚度t=0.5mm，沖孔直徑要求mm，外圓直徑要求mm，且要求兩者的同軸度為φ0.1mm，成形后的產品不得有飛邊、毛刺，皺折、裂紋等缺陷，具體結構如圖1所示。由以上要求可知，該件為典型的回轉體類拉伸沖壓落料件，根部圓角R2mm＞2t，滿足拉伸工藝對根部圓角的要求，制件采用08鋼，具有良好的延伸性，易于滿足拉伸成形后的各項質量指標要求。支撐罩成形后的三維效果如圖2所示。

圖1 支撐罩結構圖

圖2 支撐罩成形三維效果圖

支撐罩落料引伸復合模的設計

⑴坯料直徑的計算。

制件展開坯料計算時，按照其截面中線，由CAD軟件周長自動計算功能得知展開尺寸為φ46.697 mm，根據經驗值得知有緣制件的修邊余量一般選擇2.5mm，所以坯料直徑確定為φ52mm。

⑵確定拉伸次數。

在確定制件的拉伸工藝和模具設計時，必須預先確定制件是否可以一次拉伸成形，或是需要幾道工序才能制成，正確解決這一工藝問題將直接關系到制造的經濟性與成品的成形質量等級。

根據制件板料的相對厚度t/D及凸緣相對直徑df/d（d取制件截面大、小徑中值），查表得知相對高度H1/d1為0.48～0.58，據此得出：

通過計算得知工件的相對厚度小于1.5，因此需要使用壓邊圈來防止起皺。

⑶凸凹模間隙的確定。

沖裁間隙是直接關系到沖壓件斷面質量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數，因此必須依據一定的原則來選取合理的間隙值，從而滿足對使用性能的要求。

落料間隙確定的原則：落料制件尺寸取決于凹模尺寸，在設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上?？紤]沖裁中凸凹模的磨損，所設計的凹模基本尺寸應取制件尺寸公差范圍內的較小尺寸，這樣保證在凸凹模有一定程度磨損的情況下，仍可沖出合格制件。凸凹模的間隙取最小合理間隙值，通過計算得出落料凹模、凸模的基本尺寸為：

沖孔間隙確定的原則：沖孔時孔的尺寸決定于凸模尺寸，在設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上，同樣考慮沖裁時凸凹模的磨損，所設計的凸?；境叽缛≈萍壮叽绻罘秶鷥鹊妮^大尺寸。通過計算得出沖孔凸凹模的基本尺寸為：

⑷工藝方案的確定。

由支撐罩結構圖可知，零件成形需完成落料、沖孔、拉伸、翻邊等工序。如果采用單工序完成，勢必增加模具數量，使操作者的勞動強度增大，效率也不會很高，無法滿足批量生產需要。采用一次落料、沖孔、拉伸、翻邊復合模工藝，雖然模具結構相對復雜，但可以確保制件尺寸精度和一致性的要求，同時也能極大地提高生產效率，減輕操作者的勞動強度。因此決定按復合模工藝要求進行設計。

⑸模具總體設計。

圖3 支撐罩落料引伸復合模裝配圖

根據制件的結構要求和復合模具工藝設計規范要求，設計出模具總體結構（圖3）。導柱、導套作為精確導向的零件，要求有較高的硬度和耐磨性，選擇T10工具鋼，熱處理硬度要求為50～55HRC。凸模10、凸凹模18、落料凹模15作為擁有刃口的關鍵零件，采用Cr12冷作模具鋼，熱處理硬度要求為58～62HRC。為確保導柱與導套配合精度與中心距的要求，在導套與上模板間用銅合金或低熔點合金澆入固連。模具裝配后，其上模座沿導柱上、下移動時應平穩和無滯?，F象。

為保證上、下模合模后的定位精度要求，模具設有導柱22和導套23進行精確導向。工作時，料片放入落料凹模15上平面的預定位置，通過凸凹模18、凸模10和落料凹模15的有效配合，將料片一次沖壓、拉伸、翻邊成形。模具回程后，模具底部卸料裝置依靠彈簧2將成形凹模12向上推動一個行程，使成形后的產品脫離落料凹模15，打料桿26通過推桿16將孔內沖出的多余料片推出。橡膠墊17一方面起到了壓邊圈的作用，另一方面可退出制件的周邊余料，至此一個工作循環結束。

結束語

支撐罩落料引伸復合模具投入使用后，制件質量達到了設計要求，滿足了批量化生產的需要。該模具具有操作簡便、使用安全可靠、維修更換易損件方便、效率較高的特點。制件的外觀無折皺、裂損、拉傷等缺陷，對類似產品的一次拉伸、沖壓、翻邊成形工藝積累了經驗，具有一定的推廣應用價值。