淺談蓋板拉深模的設(shè)計(jì)

夏智勇

摘 要：運(yùn)用預(yù)沖孔設(shè)計(jì)方案消除了因材料流通不暢而導(dǎo)致零件平面度下降。并合理設(shè)計(jì)了模具結(jié)構(gòu)，減少了模具數(shù)目提高了生產(chǎn)效率保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：預(yù)沖孔；平整；流動(dòng)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(jié)構(gòu)及功能上的需要，其板面需拉深出兩個(gè)階梯淺筒，同時(shí)在筒底要成形出多處加強(qiáng)筋，成形后的底面要求保證平面度為0.5mm，以便與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的零件組合后，能在其結(jié)合面間添加適當(dāng)?shù)膹?fù)合材料，通過特殊處理后，達(dá)到抵抗沖擊能力。

圖1 蓋板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jù)工件高度h與最小直徑d之比h/d及材料的相對(duì)厚度（t/D）×100、凸緣相對(duì)直徑等參數(shù)，依照階梯形件拉深次數(shù)的判斷條件可知，該件可以一次拉深成功。

根據(jù)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(shè)計(jì)成上、凹模結(jié)構(gòu)，通過直接壓制而獲得形狀。

根據(jù)零件圖要求，有一個(gè)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(huì)發(fā)現(xiàn)加工出的零件出現(xiàn)較大翹曲，導(dǎo)致平面度嚴(yán)重超差，為保證產(chǎn)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(duì)零件平面度超差，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)分析后認(rèn)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(shí)易造成將拉斷材料擠入凹模和凸模之間使工件外形發(fā)生變形和損壞模具刃口。而多處不對(duì)稱布置的各種成形筋的存在一方面可能會(huì)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(shì)。而在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為降低模具成本和使模具簡(jiǎn)單化，又沒有采用壓邊及校正措施，從而未從模具結(jié)構(gòu)上對(duì)板料的平整性進(jìn)行控制，這一切都會(huì)導(dǎo)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(jiǎn)單，增加材料拉深時(shí)的流動(dòng)性能是一種可行的方法，經(jīng)過在坯料中部率先加工出φ20的預(yù)制孔，然后再成形出各階梯筒及成形筋，根據(jù)理論指導(dǎo)該工藝措施對(duì)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(fā)生了流動(dòng)，使預(yù)制孔出現(xiàn)了嚴(yán)重變形。

由此可見，采用在坯料中部先加工出φ20的預(yù)制孔后，再進(jìn)行成形的工藝方案是可行的，對(duì)提高零件平面度是有效的。

考慮到該零件不便于機(jī)械加工，對(duì)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(gè)工序中，使模具在完成拉深及成形后，通過適當(dāng)?shù)淖兓?，?shí)現(xiàn)零件的中部孔沖切及零件平面的校正，達(dá)到一模多用。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 模具結(jié)構(gòu)

針對(duì)加工該零件出現(xiàn)的工藝難點(diǎn)，通過在拉深凸模1中部加裝預(yù)沖孔凸凹模3，在拉深凹模2中部適當(dāng)位置加裝與預(yù)沖孔凸凹模3相配的預(yù)沖孔凸模4后，使模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成拉深及沖中心孔兩用模，如圖2所示為該零件預(yù)沖孔及拉深狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

1拉深凸模 2拉深凹模 3預(yù)沖孔凸凹模 4預(yù)沖孔凸模 5聚氨酯塊

圖2 拉深模結(jié)構(gòu)圖

3.2 預(yù)沖孔及拉深工作原理

模具置于Y28-450液壓機(jī)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(dāng)位置，壓力機(jī)下移，預(yù)沖孔凸凹模3內(nèi)形與拉深凹模2上與之相配合的預(yù)沖孔凸模 4刃口接觸，首先將坯料的預(yù)沖孔沖切出來，隨著壓機(jī)的緩緩下移，拉深凸模1與拉深凹模2共同作用，將預(yù)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(nèi)孔較自由地流動(dòng)。因而，零件的平整性得到了較好的保證。

隨著壓力機(jī)滑塊的上行，聚氨酯塊5發(fā)生彈性回復(fù)，將成形好的坯料部分翹起，整個(gè)零件通過手工卸下。至此，整個(gè)卸料完成，壓力機(jī)轉(zhuǎn)入下個(gè)工作循環(huán)。

3.3 沖中心孔工作原理

當(dāng)零件全部成形后，半成品轉(zhuǎn)入中心沖孔，蓋板中心孔沖切及零件平面校正結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。

1拉深凸模 2拉深凹模 3預(yù)沖孔凸凹模 4預(yù)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(jié)構(gòu)圖

模具工作時(shí)，首先在預(yù)沖孔凸凹模3及凸模板之間開設(shè)的缺口處安放墊塊6，同時(shí)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(jī)滑塊的下行，預(yù)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(jī)的再次緩緩下移，拉深凸模1與拉深凹模2共同作用，對(duì)已拉深及成形后的零件進(jìn)行校正，進(jìn)一步控制并保證零件大平面的平面度要求。

隨著壓力機(jī)滑塊的上行，聚氨酯塊7發(fā)生彈性回復(fù)，將沖切中心孔的廢料推離型腔，整個(gè)零件卸料通過手工進(jìn)行。至此，完成整個(gè)零件的加工。

4 結(jié)束語

上述工藝方案及模具設(shè)計(jì)完成后，由于實(shí)現(xiàn)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(wù)，既減少了模具數(shù)量，生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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[2] <<冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)>>，中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社。

[3] <<機(jī)械工程材料 >>， 中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版。