鈑金件拉伸模具設計

約翰迪爾（佳木斯）農業機械有限公司 李曉明 綦永剛 梁德勝

1 沖壓件工藝性分析

該工件屬于較典型圓筒形件拉深，形狀簡單對稱，所有尺寸公差及材料均符合冷拉加工，對工件厚度變化也沒有要求，總高度尺寸19mm可在拉深驗證后調整下料展開尺寸獲得，無需修邊。

2 工藝方案的確定

該工件包括落料、沖孔、拉深三個基本工序，有以下三種工藝方案：

方案一：先落料、沖孔、拉深。采用單工序模生產。

方案二：落料沖孔、拉深。采用復合模生產。

方案三：激光割形及孔、拉深。采用單工序模生產。

分析：方案一：模具結構簡單，但需三道工序三副模具，生產效率低，難以滿足該工件大批量生產的要求；方案二：雖然兩道工序但是需要兩副模具，而且工件外形復雜，模具加工及維修困難；方案三：兩道工序只需一套模具，工序少，質量高，模具制造及維修方便，能夠滿足大批量生產。

通過對上述三種方案的分析比較，該件若能一次拉深，則其沖壓生產采用方案三為佳。

3 零件工藝計算

3.1 確定坯料尺寸D，由無凸緣筒形拉深件坯料尺寸計算公式得

3.2 判斷是否采用壓邊圈。零件的相對厚度經查壓邊圈為可用的范圍，采用壓邊圈。

3.3 確定拉深次數

由于 0.6×d＝0.6×108.75＝65.25滿足 h≤（0.5-0.7）d，其中，h為引伸件的高度（mm），d為引伸件的直徑（mm），一次引伸的條件，因此此件的拉伸次數為一次。

4 拉深模工藝計算

4.1 拉伸模的凸模和凹模的間隙確定

在采用壓邊圈進行引伸時，拉伸所用的間隙數值應根據材料厚度、拉伸性質和拉伸次數來確定。經查表所得，凸模和凹模之間單邊間隙為：Z/2＝1.1t＝1.1×1.25＝1.375（mm）

4.2 拉伸模的凸模和凹模工作部分圓角的確定

此件為一次拉伸件，凸模的圓角半徑為工件設計圓角半徑R，凹模的圓角半徑根據引伸方式（無凸緣）和毛坯的相對厚度（t/D×100）查表獲得（6-8）t，R=8×1.25=10(mm)。

4.3 拉伸件力的計算

拉伸力：P拉=πdtσb，K=π×108.75×1.25×36×0.45=6914.86kg≈6.92（噸）

壓邊力：P壓=Fq=（3.14×712）-（3.14×552）0.28=177.246kg≈1.78（噸）

卸料力：P卸=p×0.005=6.92×0.005≈0.0346（噸）

拉伸總力：P總=p+P壓+P卸=6.92+1.78+0.035≈8.74（噸）

4.4 工作部分尺寸的計算

圖紙標注的是外徑尺寸，且公差為±1，因此取公稱尺寸φ110為凹模的工作尺寸。

凹模工作部分尺寸：DT=1100+0.035（mm）

凸模工作部分尺寸：DA=DT-Z=（110-2×1.1×1.25）=107.250-0.035（mm）

5 模具總體結構設計

5.1 模具類型的選擇，由沖壓工藝分析，單序沖壓采用反拉伸形式，類型為拉伸模。

5.2 定位方式的選擇，因為該模具使用的是割形后的坯料，所以采用中間銷孔定位。

5.3 卸料出件方式的選擇，利用裝在壓力機的氣頂裝置壓料及出料，采用設備打料裝置。

5.4 導向方式的選擇，由于零件為對稱的回轉體，為了模具的結構簡潔，便于制造、維修、使用，故不采用導向裝置。

5.5 設備的選用，該模具擬采用反拉伸模，根據沖壓工藝總力計算結果并結合工件高度及上述要求，初選閉式單點壓力機J31-250。

6 主要零部件設計

6.1 工作零件的結構設計

（a）凹模——結合工件外形并考慮加工，將凹模設計成直通式，用4個M12螺釘固定在上模座上，凹模的外援鑲入上模座5mm，采用過度配合起到穩固定位。其材料為T10A整體熱處理HRC50-55。

（b）凸模——將凸模設計成整塊形式，用3個M12螺釘固定在下模座上，中間加工一個φ10的安裝零件定位銷的孔，厚度以滿足凹模合模將零件完全包含為宜，其材料為T10A整體熱處理HRC50-55。

（c）其它零部件的設計——為了使與零件接觸部分的模具單件具有良好的耐磨性，保證加工質量的穩定性，將定位銷、卸料板、壓邊圈、頂料板的材料都采用45#鋼，并對HRC43-45進行熱處理。

1－打料桿2－模柄4－卸料螺釘5－上模座6－卸料板7－定位銷9－凸模10－凹模11－壓邊圈12－推件桿14－氣頂板15－下模座

7 模具總裝圖

7.1 閉和高度的確定

根據設備參數和拉伸行程需求來確定模具的比和高度。（H=307mm)

7.2 設備主要技術參數如下：

公稱壓力：250kN；滑塊行程：315mm；最大閉合高度：490mm（上滑塊自制墊板厚度120，模柄孔尺寸φ75mm×88mm）實際最大比和高度是370mm，最小閉合高度是150mm；閉合高度調節量：200mm；立柱間距離：1020mm；工作臺尺寸：540mm×800 mm；模柄孔尺寸：φ60mm×80mm；墊板厚度：100mm。

8 模具的驗證

模具制造完成后，要將在壓力機上進行安裝調試，并進行2-10件的驗證：1.模具是否能將工件順暢地加工完成；2.能否將工件順利的取出；3.模具的操作是否安全可靠，主要部件是否耐用；4.所加工的零件是否滿足產品零件的要求。

如果未能達到，將進行修改設計或修理，再次驗證直至完全合格才能交付生產部門進行使用。

[1]沖壓模具設計手冊.機械工業出版社，1995（5）.

[2]冷沖壓模具設計.第四機械工業部，1979.

[3]沖模設計手冊.機械工業出版社，1988.