電機鉤片多工位級進模設計

陳芬桃

（湘潭技師學院，湖南 湘潭 411100）

1 零件工藝性分析

電機鉤片零件如圖1所示。大批量生產，材料45鋼,厚度2mm。

該零件材料較薄,因此拉深間隙非常小,加大了模具加工難度。但是如果采用高精度的電加工，磨削加工，可以克服上述困難。

圖1 電機鉤片零件圖

2 零件拉深過程常見缺陷與對策

電機鉤片拉深成形過程中常見缺陷有凸緣變形區起皺和筒壁傳力區拉裂。

2.1 起皺

起皺產生的原因有：①坯料的相對厚度t/D（t為料厚，D為毛坯直徑）越小，變形區抗失穩能力越差，越容易起皺；②拉深變形越嚴重，則切向壓應力越大，越容易起皺；③凸、凹模間隙越大(或者是凹模圓角越大)，則對坯料的約束、摩擦就越小，導致起皺越嚴重；④壓邊力太小或不均勻，也容易發生起皺。

減少起皺的措施有：①采用錐形凹模；②施加適當的壓邊力；③反向拉深。

2.2 拉裂

拉裂產生的原因有：①材料塑性性能差，金相組織或質量不符合要求；②板料表面質量差，局部劃痕或鐵屑使得局部性能差；③拉深工藝安排不合理，拉深系數過小，或者拉深次數過多，加工硬化導致材料性能下降；④模具工作零件質量差，如工作表面質量差、圓角過小等；⑤模具壓料力太大，導致板料流動不暢。

零件出現裂紋，應正確分析，從材料、工藝、模具等方面采取相應措施來避免拉裂產生。

2.3 其他缺陷

電機鉤片在拉深成形過程中還會出現其他類型缺陷，如表1所示。根據缺陷產生的原因，可采取相應措施加以防止。

表1 其他類型缺陷

3 方案論證

3.1 確定模具類型

該零件成形有落料、拉深和翻邊三個基本工序。在設計過程中，可采用單工序模、復合模或級進模三種方案。其中，單工序模模具結構簡單，但需要三道工序、三套模具和三臺壓力機才能完成零件的加工，生產效率極低，且成本非常高，難以滿足零件大批量生產的需求。且三道工序中的定位誤差，將導致孔心距尺寸精度難以保證。復合模可在同一副模具完成三道不同的工序，大大減少了模具規模，降低了模具成本，提高了生產效率，也能提高壓力機等設備的使用效益，操作簡單、方便，適合大批量生產；能可靠地保證孔心距，沖裁件的精度和平直度較好。但模具結構復雜，不易制造；又因該零件的尺寸較小，模具強度不能保證，無法滿足復合模的安全壁厚要求。級進模可在同一副模具不同工位完成三道工序，生產效率高，操作方便，模具規模相對于復合模方案要大一些，其模具結構也較復雜，制造難度高。由于該零件的結構特點，可通過合理設計，達到較好的零件質量和避免模具強度不夠的問題。

綜上所述，最終確定采用級進模方案。

3.2 確定工藝方案

由于該制件成形需多道次完成，因此制定合理的成形工藝方案十分重要。考慮到生產批量大，應在生產合格零件的基礎上盡量提高生產率，降低生產成本。為此，可盡量采用復合工序。但復合程度太高，模具結構復雜，安裝、調試困難，模具成本提高，同時可能降低模具強度，縮短模具壽命。因此應根據實際情況，綜合確定工藝方案。

方案一：①第一次拉深；②第二次拉深；③第三次拉深；④落料；⑤翻邊與卸料。

方案二：①第一次拉深；②落料；③第二次拉深；④第三次拉深；⑤翻邊與卸料。

方案三：①第一次拉深；②落料；③第二次拉深；④第三次拉深；⑤整形與切邊；⑥翻邊與卸料。

對以上三種方案進行比較，可以看出：

方案一，若采用級進模來進行多次拉深，模具制造要求會更加復雜；若先手動進行三次拉深的話，操作復雜，安全程度較低，生產效率低。所以該方案行不通。

方案二，坯料第一次拉深后，第二步就落料，大大減少了加工難度，工件的廢料也會隨之減少。后續第二次拉深、第三次拉深，依次減少材料的廢料，精度也隨之增加，最后直接把成形材料進行翻邊卸料。

方案三，和方案二唯一不同是多了一道整形切邊工序，可大大提高工件的精度。由于工件各向異性的影響，拉深件的口部或凸緣外緣一般是不整齊的，出現“突耳”現象，需要增加切邊工序。

綜合上述，考慮到工作零件的精度與制作復雜的難度，從經濟成本來看，不應該進行多工序的生產。該零件尺寸精度一般，所以應增加整形與切邊工序，保證產品質量。且模具結構不能太復雜，模壁強度應予以保證。綜合考慮，采用方案三。

4 模具總體結構設計

4.1 模具結構

因該零件為大批量生產，采用機器自動送料，提高生產效率；同時為保證孔的精度及較好的定位，采用導料板導向，導正銷導正；考慮到制件內形尺寸均較小，無法實現內形擋料定位，所以設計了側刃定距方式。模具裝配圖如圖2所示。

圖2 模具總體結構

4.2 模具工作過程

將條料由承料組件送進模具，向前送進，上模下行。①第一工位：第一次拉深并落料；②第二工位：第一次拉深結束后，手動把制件拿出，并將制件放在第二次拉深的凹模上，進行第二次拉深；③第三工位：第二次拉深結束后，手動把制件拿出，并將制件放在第三次拉深的凹模上，進行第三次拉深；④第四工位：第三次拉深結束后，手動把制件拿出，并將制件放在整形拉深的凹模上，進行整形；⑤第五工位：在整形結束后，把制件安放在翻邊的凹模上，進行翻邊，結束后，將制件取出，完成整個零件的沖壓工作。

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