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 轉(zhuǎn)發(fā)自：鍛壓技術(shù)第 43 卷 第 12 期 2018 年 12 月

Vol. 43 No. 12 FOＲGING ＆ STAMPING TECHNOLOGY Dec． 2018

作者：馬鵬輝，沈 潔，張建超，高術(shù)振

( 河北工程大學(xué) 機(jī)械與裝備工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

摘要: 根據(jù)壓延圈零件的尺寸、結(jié)構(gòu)和批量要求，分析了零件的沖壓工藝，通過對(duì)各工藝方案進(jìn)行比較，設(shè)計(jì)了落料 － 拉深和沖孔 － 反拉深 － 翻邊兩套復(fù)合模具。在落料 － 拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)中，解決了板料的進(jìn)、出料及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題; 在沖孔 － 反拉深 － 翻邊復(fù)合模設(shè)計(jì)中，借助 4 個(gè)擋料桿對(duì)落料 － 拉深后的零件進(jìn)行定位，解決了零件在成形過程中的偏移問題。詳細(xì)介紹了兩套復(fù)合模具中主要零件的相關(guān)計(jì)算及具體工作過程，并使用 Pro/E 軟件完成了模具的三維設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，兩套復(fù)合模具可大大提高生產(chǎn)效率，其合理的模具結(jié)構(gòu)完全能夠保證壓延圈零件的相關(guān)尺寸要求，節(jié)約了制造成本。關(guān)鍵詞: 壓延圈; 落料; 拉深; 翻邊; 復(fù)合模

DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2018. 12. 024

中圖分類號(hào): TG385; TG386 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1000-3940 ( 2018) 12-0131-05

Stamping process and die design of blank holder

Ma Penghui，Shen Jie，Zhang Jianchao，Gao Shuzhen

( College of Mechanical and Equipment Engineering，Hebei University of Engineering，Handan 056038，China)

Abstract: According to size，structure and bulk requirements of blank holder part，its stamping process was analyzed，and two sets of compound die of blanking-drawing and punching-reverse drawing-flanging were designed by comparing various process schemes． Then，the problems of feeding and discharging of sheet metal and the optimization of die structure were solved in the design of the blanking-drawing compound die，and the deviation of part in the forming process was solved by using four baffle rods to locate the part after blankingdrawing in the design of the punching-reverse drawing-flanging compound die． Furthermore，the related calculation of main parts and the specific working process of two compound dies were introduced in detail，and the 3D design of dies were completed by software Pro/E． After the actual production，the two compound dies can greatly improve the efficiency of production，and the reasonable die structure can ensure size requirements of blank holder part to reduce production cost．

Key words: blank holder; blanking; drawing; flanging; compound die

沖壓是利用壓力機(jī)和模具在常溫下對(duì)板材、帶鋼、管材等型材進(jìn)行加壓，使材料產(chǎn)生分離或者塑性變形，從而使加工工件成形為所要求的形狀和尺寸的過程［1］。隨著近幾年我國經(jīng)濟(jì)和制造業(yè)的飛速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)等向沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合，沖壓模具的設(shè)計(jì)將會(huì)更加的精細(xì)化和規(guī)模化，繼續(xù)占領(lǐng)更大的

收稿日期: 2018 －07 －25; 修訂日期: 2018 －11 －01

基金項(xiàng)目: 國家自然科學(xué)青年基金資助項(xiàng)目 ( 51705125) ; 邯鄲市科技局項(xiàng)目 ( 1721205053 －2)

作者簡介: 馬鵬輝 ( 1985 － ) ，男，博士，講師

E-mail: mph813@ sin. cn

通訊作者: 沈 潔 ( 1985 － ) ，女，碩士，助理研究員

E-mail: shenjie-yhy@ 163. com

市場［2］。

圖 1 所示為某機(jī)電產(chǎn)品上的一種壓延圈，采用 1. 5 mm 厚的 10 冷軋鋼板制成，大批量生產(chǎn)。零件要求表面無劃痕，斷面無毛刺，拉深后沒有明顯的減薄。根據(jù)技術(shù)要求，成形工序涉及落料、拉深、反拉深、沖孔、翻邊。

圖 1 壓延圈零件

Fig. 1 Blank holder part

132 鍛 壓 技 術(shù) 第 43 卷

1 沖壓工藝的分析與確定

1. 1 零件的工藝分析

此次設(shè)計(jì)零件 － 壓延圈的材料為 10 鋼，其塑性和韌性好，易于冷熱加工變形，便于進(jìn)行各種工藝的實(shí)施，應(yīng)用非常廣泛。10 鋼的屈服強(qiáng)度不小于

205 MPa，抗拉強(qiáng)度不小于 335 MPa，伸長率不小于

30% ，抗剪強(qiáng)度在 330 ～380 MPa 之間。

該零件為帶凸緣的斜壁圓形對(duì)稱件，厚度為 1. 5 mm，沒有厚度不變的要求，底部圓角半徑 Ｒ =

3 mm，滿足拉深工藝對(duì)形狀和尺寸的要求，適合拉深成形。零件的所有尺寸均未標(biāo)注公差，采用普通拉深、翻邊即可達(dá)到［3］。

1. 2 沖壓工藝方案的確定

通過零件結(jié)構(gòu)分析可知，成形過程的基本工序有落料、拉深、沖孔、翻邊、反拉深［1，4］。根據(jù)沖壓工序先后順序的不同，設(shè)計(jì) 3 種沖壓方案。方案 ( 1) 為單工序模生產(chǎn)，具體工序?yàn)椋淞?rarr;拉深→ 反拉深→沖孔→翻邊。方案 ( 2) 為復(fù)合模生產(chǎn)，具體工序?yàn)椋淞?+ 拉深→沖孔 + 反拉深 + 翻邊。方案 ( 3) 為級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，具體工序?yàn)椋淞?+ 拉深 + 反拉深 + 沖孔 + 翻邊。

方案 ( 1) 為單工序模具生產(chǎn)，在每一次沖壓過程中完成一道工序，操作相對(duì)簡單、方便，適用于精度低、中大型件的中、小批量生產(chǎn)或大型件的大批量生產(chǎn)。方案 ( 2) 采用復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)，即在每一次沖壓過程中完成兩道或兩道以上工序，采用復(fù)合模可以在一定程度上降低模具的制造成本，并且可以提高制件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。方案 ( 3) 屬于級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，在每一次沖壓過程中，在同一副模具的多個(gè)工位上同時(shí)完成多道工序，此種模具的生產(chǎn)效率很高，模具整體尺寸較大，而且每道工位之間的定位要求非常高。本零件的尺寸比較大，適合單工序模或復(fù)合模生產(chǎn)。通過比較各方案的特點(diǎn)，擬采用方案 ( 2) 來完成壓延圈的加工。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程

2. 1 落料拉深復(fù)合模

2. 1. 1 落料拉深凸、凹模尺寸計(jì)算結(jié)合模具設(shè)計(jì)要求，分別對(duì)落料凸模、凹模進(jìn)行加工。落料尺寸的基本計(jì)算如公式 ( 1) 和公式

( 2) 所示。

DA = ( Dmax － XΔ) 0+δA ( 1)

DT = ( DA － Zmin) 0－δT － ( Dmax － XΔ － Zmin) 0δT ( 2) 式中，DA為落料凹模刃口尺寸，DT 為落料凸模刃口尺寸，Dmax為落料凹模刃口的上極限尺寸，X 為磨損系數(shù)，Δ 為拉深件公差，Zmin 為凸、凹模最小間隙，δT、δA 為落料凸、凹模制造公差。

查文獻(xiàn) ［1］ 得凸、凹模最 小 間 隙 為 Zmin =

0. 132 mm，最大間隙為 Zmax = 0. 18 mm，凸模制造公差的數(shù)據(jù)為 δT = 0. 02 mm，凹模制造公差的數(shù)據(jù)為 δA =0. 02 mm。將以上各數(shù)值代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進(jìn)行校核，經(jīng)計(jì)算，不等式成立。所以，可依照式 ( 1) 和式 ( 2) 確定工作零件刃口參數(shù)，即

DA1 = ( 222 － 0.75 × 0.46) +0.020 mm = 221.655 +0.020 mm，

DT1 =(221.655 －0. 132) 0－0. 02 mm =221. 523 0－0. 02 mm。在拉深時(shí)，拉深凹模和拉深凸模的單邊間隙依照 Z = t = 1. 5 mm 來確定凸凹模制造公差，選取 IT 公差等級(jí)為 12，確定 Δ =0. 4 mm，工件的內(nèi)部尺寸計(jì)算公式如式 ( 3) 和式 ( 4) 所示。

Dp = ( d + 0. 4Δ) 0－δp ( 3) Dd = ( d + 0. 4Δ + 2Z) 0+δd ( 4) 式中，Dp為拉深凸模刃口尺寸; Dd 為拉深凹模刃口尺寸; d 為拉深件內(nèi)徑尺寸; Z 為拉深模單邊間隙。根據(jù)式 ( 3) 和式 ( 4) 計(jì)算，當(dāng)拉深尺寸為

Φ155. 6 mm 時(shí)，Dp = ( 154. 11 + 0. 4 × 0. 4) 0－0. 02 = 154. 270－0. 02 mm，Dd = ( 154. 11 + 0. 4 × 0. 4 + 1. 5 × 2) 0+0. 02 = 157 . 270+0. 02 mm。當(dāng)拉深尺寸為 Φ147. 63 mm 時(shí)，Dp = ( 147. 63 +0. 4 ×0. 4) 0－0. 02 =147. 790－0. 02 mm，

Dd = ( 147. 63 + 0. 4 × 0. 4 + 1. 5 × 2 ) 0+0. 02 =

150. 790+0. 02 mm。

2. 1. 2 模具總體結(jié)構(gòu)的確定圖 2 和圖 3 分別為落料 － 拉深復(fù)合模具總體設(shè)計(jì)的二維和三維裝配圖，采用正裝結(jié)構(gòu)。落料凹模 6 和拉深凸模 22 裝在下模，凸凹模 9 裝在上模。復(fù)合模主要由凸凹模 9、落料凹模 6、拉深凸模 22、彈性卸料裝置 ( 7，8 和 10) 、剛性推件裝置 ( 15，

第 12 期 馬鵬輝等: 壓延圈沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 133

20，23 和 25) 、固 定 板 4、墊 板 ( 3，5 和 11) 、定位零件 ( 2，16) 和緊固零件 ( 13，17 和 24) 等組成，模架選用滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠的中間導(dǎo)柱模架［5］。復(fù)合模具工作過程為，將板料沿送進(jìn)方向送料，然后啟動(dòng)壓力機(jī)，上模部分在壓力機(jī)滑塊的作用下，向下移動(dòng)。凸凹模 9 與板料接觸，與落料凹模接觸完成落料。隨之上模部分繼續(xù)向下移動(dòng)，凸凹模 9 與拉深凸模 22 相互作用對(duì)板料進(jìn)行拉深成形，當(dāng)模具完全閉合之后，完成拉深工序。隨后，模具開模，在彈性卸料裝置

( 卸料板 7、彈簧 8 和卸料螺釘 10) 的作用下，把

圖 2 落料 － 拉深復(fù)合模二維裝配圖

1. 下模座 2、16. 銷釘 3. 下模墊板 4. 凸模固定板 5. 凹模墊板 6. 落料凹模 7. 卸料板 8. 彈簧 9. 凸凹模 10. 卸料螺釘

11. 上模墊板 12. 上模座 13、17、24. 內(nèi)六角螺釘 14. 模柄 15. 打料桿 18. 導(dǎo)套 19. 導(dǎo)柱 20. 推件塊 21. 導(dǎo)料銷

22. 拉深凸模 23. 頂件塊 25. 頂料桿

Fig. 2 Two-dimensional assembly figure of blanking-drawing compound die

板料從凸凹模 9 上卸下。開模過程中，若制件包在拉深凸模 21 上，則利用頂料桿 25 和頂件塊 23 從拉深凸模上頂下; 若卡在凸凹模 9 內(nèi)部，則用打料桿 15 通過推件塊 20 把制件從凸凹模 9 內(nèi)部推下。最后，取出成形后的制件，模具進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

2. 2 沖孔反拉深翻邊復(fù)合模

2. 2. 1 主要零件的設(shè)計(jì)

工作零件包括凸模、凹模和凸凹模。采用分別加工法進(jìn)行加工，沖孔凸、凹模刃口尺寸分別為

Dp = ( d + XΔ ) 0－ δp = ( 63 + 0. 5 × 0. 74 ) 0－0. 02 =

63. 370－0. 02 mm，Dd = ( Dp + Zmin ) 0+ δd = ( 63. 37 +

0. 132) 0+0. 02 =63. 5020+0. 02 mm。

翻邊 凸、凹 模 刃 口 尺 寸 分 別 為 Dp = ( d +

0.4Δ) 0－δp = (119 +0.4 ×0.87) 0－0.02 mm = 119. 3480－0. 02 m