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轉發(fā)自：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) 機械與裝備工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

摘要: 根據壓延圈零件的尺寸、結構和批量要求，分析了零件的沖壓工藝，通過(guò)對各工藝方案進(jìn)行比較，設計了落料 － 拉深和沖孔 － 反拉深 － 翻邊兩套復合模具。

在落料 － 拉深復合模設計中，解決了板料的進(jìn)、出料及模具結構優(yōu)化等問(wèn)題; 在沖孔 － 反拉深 － 翻邊復合模設計中，借助 4 個(gè)擋料桿對落料 － 拉深后的零件進(jìn)行定位，解決了零件在成形過(guò)程中的偏移問(wèn)題。

詳細介紹了兩套復合模具中主要零件的相關(guān)計算及具體工作過(guò)程，并使用 Pro/E 軟件完成了模具的三維設計。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗證，兩套復合模具可大大提高生產(chǎn)效率，其合理的模具結構完全能夠保證壓延圈零件的相關(guān)尺寸要求，節約了制造成本。

關(guān)鍵詞: 壓延圈; 落料; 拉深; 翻邊; 復合模

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

中圖分類(lèi)號: TG385; TG386 文獻標識碼: A 文章編號: 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

沖壓是利用壓力機和模具在常溫下對板材、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(guò)程［1］。

隨著(zhù)近幾年我國經(jīng)濟和制造業(yè)的飛速發(fā)展，以及計算機輔助技術(shù)、信息技術(shù)、現代測控技術(shù)等向沖壓領(lǐng)域的滲透與交叉融合，沖壓模具的設計將會(huì )更加的精細化和規?；?，繼續占領(lǐng)更大的

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

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

作者簡(jiǎn)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(chǎng)［2］。

圖 1 所示為某機電產(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(wú)劃痕，斷面無(wú)毛刺，拉深后沒(méi)有明顯的減薄。根據技術(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

此次設計零件 － 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，應用非常廣泛。10 鋼的屈服強度不小于

205 MPa，抗拉強度不小于 335 MPa，伸長(cháng)率不小于

30% ，抗剪強度在 330 ～380 MPa 之間。

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

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

1. 2 沖壓工藝方案的確定

通過(guò)零件結構分析可知，成形過(guò)程的基本工序有落料、拉深、沖孔、翻邊、反拉深［1，4］。根據沖壓工序先后順序的不同，設計 3 種沖壓方案。方案 ( 1) 為單工序模生產(chǎn)，具體工序為，落料→拉深→ 反拉深→沖孔→翻邊。

方案 ( 2) 為復合模生產(chǎn)，具體工序為，落料 + 拉深→沖孔 + 反拉深 + 翻邊。方案 ( 3) 為級進(jìn)模生產(chǎn)，具體工序為，落料 + 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(guò)程中完成一道工序，操作相對簡(jiǎn)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) 采用復合模進(jìn)行生產(chǎn)，即在每一次沖壓過(guò)程中完成兩道或兩道以上工序，采用復合?？梢栽谝欢ǔ潭壬辖档湍＞叩闹圃斐杀?，并且可以提高制件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

方案 ( 3) 屬于級進(jìn)模生產(chǎn)，在每一次沖壓過(guò)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?；驈秃夏Ｉa(chǎn)。

通過(guò)比較各方案的特點(diǎn)，擬采用方案 ( 2) 來(lái)完成壓延圈的加工。

2 模具結構設計及工作過(guò)程

2. 1 落料拉深復合模

2. 1. 1 落料拉深凸、凹模尺寸計算結合模具設計要求，分別對落料凸模、凹模進(jìn)行加工。落料尺寸的基本計算如公式 ( 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，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 ［1］ 得凸、凹模最 小 間 隙 為 Zmin =

0. 132 mm，最大間隙為 Zmax = 0. 18 mm，凸模制造公差的數據為 δT = 0. 02 mm，凹模制造公差的數據為 δA =0. 02 mm。將以上各數值代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進(jìn)行校核，經(jīng)計算，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，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(lái)確定凸凹模制造公差，選取 IT 公差等級為 12，確定 Δ =0. 4 mm，工件的內部尺寸計算公式如式 ( 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 為拉深件內徑尺寸; Z 為拉深模單邊間隙。根據式 ( 3) 和式 ( 4) 計算，當拉深尺寸為

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 模具總體結構的確定圖 2 和圖 3 分別為落料 － 拉深復合模具總體設計的二維和三維裝配圖，采用正裝結構。落料凹模 6 和拉深凸模 22 裝在下模，凸凹模 9 裝在上模。復合模主要由凸凹模 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計 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、導向準確可靠的中間導柱模架［5］。復合模具工作過(guò)程為，將板料沿送進(jìn)方向送料，然后啟動(dòng)壓力機，上模部分在壓力機滑塊的作用下，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。隨之上模部分繼續向下移動(dòng)，凸凹模 9 與拉深凸模 22 相互作用對板料進(jìn)行拉深成形，當模具完全閉合之后，完成拉深工序。隨后，模具開(kāi)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 － 拉深復合模二維裝配圖

1. 下模座 2、16. 銷(xiāo)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. 內六角螺釘 14. 模柄 15. 打料桿 18. 導套 19. 導柱 20. 推件塊 21. 導料銷(xiāo)

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(kāi)模過(guò)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 內部，則用打料桿 15 通過(guò)推件塊 20 把制件從凸凹模 9 內部推下。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 沖孔反拉深翻邊復合模

2. 2. 1 主要零件的設計

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