轉發自：第 43 卷（juàn） 第 12 期 2018 年（nián） 12 月

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作者：馬鵬輝，沈 潔，張建超，高術振

( 河北工程大學 機械與裝備工程學院，河北 邯鄲 056038)

圖 1 所示為某機電（diàn）產品上的（de）一種壓延圈（quān），采用（yòng） 1. 5 mm 厚的 10 冷軋鋼板製成（chéng），大批量生產（chǎn）。零件（jiàn）要求表麵無劃痕，斷麵無（wú）毛刺，拉深後沒（méi）有明顯的減薄。根據技術要求（qiú），成形工（gōng）序（xù）涉及（jí）落料、拉深、反拉深、衝孔、翻邊。

圖 1 壓延圈（quān）零件

Fig. 1 Blank holder part

132 鍛 壓 技 術（shù） 第 43 卷

1 衝壓（yā）工藝的分析與確定

1. 1 零（líng）件的工藝分析

此次設計零件（jiàn） － 壓延（yán）圈的材料為 10 鋼，其塑性和韌性好，易於冷熱加工變形，便於進（jìn）行（háng）各種工藝的實施（shī），應用非常（cháng）廣泛。10 鋼（gāng）的屈服強度不小於

205 MPa，抗拉強度不小於 335 MPa，伸長率不小於

30% ，抗剪強度在（zài） 330 ～380 MPa 之間。

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

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

1. 2 衝壓工藝方案的（de）確定

通過零件（jiàn）結構（gòu）分析可知，成形過程的基本工（gōng）序有落料、拉深、衝孔、翻邊、反拉深［1，4］。根據衝壓工序先後順序的不同，設計 3 種衝壓方案。方案 ( 1) 為單工序模生產，具體（tǐ）工序為，落料→拉深→ 反拉深→衝孔→翻邊。

方案 ( 2) 為複合模生產，具（jù）體工序為，落料 + 拉（lā）深→衝孔 + 反拉深 + 翻（fān）邊。方案 ( 3) 為級進模（mó）生產，具體工序（xù）為，落（luò）料（liào） + 拉深 + 反拉深 + 衝孔 + 翻邊。

方案 ( 1) 為單工序模具生產，在每一次衝壓過程（chéng）中完成一道工（gōng）序，操（cāo）作相對（duì）簡單、方便，適用於精度低、中大（dà）型件的中、小批量生產或大型件的大批量生產（chǎn）。

方案 ( 2) 采用複合模進行生產，即在每一次衝壓過程中完成兩道或兩道以上工序，采用複合模（mó）可以在一定程度上降低模具（jù）的製造成本，並且可以提高製件的加工質量和生產效率。

方案 ( 3) 屬於（yú）級進模生產，在每一次衝壓過程（chéng）中，在同一副模具（jù）的多個（gè）工位上同時完成多道工序（xù），此種模具的生產效率很高，模具整體（tǐ）尺寸較大，而且每道工位之間的定位要（yào）求非常（cháng）高。

本零件的（de）尺寸比較大，適合單工序模或複合模生產。通過（guò）比較各方（fāng）案的特點，擬采用（yòng）方案 ( 2) 來完成壓延圈的加工。

2 模具結構設計及工作過程

2. 1 落料拉深複合模

2. 1. 1 落料拉深（shēn）凸、凹模尺寸計（jì）算（suàn）結合模具設計要求，分別對落料凸模、凹模進行加工。落料尺寸（cùn）的基本計算如（rú）公式（shì） ( 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（wéi）落（luò）料凸模刃口尺寸，Dmax為落料凹模刃口的（de）上極限尺（chǐ）寸（cùn），X 為磨損係數，Δ 為拉深件公差，Zmin 為（wéi）凸、凹模最小間隙，δT、δA 為落料凸、凹模製造公差。

查文獻 ［1］ 得凸、凹模最 小 間 隙 為 Zmin =

0. 132 mm，最大間隙為（wéi） Zmax = 0. 18 mm，凸模製（zhì）造公差的數據為 δT = 0. 02 mm，凹（āo）模製造公差的數（shù）據為 δA =0. 02 mm。將（jiāng）以上各數值代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進行校核，經計算，不（bú）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（jí）

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，拉深凹模和拉深（shēn）凸模的單邊間（jiān）隙依照 Z = t = 1. 5 mm 來（lái）確定凸（tū）凹（āo）模製（zhì）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（tū）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，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，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（gòu）的確（què）定圖 2 和圖 3 分別為落料 － 拉（lā）深複合模具總體設計的二維（wéi）和三維裝配圖，采用正裝結構。落料（liào）凹模（mó） 6 和拉深（shēn）凸模 22 裝（zhuāng）在下模（mó），凸凹模 9 裝在上模。複合模主要由凸凹模 9、落（luò）料凹模（mó） 6、拉（lā）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（yán）圈衝壓工藝與模具設計 133

20，23 和（hé） 25) 、固 定 板 4、墊 板 ( 3，5 和 11) 、定位零件（jiàn） ( 2，16) 和緊固（gù）零（líng）件 ( 13，17 和 24) 等組成，模架選用滑動平穩、導向準確可靠的中（zhōng）間導柱模架［5］。

複合模具（jù）工（gōng）作過程為（wéi），將板料沿送（sòng）進方向送料，然後啟動（dòng）壓力機，上模部分在壓力機滑塊的作用下，向下移動。凸（tū）凹模 9 與（yǔ）板料接觸，與落料凹模接觸（chù）完成落料。

隨之上模部分繼續向下（xià）移動，凸凹模 9 與拉深凸模 22 相互作用對板料進行拉深成形，當模具完全閉合之後，完成拉深工序。隨後，模具開模，在彈性卸料裝置

( 卸料板（bǎn） 7、彈簧 8 和（hé）卸（xiè）料螺釘 10) 的作（zuò）用下，把

圖（tú） 2 落料 － 拉深複合模二維裝配圖

1. 下模座 2、16. 銷（xiāo）釘 3. 下模墊板 4. 凸模固定（dìng）板 5. 凹模墊板 6. 落料凹模 7. 卸料板 8. 彈（dàn）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（liào）杆 18. 導套 19. 導柱（zhù） 20. 推件塊 21. 導料銷

22. 拉（lā）深凸（tū）模 23. 頂件塊 25. 頂料杆

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

板料從凸凹模 9 上卸下（xià）。開模過程中，若製件包在拉深凸模 21 上，則利用頂料杆 25 和頂件塊 23 從拉深凸模上頂下; 若卡在凸凹模 9 內部，則用打料杆（gǎn） 15 通過推件塊 20 把（bǎ）製件從（cóng）凸凹（āo）模 9 內部推下。最後，取出成形後的製件，模具進入下一個工作循環。

2. 2 衝孔反拉深翻邊複合模（mó）

2. 2. 1 主要零件（jiàn）的設計

工作零件包括凸模、凹模和凸凹（āo）模。采用分別加工法進行加工，衝孔凸、凹（āo）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（fān）邊 凸（tū）、凹 模 刃 口 尺 寸（cùn） 分 別 為 Dp = ( d +

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

Dd = ( Dp + Z) 0+δd = (119. 348 + 3) 0+0. 02 mm =

134 鍛 壓 技 術 第 43 卷

圖 3 落料拉深複合模（mó）三維裝配圖

Fig. 3 Three-dimensional assembly figure of blanking － drawing compound die

122. 3480+0. 02 mm。

2. 2. 2 模具總體結構的確定（dìng）

圖（tú） 3 和圖（tú） 4 分別（bié）為衝孔 － 反拉深 － 翻邊複合模具總體設計的二維和三維裝配圖。衝孔凸模 13 和凸凹模 18 裝在上模，拉深凹模 4 和凸凹模 20 裝在下模。

複合模主要由衝孔凸模 13、凸凹模 18、拉深凹模 4、彈性（xìng）卸料裝置 ( 5，6 和（hé） 8) 、彈性推件裝置 ( 21，22 和 23) 、固定板 7、墊板 ( 3，9) 、定（dìng）位零件 ( 2，14) 和緊固零件 ( 11，15，23 和 24) 等組成，模架選用滑動平穩、導向準確可靠的中間導柱模架。

複合模具（jù）工作過程為，將上一套模具生產的製（zhì）件放在下（xià）模部分，以擋料杆 19 進（jìn）行定位，然後開動壓力機，上模部分在壓力機滑塊的作用下，向（xiàng）下移動，衝孔凸模 13 和凸凹模 20 與板料接觸（chù）完成衝孔工序，隨後壓力機滑塊繼續向下移動（dòng），凸凹模 18 與拉深凹模 4 和凸凹模 20 相互作用，當模具完全閉合時，完成反拉深和翻邊工序。

然後，模具進行（háng）開模（mó），在彈性卸料裝置 ( 卸料板 5、彈簧 6 和卸料螺

圖 4 衝孔 － 反拉深 － 翻邊複合模二維裝配圖

1. 下模座 2、14. 銷釘 3. 下模墊板 4. 拉深凹模 5. 卸料板（bǎn） 6. 彈簧 7. 凸（tū）模固定板 8. 卸料（liào）螺釘 9. 上模墊板 10. 上模座 11、15、23、24. 內六角螺釘 12. 模柄 13. 衝（chōng）孔凸模 16. 導套 17. 導柱 18. 凸凹模 19. 擋料杆

20. 凸凹模 21. 頂料杆 22. 彈簧（huáng）

Fig. 4 Two-dimensional assembly figure of punching-reverse drawing － flanging compound die

第（dì） 12 期 馬鵬輝等: 壓延圈衝壓工藝與模具設計 135

釘 8) 的作用（yòng）下，把製件從（cóng）凸凹（āo）模 18 上卸下，若（ruò）製 使模具結構更直觀、可靠。最後，經過試模驗證（zhèng），件卡在下（xià）模部分，則依靠頂料杆 21 和彈簧（huáng） 22 把製 加工出的壓（yā）延圈（quān）零件完全滿足相關要求，衝壓工藝件（jiàn）頂出。最後，取出成形後的製件，模具進入下一 合理，易（yì）於操作，可（kě）為同類（lèi）型零（líng）件的加工（gōng）提供借鑒。

個工作循環。

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圖 5 衝孔 － 反拉深 － 翻邊複合模三維（wéi）裝配圖

Fig. 5 Three-dimensional assembly figure of punching-reverse drawing － flanging compound die

3 結語

本文根據壓延圈零件的尺寸、結構和批量要求，對其衝壓工藝性和工藝方案進行分析，設計了落料 － 拉深和衝孔（kǒng） － 反拉深 － 翻邊（biān）兩套複合模具。繪製出兩套複合模具的二維裝配圖和主要零件圖，並使用Pro / E軟件完成了兩套複合模具的三維設計， ［3］

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