轉發自：第 43 卷 第 12 期（qī） 2018 年 12 月

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

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作（zuò）者（zhě）：馬鵬輝，沈 潔，張建超，高術振（zhèn）

( 河北工程大學 機械與裝備（bèi）工程學院，河北 邯鄲 056038)

摘要: 根據壓延圈零件的尺寸、結構和批量要求，分析了零件的衝壓工藝，通過對各工藝方案進行（háng）比較，設計了落料 － 拉深和衝孔 － 反拉深 － 翻（fān）邊兩套複（fù）合（hé）模具。在落（luò）料 － 拉深複合模設（shè）計中（zhōng），解決了板料的進、出料及模具結構優化等（děng）問題; 在衝孔 － 反拉深 － 翻邊複合模設計中，借助（zhù） 4 個擋料杆對落料 － 拉深後的零件（jiàn）進行定位（wèi），解決了（le）零件在成形過程中的偏（piān）移問題（tí）。詳細介紹了兩套（tào）複合模具中主要零件的相關計算及具體工作過程，並使用 Pro/E 軟件完成了模具的三維設（shè）計。經實際生產驗證，兩套複合模（mó）具可大大（dà）提高生（shēng）產效率（lǜ），其（qí）合（hé）理的模具結構完全能夠保證壓（yā）延圈零件（jiàn）的相關（guān）尺寸要求，節約了製造成（chéng）本。關鍵詞: 壓延圈; 落料; 拉深; 翻邊; 複合模

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

中圖分類號: TG385; TG386 文獻標（biāo）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

衝壓是利用（yòng）壓力機和模（mó）具在常溫下對板材、帶鋼、管材等型材進行加壓，使材料產生分離或者塑性變形，從而使加工工件成形（xíng）為所要求的形狀和尺（chǐ）寸的過程［1］。隨著近幾年我國（guó）經濟和製（zhì）造業的飛速發展，以及（jí）計算機輔助技術、信息技術、現（xiàn）代（dài）測控技術等向衝壓領域的滲透與交叉融合，衝壓（yā）模具的設計將（jiāng）會更加的精細化和規模（mó）化，繼續占領更大的

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

基金項目: 國家自然科學青年基金資助項目 ( 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（tōng）訊作者: 沈 潔 ( 1985 － ) ，女，碩士，助理研（yán）究員

E-mail: shenjie-yhy@ 163. com

市場［2］。

圖 1 所示為某機電產品上的一種壓延圈，采用 1. 5 mm 厚的 10 冷軋鋼板製成，大批量生產。零件要求表麵無劃痕，斷麵無毛刺，拉深後沒有明顯的減薄（báo）。根據技術要（yào）求，成形工序涉及落（luò）料、拉深、反拉深、衝孔、翻（fān）邊。

圖 1 壓延圈零件

Fig. 1 Blank holder part

132 鍛 壓（yā） 技 術 第 43 卷

1 衝壓（yā）工藝的分析與確定

1. 1 零（líng）件的工藝（yì）分析

此次設計零件 － 壓延圈的材料為（wéi） 10 鋼，其塑性和（hé）韌性好，易於冷熱加工變形（xíng），便於進行各種（zhǒng）工藝的實施，應用非常廣泛。10 鋼的屈服強度不（bú）小於

205 MPa，抗拉強度不小於 335 MPa，伸長率不小於

30% ，抗（kàng）剪強（qiáng）度在 330 ～380 MPa 之間。

該零（líng）件為帶凸緣的（de）斜壁圓（yuán）形對稱件，厚度為 1. 5 mm，沒有厚度不變的要求（qiú），底部圓角半徑（jìng） Ｒ =

3 mm，滿（mǎn）足拉深工藝對形狀（zhuàng）和（hé）尺（chǐ）寸的要求，適合（hé）拉深成形。零件的所有尺寸均未（wèi）標注公（gōng）差，采用普通拉深（shēn）、翻邊即可達（dá）到［3］。

1. 2 衝壓工藝（yì）方案（àn）的確定

通過零件結構分（fèn）析可知，成形過程的（de）基本工序有落料、拉深（shēn）、衝孔、翻邊、反拉深［1，4］。根據衝壓工序先後（hòu）順序的不同，設計 3 種衝壓方案。方案 ( 1) 為單工（gōng）序模生產（chǎn），具體工序為（wéi），落料→拉深→ 反拉深→衝孔（kǒng）→翻邊。方案 ( 2) 為複合模生產，具體（tǐ）工序為，落料 + 拉深→衝孔 + 反（fǎn）拉深 + 翻邊。方案 ( 3) 為級進模（mó）生產，具（jù）體工序為，落料 + 拉深 + 反拉深 + 衝孔 + 翻邊。

方案 ( 1) 為單工（gōng）序模具（jù）生（shēng）產，在每（měi）一次衝（chōng）壓過程中完成一道工序，操作相對簡單、方（fāng）便，適（shì）用於精度低、中大型件的中、小批量生（shēng）產或大型件（jiàn）的大批（pī）量生產。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（liǎng）道或（huò）兩道以上工序（xù），采（cǎi）用複合模可以在一定程度上（shàng）降低模具的製造成本，並且可以（yǐ）提高（gāo）製件（jiàn）的加工質量和生產效率。方案 ( 3) 屬於級進模生產（chǎn），在每一次衝壓過程中，在同一副模具的多個工位上同時完成（chéng）多道工序，此種模具的生產效率很高，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（hé）單工序模或（huò）複合模生產。通過比（bǐ）較各方案的（de）特點，擬采用方案 ( 2) 來完成壓延圈的加工。

2 模（mó）具結構設（shè）計及工作過程

2. 1 落料拉深複合模

2. 1. 1 落料（liào）拉深凸（tū）、凹模尺寸計算結合模具設計要求，分別對落料凸模、凹模進行加工。落料尺寸的基本計算如公（gōng）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（shì）中，DA為（wéi）落料凹模（mó）刃口尺寸，DT 為落料凸模刃口尺寸，Dmax為落料凹模刃口的上（shàng）極限尺寸，X 為磨損係數，Δ 為拉深件公差，Zmin 為（wéi）凸、凹（āo）模最小間隙，δT、δA 為落料凸、凹模製造公差。

查文（wén）獻 ［1］ 得凸、凹模最 小 間 隙 為 Zmin =

0. 132 mm，最大間隙（xì）為 Zmax = 0. 18 mm，凸模製造公差的數據（jù）為（wéi） δT = 0. 02 mm，凹模（mó）製造公差的數（shù）據為 δA =0. 02 mm。將以上各數值（zhí）代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進行校（xiào）核，經（jīng）計算，不等式成立（lì）。所以，可依照式 ( 1) 和（hé）式 ( 2) 確定工作零件刃口（kǒu）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，拉（lā）深（shēn）凹模和拉深凸模的單邊（biān）間隙依照 Z = t = 1. 5 mm 來確定凸凹模製造（zào）公差，選取（qǔ） IT 公差等級為 12，確定 Δ =0. 4 mm，工（gōng）件（jiàn）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（zhōng），Dp為拉（lā）深凸模刃（rèn）口尺寸（cùn）; Dd 為拉深凹模刃口尺（chǐ）寸（cùn）; d 為拉深件內（nèi）徑尺寸; Z 為拉深模單（dān）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，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（zǒng）體結構（gòu）的確定圖 2 和圖 3 分別為落料 － 拉深複合（hé）模具總體設計的二維和（hé）三維裝配圖，采用正裝（zhuāng）結（jié）構。落料凹模 6 和拉（lā）深凸模 22 裝在下模，凸（tū）凹模 9 裝在上模。複合模主要由（yóu）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（yā）延圈衝壓工藝與模具設計 133

20，23 和 25) 、固 定 板 4、墊 板（bǎn） ( 3，5 和 11) 、定位零件 ( 2，16) 和緊固零件 ( 13，17 和 24) 等組成，模（mó）架選用滑動平穩、導向準（zhǔn）確可靠的中（zhōng）間導柱模架［5］。複合模具工作過程為（wéi），將板料沿送進方向（xiàng）送料，然後（hòu）啟動壓力機，上模部（bù）分在壓力機滑塊的作用下，向下移動。凸凹（āo）模 9 與（yǔ）板料接觸，與落料凹模接觸完成（chéng）落（luò）料。隨之上模部分繼續向（xiàng）下（xià）移動，凸凹模 9 與拉深（shēn）凸模 22 相互作用（yòng）對板料進行拉深成形，當模具完全閉合之後，完成拉深工序（xù）。隨後，模具開模，在彈性（xìng）卸料裝置

( 卸（xiè）料板（bǎn） 7、彈簧 8 和卸料螺釘 10) 的作用（yòng）下，把

圖（tú） 2 落料 － 拉深複合模二維裝配圖

1. 下模座 2、16. 銷釘 3. 下模墊板 4. 凸模（mó）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（liào）螺（luó）釘

11. 上模墊板（bǎn） 12. 上模座（zuò） 13、17、24. 內六角螺釘 14. 模柄 15. 打料杆 18. 導套 19. 導柱 20. 推件塊 21. 導（dǎo）料（liào）銷

22. 拉深（shēn）凸模 23. 頂件塊 25. 頂料杆

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

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

2. 2 衝孔反拉深（shēn）翻（fān）邊複合模

2. 2. 1 主要零件的設計（jì）

工作零件包括凸模、凹模和凸（tū）凹模。采用分別加工（gōng）法進行加工，衝孔（kǒng）凸、凹模刃口尺寸分別（bié）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（āo） 模 刃 口 尺 寸 分 別 為 Dp = ( d +