姜 冰

（吉林工程職業(yè)學(xué)院 機電工程分院，吉林 四平 136001）

1548K聯(lián)合收割機軸承蓋拉深模具設(shè)計

姜 冰

（吉林工程職業(yè)學(xué)院 機電工程分院，吉林 四平 136001）

文章介紹一種聯(lián)合收割機軸承蓋的結(jié)構(gòu)、成形工藝、二次拉深模具及工作原理，對該零件在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的邊緣褶皺、側(cè)壁拉裂問題分析后提出了解決的辦法。改進結(jié)果表明，提高農(nóng)用機械零件生產(chǎn)的質(zhì)量和精度，廢品率大大降低。

聯(lián)合收割機軸承蓋；拉深；模具設(shè)計

圖1 軸承蓋零件圖

圖1為四平市某企業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)合收割機的軸承蓋，在生產(chǎn)中的批量較大，對表面質(zhì)量也有較高要求，工藝要求其側(cè)壁無印痕，凸緣無起皺現(xiàn)象出現(xiàn)。軸承蓋采用厚度為2mm的碳鋼材料，經(jīng)過落料、校平、拉深、修邊、沖孔等一系列工藝將圓形毛坯加工成型，在以上工序中，拉深工藝最為重要，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。在生產(chǎn)初期的拉深過程中，由于材料出現(xiàn)頸縮斷裂，產(chǎn)生起皺，合格率很低，僅為73.2%，不僅造成了浪費材料引起的高成本，而且對生產(chǎn)秩序也產(chǎn)生不良影響。使得產(chǎn)品組對和部件密封性受到嚴重影響。因此，提高該零件的生產(chǎn)質(zhì)量是一個亟待解決的重要問題。

1 零件的成形工藝

該軸承蓋是帶凸緣的錐形拉深件，并且在凸緣上均布3個小孔。在確定毛坯直徑D時加有修邊余量，成形后要切邊，因此所需工序有落料、拉深、沖孔、切邊等工序。

（2）工藝方案。此軸承蓋成形的方案：落料、首次拉深復(fù)合——第二次拉深——沖孔、切邊復(fù)合。該工序有所集中，需用三套模具，模具結(jié)構(gòu)較典型，制造、操作方便，定位精度能保證制件要求，能滿足生產(chǎn)批量要求，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量和模具結(jié)構(gòu)的合理性。

2 模具結(jié)構(gòu)及工作原理

（1）軸承蓋落料、首次拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理。如圖2所示，模具結(jié)構(gòu)以橡膠板作為拉深件彈性卸料裝置，并兼有壓邊圈的作用。結(jié)構(gòu)中采用廢料切刀，其作用是將廢料切開，以便于工藝廢料與落料凸模分離，省去對條料的卸料裝置。上模設(shè)計推件裝置。如圖2所示，該復(fù)合模工作過程：首先由落料拉深凸凹模8與落料凹模13對條料進行沖裁，完成落料。為了保證先落料再拉深，拉深凸模9的上平面比落料凹模13的上平面低1 mm.。接著由落料拉深的凸凹模8與拉深凸模9對已經(jīng)落下的坯料進行拉深，由壓邊圈進行壓邊。在拉深即將結(jié)束前，廢料切刀將廢料切開，條料從落料拉深的凸凹模8上自動卸下。上模上行，拉深件在壓邊圈10的作用下，將拉深件往上推出，并跟隨著落料拉深的凸凹模8一起上行，接著由裝在上模中的推件塊7將拉深件推下，沖壓完成。

圖2 落料、首次拉深復(fù)合模

（2）軸承蓋二次錐形拉深模結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理。為了得到平整的凸緣和底面，此模具仍然采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，兼有壓邊圈的作用；同時上模采用推件裝置，兼有壓料作用。使毛坯拉深過程中始終處于在一個穩(wěn)定的壓力之下。錐形拉深結(jié)束直接校形。如圖3所示。

（3）工作零件設(shè)計。①落料凹模。凹模輪廓尺寸為Φ200mm，結(jié)構(gòu)如圖 4所示。技術(shù)要求：材料：CrWMn；熱處理：58～62HRC。②落料拉深凸凹模。采用整體式落料拉深凸凹模，安排落料拉深凸凹模在模架上的位置時，將落料拉深凸凹模中心與模柄中心重合。采用臺階加固定板固定，與固定板之間配合選用 H8/m7，結(jié)構(gòu)如圖5所示。技術(shù)要求:材料：CrWMn；熱處理：60～62HRC。③首次拉深凸模。采用整體式安排拉深凸模在模架上的位置時，將凸模中心與模柄中心重合采用臺階加固定板固定，與固定板之間配合選用H8/m7，結(jié)構(gòu)如圖6所示。技術(shù)要求:材料：CrWMn;熱處理：60～62HRC

圖3 錐形拉深模與制件

圖4 落料凹模

圖5 落料拉深凸凹模

圖6 首次拉深凸模

（4）二次錐形拉深凸模。整體式結(jié)構(gòu),臺階加固定板固定與固定板之間配合選用H8/m7，如圖7所示。技術(shù)要求：材料：CrWMn；內(nèi)尺寸按GB1800—79 IT9精度制造；熱處理：56～60HRC

（5）二次錐形拉深凹模。整體式構(gòu)，臺階加固定板固定與固定板之間配合選用H8/m7，如圖8所示。技術(shù)要求:材料：CrWMn；（）內(nèi)尺寸按凸模相應(yīng)尺寸配制，保證單面間隙2.0mm；熱處理：56～60HR

圖7 錐形拉深凸模

圖8 錐形拉深凹模

3 設(shè)計中注意的問題

（1）一次拉深有些時候無法滿足成形要求時，工件就已經(jīng)被拉裂或者出現(xiàn)褶皺，這種情況在錐形件拉深加工時更易出現(xiàn)，這時就要分多次逐步對工件進行拉深從而保證工件質(zhì)量。

（2）要選擇適合的拉深方案。在生產(chǎn)前筆者也考慮了以另外3個方案：①落料——首次拉深—第二次拉深——沖孔——切邊。②落料、首次拉深復(fù)合——第二次拉深、沖孔復(fù)合——切邊。③落料、首次拉深復(fù)合——第二次拉深、沖孔、切邊復(fù)合。

方案①的優(yōu)點是模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，壽命長，操作方便；缺點是工序分散，需要五套模具，生產(chǎn)率低。方案②也需用三套模具，但第二次拉深與沖孔復(fù)合時，由于采用正拉深，沖孔凸模伸出太長，安全穩(wěn)定性欠佳，模具結(jié)構(gòu)較方案②復(fù)雜。方案③工序集中程度較高，生產(chǎn)率高，只需兩套模具，但第二次拉深、沖孔、切邊復(fù)合的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大，沖孔凸模安全穩(wěn)定性欠佳，模具制造要求高，這又不符合農(nóng)機零件生產(chǎn)的中的低成本特點。

（3）為了得到平整的凸緣和底面，模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，使條料在落料、拉深過程中始終處于在一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善毛坯的變形穩(wěn)定性，避免材料在切向應(yīng)力作用下起皺。落料、頂件采用橡膠作為彈性元件。按沖裁模其零件設(shè)計中的橡膠設(shè)計來確定。

橡膠的自由高度為：

H自由=（3.5～4）H工作

H工作=19mm+5mm+1mm=25mm

H自由=（3.5～4）×25mm=87.5～100mm，取 H自由=95mm。

橡膠的裝配高度為：

H=（0.85～0.9）H自由=（0.85～0.9）×95+80.75～85.5mm，取H=83mm。

4 結(jié)語

本套模具已在生產(chǎn)中得到實際應(yīng)用，該設(shè)計方案很大程度避免了起皺拉裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，達到了92.9%的高合格率，大大提高了成形質(zhì)量。該零件的成型工藝在達到設(shè)計圖紙上的技術(shù)要求的基礎(chǔ)上保證了組裝工作的順利進行，適合于粗狂型農(nóng)機零件的生產(chǎn)。為農(nóng)用機械產(chǎn)品中的圓錐形零件拉深成形中模具設(shè)計、工藝參數(shù)制定提供了實踐依據(jù)。

［1］楊關(guān)全，匡余華.冷沖壓工藝與模具設(shè)計2版［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2009.

姜冰（1982-），女，吉林四平人，工程碩士，主要研究方向：機械制造工藝、方法。