黎佳妮

摘 要：介紹加工端蓋制件的落料、沖孔、拉深的倒裝復合模，這復合模在壓力機的一次行程中，在同一位置上同時完成這三個工序的沖模。因此如何合理地布置落料凸、凹模，沖孔凸、凹模，凸凹模是其要解決的重要問題。在復合模的結構設計和工作原理分析之后再進行工藝設計，繪制裝配圖和工作零件圖及編寫工藝卡片等。

關鍵詞：落料；拉深；復合工藝分析

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.34.092

1 前言

隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視，模具制造正由過去依靠人工勞動代替手工技巧及采用傳統(tǒng)機械加工設備的行業(yè)轉變?yōu)榧夹g密集型行業(yè)，從過去單一的機械加工時代轉變成電加、工機械加工和其他一些特種加工相互結合的時代。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具生產(chǎn)成本，提高模具加工質(zhì)量、縮短加工和制造周期。

2 沖裁變形機理

沖裁過程是在一瞬間就要完成的，為了保證沖裁件的質(zhì)量，在研制沖裁的變形機理時，就需要根據(jù)分析沖裁時板料分離的具體過程。一般情況模具間隙正常時這個過程可分為三個階段。

第一階段，塑性變形階段（圖1a）。

當凸模剛開始接觸板料時，下壓凸模與凹模刃口周圍的板料時，一般會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，當板料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸、彎曲等比較復雜的變形時。板料會有一點擠入凹模洞口的情況，這時，凸模下的材料會發(fā)生彎曲，凹模上的材料也會出現(xiàn)上翹情況。當間隙愈大時，彎曲和上翹就會越嚴重，隨著凸模一直壓入到材料內(nèi)的應力超過彈性極限。

第二階段，彈性變形階段（圖1b）。

當凸模繼續(xù)給予壓力，板料內(nèi)的應力達到屈服的極限點時，凸模與板料、凹模的接觸地方產(chǎn)生塑性剪切變形。凸模進入板料，板料擠進凹模的洞口，在板料在剪切面的邊緣，但由于彎曲、拉深等作用照成塌角，同時由于塑性剪切應力的變形，在切斷面上形成一小段明亮且與板面垂直的切斷面。纖維組織發(fā)生很大的彎曲和拉深變形。隨著凸模的繼續(xù)下壓，應力繼續(xù)不斷增加，直到分離變形區(qū)的應力達到抗剪切的最大應力，塑性變形階段結束。

第三階段，剪裂階段（圖1c、d、e）。

當板料的應力能夠增加到抗剪強度后，凸模繼續(xù)向下施壓，凸模與板料和凹模的刃口接觸處將會產(chǎn)生裂紋。隨著凸模下壓的力，裂紋才會漸漸擴大并向材料內(nèi)延長。當上、下裂紋發(fā)生重合時，板料才能被分離。凸模繼續(xù)下壓，將已分離的材料克服摩擦阻力從板料中推出，完成整個沖裁過程。

三種變形階段如圖1所示。

3 拉深變形機理

將平面板料變成不同開口空心件的沖壓過程稱拉深變形。

在拉深變形的整過過程中，毛坯最中間的部分成為筒狀件的底部，基本是不會發(fā)生變形，是不變形區(qū)域。毛坯的凸緣部分是主要變形區(qū)域。拉深變形過程實質(zhì)上是把毛坯的凸緣部分材料漸漸移到筒壁部分的過程。在轉移過程當中，凸緣部分材料由于拉深力的作用力，在徑向發(fā)生拉應力，有由于凸緣部分材料相互之間的擠壓，在切向發(fā)生壓應力，在徑向拉應力和切向壓應力的共同作用下，凸緣部分材料產(chǎn)生塑性變形。

4 端蓋設計工作原理

4.1 模具圖倒裝復合模具

如圖2所示。

4.2 工作原理

如圖3所示。

裝在上模部分的有下料凹模20、沖孔凸模5、推桿14和推件器17組成了剛性推件系統(tǒng)，通過沖孔凸模固定板18、墊板8、下料凹模固定板6用螺釘和固定銷與上模座9固定在一起；分別裝在下模部分的凸凹模27、落料凸模29是把凸凹模固定板24與下模座1固定在一起。當 上、下模座采用導柱22、導套19導向，導柱布置在后面。沖斷后，為了完成裝夾和卸載，在上模部分裝有拉桿14、頂板15，在下模部分裝有由卸載板4、卸載螺釘25和橡膠23組成的有彈性卸載系統(tǒng)和由沖孔凹模2和彈簧28組成的彈性推拉件系統(tǒng)。 當沖斷時，將條料平放在卸料板4上，并且有三個擋料銷3限制了其位移。上模下行時，落料凹模20僅與條料接觸，由落料凹模固定板6將卸料板4壓下，當橡膠23被壓縮到極限狀態(tài)時，由凹模20刃口與落料凸模29間隙沖裁完成落料過程；上模繼續(xù)下行，沖孔凹模2下的彈簧28為壓緊狀態(tài)，沖孔凹模和凸凹模27的上表面形成一光滑平面，上模的沖孔凸模5也進入沖孔凹模2孔中，完成沖孔過程，沖下的廢料由沖孔凹模2的內(nèi)孔、彈簧28、下模座1排出模具；同時，落料凹模20的兩底面與凸凹模27的肩臺相接觸，則完成了拉深成型的過程。

5 工藝分析和方案的確定

當產(chǎn)品包括下料、沖孔、拉深三個工序，可以通過以下三個方案來確定：

（1）先下料、然后沖孔、最后在拉深，采用單步工序模的方式生產(chǎn)。

（2）先下料、在沖孔、然后采用拉深復合沖壓方式， 采用復合模的方式生產(chǎn)。

（3）先下料、沖孔、拉深并不斷的沖壓，采用連續(xù)不間斷模的方生產(chǎn)。

方案1結構過于簡單，只需要兩道工序，兩副不同模具，繼而生產(chǎn)效率低，很難滿足該制件的生產(chǎn)量要求；方案2只需一副模具，沖壓件的尺寸精度和形位精度很容易保證，減少了整個工序步數(shù)，生產(chǎn)率也提高了，盡管它結構比方案1繁瑣，但由于該制件的幾何形狀簡單、勻稱，加工并不困難；方案3也只需一副模具，生產(chǎn)率也高，但為保證沖壓的形位精確度，需要在模具上設置導正銷導正，從而加大了模具制造和安裝復合模復雜程度。

通過以上三種方案的比較與分析，該制件的沖壓生產(chǎn)方案采用2比較合適些。

6 模具總體設計與選擇

模具零件的不同作用可分為兩大類。

6.1 工藝零件

這類零件直接參與完成沖壓工藝過程并和坯料直接發(fā)生作用。endprint

落料凸模、凹模：為自制零件，材料為Cr12MoV，淬火硬度達60～64HRC，落料凹模工作部分Ra=0.8～0.4μm，固定部分Ra=3.2～6.3μm。

沖孔凸模、凹模：為標準零件，材料為T10A和Cr12MoV，淬火硬度56～60HRC， 尾部回火40～50HRC，凸模工作部分的表面粗糙度為Ra=0.8～0.4μm，固定部分為 Ra=1.6～0.8μm。

凸凹模：為自制零件，材料為9Mn2V，淬火硬度達60～64HRC，工作部分表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm，固定部分Ra=3.2～1.6μm，凸凹?；境叽缗c落料凹模，沖孔凸模配制。

6.2 結構零件

標準模架選擇：模架由上模座、下模座、導柱、導套四部分組成。它是不斷沖模重要零件的載體，模具所有零件都固定在它的上面，并能承受擠壓過程的所有載荷。當中上模座、下模座分別與沖壓設備上的滑動塊和工作臺固定，上模座、下模座之間準確位置，可有導柱、導套的導向來完成。后側導柱模架，其特點是導柱、導套要分別裝在上模座、下模座后側的兩個方向，凹模面積是導套前的有作用區(qū)域，可用于沖壓較寬條料，且能用邊角料送料及操作方便。由于導柱、導套裝在一側，會因偏心載荷產(chǎn)生力矩，上模座在導柱上的運動不夠平穩(wěn)，用途是可縱、橫向送料，主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具。執(zhí)行國標為GB/T2851.3-1990。

7 結束語

綜上所述，本文設計為端蓋設計選用滑動導向模架，可用于沖壓較寬條料，且能用邊角料送料及操作方便。但是間隙卻是其中一個最主要因素，布置下料凸、凹模，沖孔凸、凹模，凸凹模是其要解決的重要問題，對多種方案進行分析和確定給出合理的解決方案。為了減少加工工序、減小沖裁力，簡化模具結構，提高了模具的壽命。該設計對其它同類復合膜設計都具有一定的參考價值。

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