何延輝

（南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 南京 210023）

引言

多工位傳遞模是一種效率較高的模具，其各個工位都有一副獨立的上下模，工序件在各個工位間依靠機械手而不是載體傳遞，廣泛適用于汽車、電子以及儀表等行業(yè)拉深類零件的成形[1-2]。

1 零件工藝分析

圖1為燈罩零件圖，材料為防銹鋁5052，零件壁厚為2 mm，零件底部有1個直徑6 mm和3個直徑3.3 mm的孔，零件表面光滑，不能有毛刺。由零件圖可知，燈罩要經(jīng)過多次拉深、整形、縮口、沖孔、壓毛邊以及壓卷等工序才能成形，沖壓過程容易產(chǎn)生開裂、起皺等缺陷。零件生產(chǎn)批量較大，不宜采用單工序模具和復(fù)合模。綜合考慮本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、沖壓工藝的特點、產(chǎn)品批量較大等因素，本零件適合采用多工位傳遞模進行加工。

圖1 燈罩零件圖（單位：mm）

2 排樣設(shè)計

工序排樣是多工位模具設(shè)計的基礎(chǔ)，它直接決定了模具的結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝分析，設(shè)計了如圖2所示的工序圖，共有10道工序：

圖2 傳遞模排樣圖（單位：mm）

1）拉深，毛坯料選用圓形料，利用Dynaform軟件展開零件，并考慮修邊余量，確定拉深前的毛坯直徑為210 mm。該工序拉深出零件的錐形底部形狀，拉深時材料的變形主要是中心的變薄成型，外緣的材料不向中心流動；

2）反拉深，將上一工序件拉伸至高度為52.58 mm的狀態(tài)，保留部分凸緣，方便后序切邊和去除毛刺；

3）壓內(nèi)形，因零件底部形狀復(fù)雜，需要分步成形，本工序壓出部分內(nèi)形，零件的高度變?yōu)?8.55 mm；

4）切邊，切除多余的廢料；

5）壓毛邊、沖孔，消除上一工位因修邊產(chǎn)生的向下的毛邊，并且沖出底部的1個Φ6和3個Φ3.3通孔。

6）拉深，凸緣材料進一步向中心流動，工序件變?yōu)橹蓖残螤睿?/p>

7）向下壓卷，將零件底部完全成形；

8）、9）、10）縮口工序，因為縮口系數(shù)較小，為防止失穩(wěn)起皺，縮口分3次進行。

3 模具總體結(jié)構(gòu)及各工位子模工作原理

根據(jù)排樣設(shè)計的傳遞?？傮w結(jié)構(gòu)如下頁圖3所示，模具有10個工位，工位之間的步距為260 mm，總長度2 600 mm，寬度610 mm，閉合高度540 mm，整個模具較大，模具上下模座、下托板采用45鋼板，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。各工位子模具由銷釘定位，并用內(nèi)六角螺釘固定在上下模座上。每個工位的子模都有獨立的導(dǎo)向機構(gòu)，模具的穩(wěn)定性和精度較高，拆裝和維修都很方便。下模座均布安裝11個墊塊，增大了模具閉合高度，方便觀察沖壓過程中的漏料情況。工序件在各工位之間采用機械手傳遞，依靠外形和中心孔實現(xiàn)精確定位。

圖3 模具結(jié)構(gòu)圖

第一工位為拉深子模具，毛坯依靠周向均布的三個帶臺階的浮動定位銷50定位。利用壓邊圈1和凹模4將毛坯壓住進行拉伸，防止拉深時起皺。拉深結(jié)束后，依靠托料銷2將工序件頂?shù)奖阌跈C械手抓取的位置，上模裝有頂料銷3，防止上面帶走工件。

第二工位為反向拉深子模具，由機械手將工序件放置于浮動臺階定位銷49的臺階上，模具下行時，壓邊圈5將其壓在凹模上，然后凸模6將工序件沖入凹?？變?nèi)，將其反向拉伸成形。開模時，下頂塊48在氮氣彈簧的作用下，將工序件頂出凹模。為了保證沖壓時先壓住料然后在沖壓，在自由狀態(tài)下，壓邊圈應(yīng)高處凸模底面一定高度。

第三工位為壓內(nèi)形子模具，本工序零件凸緣不需要壓緊，因此在卸料板下安裝了兩個限位塊8，模具下行時，凹模首先接觸卸料板上的限位塊，阻止其繼續(xù)向下，凸模7繼續(xù)向下，壓出底部部分內(nèi)形。開模時，頂塊在氮氣彈簧的作用下，將工序件頂出凹模，卸料板將其從凸模上卸下。

第四工位為切邊子模具，模具下行時，首先由推件塊9將工序件壓在凸凹模44上，然后凹模11的刃口和凸凹模將工序件外緣廢料切下，同時廢料切刀將環(huán)形廢料切斷為四部分，完成卸料。切邊完成后頂桿45將工序件頂出凸凹模。本工序采用將廢料切斷的形式進行卸料，省去了卸料板。

圖4 壓毛邊和沖孔結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

第五工位為壓毛邊和沖孔子模具，模具依靠已經(jīng)拉深出的工序件外形定位，其詳細結(jié)構(gòu)如圖4所示。模具下行時，上模板14上的鑲件首先壓住工序件，然后上模帶動沖孔凸模15繼續(xù)向下進行沖孔，沖孔完成后下模繼續(xù)向下，使上模板和凹模貼死，使工序件邊緣產(chǎn)生塑性變形，消除毛邊。

第六工位為拉深子模具，沖壓時壓塊18和頂塊40首先壓緊工序件，因為頂塊的氮氣彈簧壓力大于推件塊氮氣彈簧壓力，因此，推件塊暫時停止向下運動，氮氣彈簧19首先被壓縮，當(dāng)凸模17接觸到工序件時，推動頂塊40向下，進行拉深。拉伸結(jié)束時，頂塊將工序件頂出，卸料板將其從凸模卸下。

第七工位為壓卷子模具，該工序子模結(jié)構(gòu)與第六工位相似，壓卷需要的壓力由凸模21的端面提供。該工序材料變形過程和模具結(jié)構(gòu)如圖5、6所示。

圖5 壓卷變形圖

圖6 壓卷結(jié)構(gòu)圖

第八、九、十工位為縮口工序，頂塊 35、40、48下彈簧的作用是頂出工件，在縮口過程中其長度不變，因此可采用矩形彈簧，推件塊后的彈簧在縮口過程中不斷被壓縮，因此采用氮氣彈簧，可以提供持續(xù)穩(wěn)定的壓力。

4 模具凸、凹模設(shè)計

凸模、凹模是模具主要的成形零件，直接決定了沖壓制件的形狀和尺寸精度[3]。各工位凸模凹模零件，由4個M8或M10內(nèi)六角螺釘固定在凸?；虬寄９潭ò迳?，零件通孔均用線切割加工，以保證位置精度要求。凸、凹模均采用DC53冷作模具鋼制作，采用真空淬火加深冷熱處理，硬度（HRC）為60～62。其加工工藝過程為粗銑→熱處理→研磨→精銑→線切割。下頁圖7和圖8分別為第五工位的沖孔凸模和第十工位的縮口凹模。其他工位凸凹模要求與此類似，不再畫出。

圖7 沖孔凸模（單位：mm）

圖8 縮口凹模（單位：mm）

5 結(jié)論

模具經(jīng)過調(diào)試，被安裝在JB36-250壓力機上進行沖壓，試模的零件如圖9所示，測量其截面壁厚分布情況，口部材料受到拉深和縮口變形，材料變厚，但是沒有發(fā)生明顯起皺現(xiàn)象，底部材料主要在第一工序發(fā)生拉深變形，材料變薄，經(jīng)測量底部料厚在1.88～1.90 mm，側(cè)壁料厚靠近底部最薄，約1.85 mm，靠近口部最厚，約3.2 mm，產(chǎn)品滿足使用要求。

圖9 制件實物照片