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转发自：模具技术２０１９．Ｎｏ．３ ３５

文章编号：１００１－４９３４（２０１９）０３－００３５－０４

作者：罗　楠

（陕西国防工业职业技术学院　数控工程学院，陕西　西安　７１０３００）

由于板料本身存在金属结构组织、模具间隙、润滑等的不均匀，会引起油挡零件拉深后边缘不齐，需后续修边。

由于此零件精度要求较低，所以不考虑增加修边余量。

根据久里金法则计算，将零件中性层部分母线分为７段，如图３所示。得到各段长度及各段形心到旋转轴的距离Ｒｘｉ如表１所示，油挡零件表面积Ｆ０ 计算如式（１）所示。

图３　中性层母线划分示意

Ｆ０ ＝∑ｉ(ｎ)＝１ｌｉＲｘｉ （１）

∑ｉ(ｎ)＝１ｌｉＲｘｉ＝ｌ１Ｒｘ１＋ｌ２Ｒｘ２＋…＋ｌ７Ｒｘ７式中：ｌｉ———中性层各部分母线长，ｍｍ；

Ｒｘｉ———中性层各段形心到旋转轴的距离，

ｍｍ；

表１　中性层各部分母线及其形心尺寸 ｍｍ

中性层各段 ｌ１ ｌ２ ｌ３ ｌ４ ｌ５ ｌ６ ｌ７

母线ｌｉ ６．００　 ２．３６　 ２．５０　 ２．３６　 ５．５０　 ３．１４　 １５．５０

形心Ｒｘｉ ２３．００　 １９．５０　 １９．２５　 ２２．００　 １５．５０　 １６．７７　 ７．２５

Ｆ０———油挡零件表面积，ｍｍ２。

　　经计算，Ｆ０＝５３４．３５ｍｍ２，代入式（２），

Ｄ＝槡８Ｆ０ （２）式中：Ｄ———坯料直径，ｍｍ；

经计算，Ｄ≈６６ｍｍ，取毛坯尺寸为６９ｍｍ。

２．２　确定拉深次数

根据零件形状，采用正、反拉深的方法，反拉深能够增大坯料被拉入凹模的摩擦阻力，可以解决零件口部起皱的问题。零件的相对厚度为（ｔ／Ｄ）×１００＝１．４，正拉深和反拉深时的相对直径值均约为１．４，查文献［１］得知，零件的相对高度ｈ／ｄ小于表中的极限值，故正、反拉深均可一次拉深成形。

２．３　确定工艺方案

该零件的冲压工序包括：落料、正向拉深和反向拉深。可得到以下４种工艺方案：

模具技术２０１９．Ｎｏ．３ ３７

序模，由于反拉深工序在单工序模中完成，影响整个零件的精度，而且中间过程序要取件，生产效率不高；

方案三，带料连续拉深，或在多工位自动压力机上冲压成型，此方案生产效率高，操作安全，但需要专用的压力机或自动的送料装置，模具的结构比较复杂、制造周期长、生产成本高；方案四，落料、正拉深、反拉深复合模，一副复合模中完成所需冲压工序，冲裁时材料处于受压状态，零件表面平整，模具结构紧凑，方案 四不仅减少模具制造费用，而且可提高生产效率［２－４］，故采用方案四。

３　模具设计

３．１　落料凸、凹模刃口尺寸的确定

油挡毛坯料 ６９ ｍｍ 按ＩＴ１４ 级查得

６９　－０．８７０ ｍｍ，查文献［５］，采用分开计算法得到落料凸、凹模刃口尺寸，如表２所示。

表２　落料凸、凹模刃口尺寸 ｍｍ

参数 Ｚｍａｘ Ｚｍｉｎ Ｘ δＡ δＴ ＤＡ ＤＴ

数值 ０．０７　 ０．０５　 ０．５　 ０．０１２　 ０．００８　 ６８．６＋０．０１２　０ ６８．５　－０．００８０

方案一，落料→拉深→反拉深，单工序模，此方案结构简单定位误差大，生产效率低；方案二，落料→正拉深复合→反拉深单工表２中：Ｚｍａｘ，Ｚｍｉｎ———最大、最小合理间隙，ｍｍ；

Ｘ———磨损系数；

δＡ，δＴ，———凸、凹模的制造公差，ｍｍ；

ＤＡ，ＤＴ———落料凸、凹模尺寸，ｍｍ。

３．２　工作零件设计

３．２．１　落料凹模

图４为落料凹模。落料凹模上设置有挡料销孔、用来固定的螺纹孔和销钉孔若干，同时，在内圈设计了限位倒角，以限制压边圈的行程。

图４　落料凹模

３．２．２　落料凸模与正拉深凹模

图５为落料凸模与拉深凹模。在此凸、凹模内部同样设计了限位倒角，以限制压边圈的行程，在上圆口设计了安装反拉深凸模的沉槽。

３．２．３　反拉深凸模

图６为反拉深凸模。为方便安装推杆，在反拉深凸模上设计了３个推杆孔。在其内部设计了透气孔，以使拉深后的冲压件不受空气的

图５　落料凸模与拉深凹模

压力而紧紧地包住在凸模上。在顶端设计了圆凸缘结构，方便装配与固定。

图６　反拉深凸模

３．２．４　正拉深凸模与反拉深凹模

图７为正拉深凸模与反拉深凹模。在反拉深凹模上设计了３个螺纹孔，以便与下模板固定。在其内部设计了１个螺纹大孔，用以安装弹簧。

图７　正拉深凸模与反拉深凹模

３．３　落料正、反拉深复合模结构

图８是落料正、反拉深复合模的结构图。模具的落料部分采用正装式，正拉深部分采用倒装式，反拉深部分采用正装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件，同时设有弹性顶件装置，这种结构操作方便，出件畅通无阻，生产效率高。

当上模下行时，带动落料凸模与正拉深凹模５完成落料、正拉深，下压边圈２５与顶杆２４共同作用实现压边。完成正拉深后，上模继续下行，带动反拉深凸模１０下行，连同正拉深凸模与反拉深凹模２３共同作用进行反拉深，反拉深时上压边圈１３进行压边，弹簧２２与顶料板２０保证零件地面的平整。反拉深完成后，上模上行，弹簧２２推动顶料板２０将成形后的油挡零件由下模中顶出。可见，此复合模可顺利完成落料，正、反拉深工序，实现油挡零件的成形。

１－上模座　２，２２－弹簧　３－卸料板　４－圆柱销　５－落料凸模与正拉深凹模　６－上垫板　７－推件板　８－凸缘模柄　９－打杆

１０－反拉深凸模　１１－推杆　１２，１４，１５，２１，１９－螺钉　１３－上压边圈　１６，３０－导套　１７，２９－导柱　１８－下模座　２０－顶料板

２３－正拉深凸模与反拉深凹模　２４－顶杆　２５－下压边圈　２６－圆柱销　２７－凹模固定板　２８－落料凹模　３１－挡料销图８　落料正、反拉深复合模

（下转第５８页）

５８ Ｄｉｅ　ａｎｄ　Ｍｏｕｌｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．３　２０１９

５　结论

针对翻边起皱缺陷问题，采用本文所述的方法，建立翻边模型，快速计算翻边后材料延伸率，并根据本文通过理论与实际对比所建立的判据，快速、有效地识别起皱状态，在整车开发早期阶段推动设计更改，提高项目团队的决策效率。

图１７　翻边后返修

参考文献：

［１］ 徐荣丽．板料成形过程中的起皱研究［Ｊ］．大众科技，

２０１９（３）：１０２－１０３．

［２］ 李军．钣金件曲面连续翻边成形数值模拟与工艺优化设计研究［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，２０１６．

［３］ 赵会敏，李军．基于Ｄｙｎａｆｏｒｍ的一种零件连续翻边

成形方法［Ｊ］．汽车零部件，２０１５（１）：３７－４０．

［４］ 张新杰．曲面翻边类零件的成形工艺模拟与分析

［Ｊ］．模具技术，２０１３（５）：９－１５．

［５］ 王玉峰，田前程，施雄飞，等．冲压制件翻边缺陷分析

图１８　饰板遮盖

［Ｊ］．汽车与配件，２０１３（２）：３４－３５．

４　结论

（１） 所设计的落料正、反拉深复合模可在一副模具上一个行程内完成落料及正、反拉深。

（２） 利用正、反拉深复合一次成形油挡冲压件，不仅提高了生产效率，而且减少生产设备的投入，同时达到减排、降耗的目的。

大学出版社，２０１３：１７５－１７６．

［２］ 中国机械工程学会锻压学会．锻压手册［Ｍ］．北京：

机械工业出版社，１９９３．

［３］ 陈炜，陶宏之．基于数值模拟的板料多道次拉深工艺

研究［Ｊ］．农业机械学报．２００２，３３（４）：９５－９８．

［４］ 姜奎华．冲压工艺与模具设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９８．

［５］ 王孝培．实用冲压技术手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１３：５３－５８．

参考文献：

［１］　石小艳．冲压模具设计与制造［Ｍ］．北京：北京理工

［２］　陈炎嗣．冲压模具技术手册［Ｍ］．北京：北京出版社，参考文献： １９９６：１５５．

［１］　文红全．４００３ｍｏｄ铁素体不锈钢焊接工艺试验研究 ［３］　万战胜．冲压工艺及模具设计［Ｍ］．北京：中国铁道

［Ｊ］．机车车辆工艺，２００９（６）：２２－２４． 出版社，１９９５：２０２－２０３．