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轉發自：模具工業（yè） 2019年第45卷第4期（qī）

作者：竇寒璵 ¹，韓英平 ¹，李彥磊 ¹，周 亮 ²

（1.長春一東離合器股份有限公司，吉林長春 130012； 2.陸軍裝甲兵（bīng）駐長春地（dì）區軍代室，吉林長春 130012）

A部分尺寸計算：采用公式D_A²=d₂²+4（d₁×h₁+d₂× h₂）計算可（kě）得理論參考值D_A≈599.8 mm，經過實（shí）際試（shì）製後確定采用直徑D_A為566 mm，小於理論計算值，考慮圖5中h₂=43.5 mm翻邊部分可按拉深近似值計（jì）算，計算（suàn）過程中（zhōng）毛坯直徑（jìng）取D_A=590 mm。

B部分尺寸計算：根據零件尺（chǐ）寸結構R=r，如圖 6所示，B部分毛坯直徑（jìng）尺寸：采用公式D_B²=d₂²+4× d₁×H-3.44r×d₁，其中（zhōng）H=23.5 mm，計算可得理論參考值D_B≈503.6 mm，經過（guò）實際試（shì）製後確定采用（yòng）毛坯直徑D_B為566 mm，計算（suàn）過程（chéng）中毛坯直徑取D_B=500 mm。

圖6 B部分結構尺寸

綜合A、B部分結構尺寸，經（jīng）過整合計算（suàn）初步確定（dìng）了毛坯尺寸（cùn），實際尺寸通過試製後核算驗證。在剪板和排樣時考慮到板材的材（cái）料纖維方向，設計了經濟的剪板排樣（見圖7）和料片排樣尺寸535 mm×535 mm，如圖8所示。

圖7 剪板排（pái）樣

圖8 料片排（pái）樣（yàng）尺寸

（2）拉深工藝方案分析。零件是帶（dài）凸緣圓筒形件，由壓形、拉深和翻邊3種工藝成形，為簡化計算，將壓形部分（fèn）視為拉深，如圖9所示。

此處隻計算h₁、 H部分的拉深係數和拉深次（cì）數以決定模具數量，計算（suàn）過程（chéng）為：

①h₁、H是同一起（qǐ）始平麵進行拉深的不同高度尺寸（cùn），按照同類衝壓件生產（chǎn）經驗分析可采（cǎi）用1 次（cì）拉深成（chéng）形；

②拉深內圓角 R7 mm（材料厚度 7 mm）；

③材料的相對厚度：100t/D=100×7/500=1.4；拉深係數 m=(d + 2t)/d=(394 + 2 × 7)/480=408/480= 0.85，其中，厚度t=7 mm；D_B=500 mm；

④通過材料相對厚度和拉深係數的計算，確定可以1次拉深成形，采用壓邊圈不會出現（xiàn）起皺現象；

⑤有壓（yā）邊圈拉深力按公（gōng）式F拉=πdtRm^K₁ 計算，其中，d為拉深件直徑（中線），取394+7=401 mm；t為料厚，7 mm；R_m為材料抗（kàng）拉強度，取270 MPa；K1為（wéi）係數，取（qǔ）1.1；計算可得：F拉 =3.14×401×7×270×1.1= 2 617 752.06 N^；

⑥^翻邊力采用公式 F翻=0.7KBt2R_m/R+t，按 U 形彎曲力計算，其中，K為安全係數，取（qǔ） 1.3；B為（wéi）翻邊寬（kuān）度，計（jì）算約為1 350 mm；R_m為材料抗拉強度，270 MPa；t 為料厚

3 工藝設計存在的問題和解決方案

3.1 工藝設計存在的問題

設計評（píng）審是模（mó）具工藝設計的關鍵環節，一（yī）般在工藝流程完成後組織內部評審，在公司（sī）的生產實踐中驗證該工藝方案的可行性，可（kě）以開展模具設計和製造。

該工藝通過評審結合生（shēng）產實際存在一（yī）些問題，具體如下（xià）。

（1） 成形工序除殼體R角外（wài），其（qí）餘尺（chǐ）寸直接翻邊為設計（jì）要（yào）求的波浪（làng）直筒形狀。

殼體（tǐ）基本尺寸與（yǔ）產品（pǐn）設計尺寸一致，材料的彈（dàn）性變形、模（mó）具翻邊間隙、鋼板纖維方向等因素，導致離合器蓋翻邊後直徑尺寸呈不規則回彈變形，實際成（chéng）形時，殼體的（de）直徑尺寸易波動。

（1） 後工序（xù）以離合器蓋內型腔和（hé）輔助定位（wèi）為基準進行二次整形、衝中心孔、精壓、校平等加工時，離合器蓋不能順利放入模具內，不能準確定位，通過模（mó）具工作時將離合器蓋壓入模具內並隨形自找正（zhèng），容易造成放件、取件困難，並（bìng）使離合器蓋、模具凹模、凸模拉傷嚴重，模具（jù）需頻繁拋光維修，離（lí）合器蓋圓度（dù）、直徑尺寸、壁（bì）厚存在差（chà）異。

3.2 工藝優化解決方案

分析審核意見後進行工藝改進、模（mó）具結構優（yōu）化、縮短工藝路線、降低加工誤差，盡量做到關鍵尺寸一步工序完成。

主要工藝優化了（le）成形和整形（xíng）校平 2道（dào）工序：

①改進衝壓工藝和模（mó）具（jù）結構設計，在成形工序中將鋼板料片預翻邊為波浪錐筒形狀；

②在整形校平工序通過2次翻邊和內（nèi）反鐓校平，衝壓零件最終成（chéng）為波浪直筒形狀（zhuàng）^[4]，改進後工序如表2所示。

3.3 問題改進效（xiào）果

（1） 衝壓成形工序：零件預成形翻邊（biān）為波浪錐筒形狀，精壓衝孔及整形校平以離合器蓋內（nèi）型腔為定位基準，利用（yòng）錐體形狀有自定位的特點，加上相應的輔助（zhù）定位，使定位、放件、取件更（gèng）準確、容易，減 21小了離合器蓋2次定（dìng）位產生的衝壓加工誤差。

（1） 整形校平工序：通過 2 次翻（fān）邊（biān）和內反鐓校平，離合器蓋成為波浪直（zhí）筒形狀（zhuàng），成形零件的直（zhí）徑等關鍵尺寸1次成形（xíng）達到設計要求。

（2） 上述2道關鍵工序的凹模、凸模均采用（yòng）了分體結構以便維（wéi）修、調整，凹模鑲件使用表麵TD處理（lǐ）技術改善翻邊時零（líng）件拉傷情況和模具零件的磨損，零件的同軸度、尺寸精度和外觀質量均得（dé）到有效改善。

4 模具結構設計和問題分析

根據零件結（jié）構和工藝流程的分析進行了模具結構設計，以下重點介紹工序③的成形模、工序⑤ 的（de）精壓衝（chōng）孔和工序⑧的整形校（xiào）平（píng）3副模具結構（gòu）。

4.1 成形模設計

成形模（mó）設計時（shí）在離合器殼體的翻邊部分與軸向設計夾角，翻邊（biān）為波浪錐筒形，錐頂為離合（hé）器蓋的直徑（jìng）尺寸，模具結構如圖10所示，角度的選擇主要基於以下2個方麵。

（1） 利用錐體形狀有自（zì）定位的特點，加上（shàng）相應的輔助定位，在後工序（整形校平）2次翻邊時，以離合器殼體內型腔定位能夠順利放入模具凸（tū）模上（shàng），能準確（què）定位（wèi）減小誤差，操（cāo）作時容易放件、取件。

翻邊角（jiǎo）度如果取得太小，離合器殼體翻邊後接近波浪直筒，改進前（qián）的缺點（diǎn）依然會存在；翻邊角度（dù）如果取得較大，則無法（fǎ）準確定位。

改進後的整形校平工序是2次翻邊與校平（píng）同（tóng）時進行，離合（hé）器殼體的直徑等關鍵尺寸一步完成達到零件（jiàn）設計的波浪直筒形（xíng），為減少回彈保證（zhèng）尺寸精度，模具零件間（jiān）隙設計很小，增加了2次翻邊的（1） 難度，也增大了（le）模具零件磨損（sǔn）和離合器殼體拉傷的（de）概率。

通過以上分析，翻邊角度的選取應在以下範圍內較適宜：錐頂（dǐng）半（bàn）徑-錐底半（bàn）徑≈（0.5~0.6）t，其中t為材料厚度，既符合錐體自定位（wèi）的特點，又可減少2次翻邊的難度。

經計算求得整數單邊角度為4°，取值約為0.53（此時殼（ké）體波浪錐筒形的錐（zhuī）底比錐（zhuī）頂單邊t 大3.7 mm，材料厚度7 mm）。

4.2 精壓衝孔模設計

精壓衝孔模（mó）要完成精壓、衝中心孔、標識和校平工序（xù），其結構如圖11所示。

模具增加可靠性連接和定位以提高生產穩（wěn）定性，方便使用、維修和保證零件成形質（zhì）量，模具的相對高（gāo）度、相對位置和衝裁間隙、精壓壓塊、配合部分都（dōu）需要進（jìn）行計算。

4.3 整形校平模設計

整形校平模結構如圖12所示。

（1） 離合器殼體在（zài）成形時（shí）翻邊為（wéi）波浪（làng）錐筒（tǒng）形（xíng），在該工序采用殼體內型腔定位可自找正，實現了零件放入、取出操作準（zhǔn）確、方便快（kuài）捷。

改進後（hòu）的整形校平工序是二次翻邊與校平同時進行，使離合器殼（ké）體最（zuì）終（zhōng）成為波浪直筒形，成形零件的直徑等關鍵尺寸一步完成（chéng）並達到零件的（de）設計要求，殼體圓度、壁厚（hòu）不均勻（yún）等問（wèn）題有很大改善。

3 結束語（yǔ）

Adams軟件操作簡單，能（néng）模擬生產過程中異形廢料滑出過程，並能準確布置頂料銷和掛鉤等（děng）外（wài）力裝置的位置及檢測仿真力（lì）的大小。

在模具開發（fā）階段運用Adams對產（chǎn）品中的（de）異形廢料的（de）滑出進行模擬，發（fā）現廢料滑出不暢的原因並加以解決，為後期的模具交付縮短周期，節省時間和財（cái）力物力。

對廢料產生方式進行分類，通過其模擬結果與實際生產結果對（duì）比，可以得出這三類廢（fèi）料的卡料頻次和（hé）解決方案的難易程度：正（zhèng）修（xiū）側修異形廢料＞側修異形廢料＞正修異形廢（fèi）料。

對於內板件中，產品（pǐn）有（yǒu）異形孔時，在（zài）上模鑲件上設（shè）置頂料銷不宜少於3個；在工序排布和模具設計時，應盡量（liàng）避免廢料兩端都搭接廢料刀背的情況產生。

正側修（xiū）邊異（yì）形廢料通常需要增加外力裝置，可以用Adams確定外力的形式、作用位置及力的（de）大小。

參考（kǎo）文獻：

[1]張 淩.基於項（xiàng）目管（guǎn）理和計（jì）算機輔助技術的汽車覆（fù）蓋件模具開發過程研究[D].濟（jì）南:山東大學,2014:1-5.

[2]王 強,龐建波.自動化衝壓模具的研究[J].汽車工藝與材^料,2013(2):1-5.

[3]趙 丹,陳飛飛.基於（yú）Adams的汽車發動機蓋外板二次切斷廢料滑落模擬應用（yòng）[J].模具工業,2016,42(3):6-9.