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轉發自：第 43 卷 第（dì） 12 期（qī） 2018 年 12 月

Vol. 43 No. 12 FOＲGING ＆ STAMPING TECHNOLOGY Dec． 2018

作者：馬鵬輝，沈 潔，張建超，高術振

( 河北工程大學（xué） 機械與裝備工程學院，河北（běi） 邯鄲 056038)

摘要（yào）: 根（gēn）據壓延圈零件的尺寸、結構和批量要求，分析了零件的（de）衝壓工藝（yì），通（tōng）過對各工藝方案進行比較，設（shè）計了（le）落（luò）料 － 拉深和衝（chōng）孔 － 反拉深 － 翻邊兩套複合模具（jù）。

在落料 － 拉深複合模設計中，解決了板料的進、出料及模具結構（gòu）優化等問題; 在衝（chōng）孔 － 反拉深（shēn） － 翻邊複合模設計中，借（jiè）助 4 個擋料杆對落料 － 拉深後的零件進行定位，解決了（le）零件在成形過程中的偏（piān）移問（wèn）題。

詳細介紹了兩套複合模具中主要零件（jiàn）的相關計算（suàn）及具體工作過程，並使用 Pro/E 軟件完成了模具的三維設計。經實際生產驗證，兩套複合模具可大大提高生產效率，其合理的模具結構完全能夠保證壓延圈零件（jiàn）的相關尺（chǐ）寸要求，節約了製造成本。

關（guān）鍵詞: 壓延圈; 落料; 拉深; 翻邊; 複合模

DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2018. 12. 024

中圖分類號（hào）: TG385; TG386 文（wén）獻標識碼: A 文章編（biān）號: 1000-3940 ( 2018) 12-0131-05

Stamping process and die design of blank holder

Ma Penghui，Shen Jie，Zhang Jianchao，Gao Shuzhen

( College of Mechanical and Equipment Engineering，Hebei University of Engineering，Handan 056038，China)

Abstract: According to size，structure and bulk requirements of blank holder part，its stamping process was analyzed，and two sets of compound die of blanking-drawing and punching-reverse drawing-flanging were designed by comparing various process schemes． Then，the problems of feeding and discharging of sheet metal and the optimization of die structure were solved in the design of the blanking-drawing compound die，and the deviation of part in the forming process was solved by using four baffle rods to locate the part after blankingdrawing in the design of the punching-reverse drawing-flanging compound die． Furthermore，the related calculation of main parts and the specific working process of two compound dies were introduced in detail，and the 3D design of dies were completed by software Pro/E． After the actual production，the two compound dies can greatly improve the efficiency of production，and the reasonable die structure can ensure size requirements of blank holder part to reduce production cost．

Key words: blank holder; blanking; drawing; flanging; compound die

衝壓是利用（yòng）壓力（lì）機和模具在常溫下對板材、帶鋼、管材等型（xíng）材進行加壓，使材料產生分離或者塑性變形，從而使加（jiā）工工件成形為所要求的形狀和尺寸的過程（chéng）［1］。

隨著近幾年我國經濟和製（zhì）造業的飛速發展，以及計算機輔助技（jì）術、信息技術、現代測控技術等向衝壓領域的（de）滲透與交叉融合，衝壓模（mó）具的設計（jì）將會更（gèng）加的精細化和規模化（huà），繼續占領更大的

收稿日期: 2018 －07 －25; 修訂日期: 2018 －11 －01

基金項目（mù）: 國家自然科學青年基（jī）金資助項目 ( 51705125) ; 邯鄲市科技局項目 ( 1721205053 －2)

作者簡介（jiè）: 馬鵬輝 ( 1985 － ) ，男，博士，講師

E-mail: mph813@ sin. cn

通訊作者: 沈 潔 ( 1985 － ) ，女，碩士，助理研究員

E-mail: shenjie-yhy@ 163. com

市（shì）場［2］。

圖 1 所示為某機電產品上的一種壓延圈（quān），采（cǎi）用 1. 5 mm 厚的（de） 10 冷軋鋼板（bǎn）製成，大（dà）批量生產。零件要求表麵無劃痕，斷麵無毛刺，拉深後沒有（yǒu）明顯的減薄。根據技術要求，成形工序涉及落料、拉深、反拉深、衝孔、翻邊。

圖（tú） 1 壓延圈零件

Fig. 1 Blank holder part

132 鍛 壓 技 術 第 43 卷

1 衝壓（yā）工藝的分析與確定

1. 1 零件的工藝分析（xī）

此次設計零件 － 壓延圈（quān）的材料為（wéi） 10 鋼，其塑性和韌性好，易於冷熱加工變形（xíng），便於（yú）進行各種工（gōng）藝的（de）實施，應（yīng）用（yòng）非常廣泛。10 鋼的屈服強度不小於

205 MPa，抗拉強度不小於 335 MPa，伸長（zhǎng）率不小於

30% ，抗剪強（qiáng）度在 330 ～380 MPa 之間。

該零件為帶凸緣（yuán）的斜壁圓形對稱件，厚度為 1. 5 mm，沒有厚度（dù）不變的要求，底部圓角半徑 Ｒ =

3 mm，滿足拉深工藝對形狀和尺寸的要求，適合拉深成形。零（líng）件的（de）所有尺寸均未標注（zhù）公差，采用普（pǔ）通拉深、翻（fān）邊即可達到［3］。

1. 2 衝壓（yā）工藝方案的確定

通過（guò）零件結構分析可知，成形過程（chéng）的基本工序有（yǒu）落（luò）料、拉深、衝孔（kǒng）、翻（fān）邊、反拉深［1，4］。根據衝壓工序先後順序（xù）的不同，設計 3 種衝壓方案（àn）。方（fāng）案（àn） ( 1) 為單工序模生產，具體工序為，落料→拉深→ 反拉深→衝孔（kǒng）→翻邊。

方案 ( 2) 為複合模生產，具體（tǐ）工序為，落料 + 拉深（shēn）→衝孔 + 反拉深 + 翻邊。方案 ( 3) 為（wéi）級進模生產，具體（tǐ）工（gōng）序為，落料 + 拉深 + 反（fǎn）拉深 + 衝孔 + 翻邊（biān）。

方案 ( 1) 為單工序模具生產，在每一（yī）次衝壓過（guò）程中完成一道工序，操作（zuò）相對簡單、方便，適（shì）用於（yú）精度低、中大型件的中、小批量生產或大型件的大批量生產。

方案 ( 2) 采用複合模進（jìn）行生產，即在每一次衝壓過程中完成兩（liǎng）道或兩道以上工序，采用複合模可以在一定程度上（shàng）降低模具的製造成本（běn），並且可以提（tí）高製件的（de）加（jiā）工質（zhì）量和生產效率。

方案 ( 3) 屬於級（jí）進模生產，在每一次衝壓過程中，在同一副模具的多個工位上同時完成多道工序，此種模具的生產（chǎn）效率很高，模具整體尺寸較大，而且每（měi）道工位之間的定位（wèi）要求非常（cháng）高。本零（líng）件的尺寸比較（jiào）大，適合單工序模或複合模生產。

通過比較各方案的（de）特點，擬采用方案 ( 2) 來完成壓延圈的加工。

2 模具結構設計及工作過程

2. 1 落料拉深複合模

2. 1. 1 落料拉（lā）深凸、凹模尺寸計算結合模具設計要求，分別對落料凸模、凹模進行加工。落料尺寸的基本計算如公式 ( 1) 和公式

( 2) 所示。

DA = ( Dmax － XΔ) 0+δA ( 1)

DT = ( DA － Zmin) 0－δT － ( Dmax － XΔ － Zmin) 0δT ( 2) 式中，DA為落（luò）料凹模刃口尺寸，DT 為落料凸模刃口（kǒu）尺寸，Dmax為落料凹模刃口的上極限尺寸，X 為磨損係（xì）數，Δ 為拉深件公差，Zmin 為凸（tū）、凹模最小間隙，δT、δA 為落料凸、凹模製造公差。

查文獻 ［1］ 得凸、凹模最（zuì） 小 間 隙 為 Zmin =

0. 132 mm，最大間隙為 Zmax = 0. 18 mm，凸模製造公（gōng）差的數據（jù）為 δT = 0. 02 mm，凹模製造公差的數據為（wéi） δA =0. 02 mm。將（jiāng）以上各數值代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進行（háng）校核，經（jīng）計算，不等式成立。所以，可（kě）依照式 ( 1) 和式 ( 2) 確定工作（zuò）零件刃口參數，即

DA1 = ( 222 － 0.75 × 0.46) +0.020 mm = 221.655 +0.020 mm，

DT1 =(221.655 －0. 132) 0－0. 02 mm =221. 523 0－0. 02 mm。在拉深時，拉深凹模和拉深凸模的單邊間隙依照 Z = t = 1. 5 mm 來確定凸凹模製造公差，選取 IT 公差等級為 12，確定 Δ =0. 4 mm，工件的（de）內部（bù）尺寸計算（suàn）公式如（rú）式 ( 3) 和式 ( 4) 所示。

Dp = ( d + 0. 4Δ) 0－δp ( 3) Dd = ( d + 0. 4Δ + 2Z) 0+δd ( 4) 式中，Dp為拉深凸模刃口尺寸; Dd 為（wéi）拉深凹（āo）模刃口尺寸; d 為拉深件內徑尺寸; Z 為拉深模單邊間隙。根據式 ( 3) 和式 ( 4) 計算，當拉深尺寸為（wéi）

Φ155. 6 mm 時，Dp = ( 154. 11 + 0. 4 × 0. 4) 0－0. 02 = 154. 270－0. 02 mm，Dd = ( 154. 11 + 0. 4 × 0. 4 + 1. 5 × 2) 0+0. 02 = 157 . 270+0. 02 mm。當拉深尺寸為 Φ147. 63 mm 時，Dp = ( 147. 63 +0. 4 ×0. 4) 0－0. 02 =147. 790－0. 02 mm，

Dd = ( 147. 63 + 0. 4 × 0. 4 + 1. 5 × 2 ) 0+0. 02 =

150. 790+0. 02 mm。

2. 1. 2 模具總體結構（gòu）的確定圖 2 和（hé）圖 3 分別為落料 － 拉深複合模（mó）具總體設計的二（èr）維和三（sān）維裝配（pèi）圖，采用（yòng）正裝結構。落料凹模 6 和拉深凸模 22 裝在下模，凸凹模 9 裝在上模。複合模主要由（yóu）凸凹模 9、落料凹模 6、拉深凸模 22、彈性卸料（liào）裝置 ( 7，8 和 10) 、剛（gāng）性推件裝置 ( 15，

第 12 期 馬鵬輝（huī）等: 壓延圈衝壓工藝與模具設計 133

20，23 和 25) 、固 定 板 4、墊 板 ( 3，5 和（hé） 11) 、定位零件 ( 2，16) 和（hé）緊固零件（jiàn） ( 13，17 和 24) 等組成，模架選用滑（huá）動平穩、導（dǎo）向準確可靠的中間導柱模架［5］。複合模具工作過程為，將板料沿送進方向（xiàng）送料，然後啟動（dòng）壓力機，上模部分在壓力（lì）機滑塊的作用下，向下移動。凸凹模（mó） 9 與板料接觸，與落料凹模接觸（chù）完（wán）成落料。隨之上模部分繼（jì）續向下移動，凸凹模 9 與拉深凸模 22 相互作用對板料進行拉深成（chéng）形，當模具完全閉合之後，完成拉深（shēn）工序。隨後，模具開模，在彈性卸料裝置

( 卸料板 7、彈簧 8 和卸料螺釘 10) 的作用下，把

圖 2 落（luò）料 － 拉深複合模二維裝配圖

1. 下模座 2、16. 銷釘 3. 下模墊板 4. 凸模固定板 5. 凹模墊板 6. 落料凹模 7. 卸料板（bǎn） 8. 彈簧 9. 凸凹模 10. 卸料螺釘

11. 上模墊（diàn）板 12. 上模座 13、17、24. 內六角（jiǎo）螺釘 14. 模柄 15. 打（dǎ）料杆（gǎn） 18. 導套（tào） 19. 導柱 20. 推件塊 21. 導（dǎo）料銷

22. 拉深凸模 23. 頂件塊 25. 頂料（liào）杆

Fig. 2 Two-dimensional assembly figure of blanking-drawing compound die

板料（liào）從凸凹模 9 上卸下（xià）。開模過（guò）程中，若製件包在拉深凸模 21 上，則利（lì）用頂料杆 25 和頂件塊 23 從拉深（shēn）凸模上頂下; 若卡在凸凹模 9 內部，則用打料杆 15 通過推件塊 20 把製件從凸凹模（mó） 9 內（nèi）部推下。最後，取出成形後的製件（jiàn），模具（jù）進入下一個工作（zuò）循環。

2. 2 衝孔反拉深翻邊複（fù）合（hé）模

2. 2. 1 主要（yào）零件的設計

工作零件包括凸模、凹模和凸凹模。采用分別加工法進行加工，衝孔凸、凹模刃口尺（chǐ）寸分別為（wéi）

Dp = ( d + XΔ ) 0－ δp = ( 63 + 0. 5 × 0. 74 ) 0－0. 02 =

63. 370－0. 02 mm，Dd = ( Dp + Zmin ) 0+ δd = ( 63. 37 +

0. 132) 0+0. 02 =63. 5020+0. 02 mm。

翻邊 凸、凹 模 刃 口 尺 寸 分 別（bié） 為 Dp = ( d +

0.4Δ) 0－δp = (119 +0.4 ×0.87) 0－0.02 mm = 119. 3480