轉發自：第 43 卷 第 12 期（qī） 2018 年 12 月

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作者（zhě）：馬鵬輝，沈（shěn） 潔（jié），張建超，高術振

( 河北工程大學 機械與裝備工程學（xué）院，河北 邯鄲 056038)

摘要: 根據壓延圈零件的尺寸、結構和批量要求，分析了（le）零件（jiàn）的衝壓工藝，通過對各工藝方案進行比較，設計了落料 － 拉深（shēn）和衝（chōng）孔 － 反拉深 － 翻邊兩套複合模具。

在（zài）落料 － 拉深複合模設計中，解（jiě）決（jué）了板料的進（jìn）、出料及模具（jù）結構優化等問題; 在衝孔 － 反拉深 － 翻邊複合模設計（jì）中，借助 4 個擋料杆（gǎn）對落料 － 拉深後的（de）零件進行定位，解決了零件（jiàn）在成形過程中的偏移問題。

詳細介紹了兩套複合模具中主要零件的（de）相關計算及具（jù）體工（gōng）作過（guò）程，並使用 Pro/E 軟件完成了模具的三維設計。

經（jīng）實（shí）際生產驗證（zhèng），兩套複合模具可大大提高生產效率，其合理（lǐ）的模具（jù）結構完全能夠保證壓延圈零件的（de）相關尺寸要求（qiú），節約了製造成本。

關鍵詞: 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: TG385; TG386 文獻標識碼: A 文章編號: 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（chōng）壓是利用壓力機和模具在常（cháng）溫（wēn）下（xià）對板材、帶鋼、管（guǎn）材等（děng）型材進行加壓，使材料產生分離或者塑性變形，從而使（shǐ）加工工件成形為所要求的（de）形狀和尺寸的過程（chéng）［1］。

隨著近（jìn）幾（jǐ）年（nián）我國經濟和製造業的飛速發展，以及計（jì）算機輔助技術（shù）、信息技術、現（xiàn）代測控技術等（děng）向衝壓領域的滲透與交叉融合，衝壓模具的設計將會更加的精細化和規模化，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: 國家自然科學青年基金（jīn）資助項目 ( 51705125) ; 邯（hán）鄲市科技局項目 ( 1721205053 －2)

作者簡介: 馬鵬輝 ( 1985 － ) ，男（nán），博士，講（jiǎng）師

E-mail: mph813@ sin. cn

通訊作者: 沈 潔 ( 1985 － ) ，女，碩士，助（zhù）理研究員

E-mail: shenjie-yhy@ 163. com

市場［2］。

圖 1 所示為某機電（diàn）產（chǎn）品上的一種壓延圈，采用 1. 5 mm 厚的 10 冷軋鋼板製成（chéng），大批量生產。零件要求表麵無劃痕，斷麵無毛刺，拉深後沒（méi）有明顯的減薄。根據技術要求，成形工（gōng）序涉及落料、拉深、反拉深（shēn）、衝孔、翻邊。

圖 1 壓延圈零件

Fig. 1 Blank holder part

132 鍛 壓 技 術 第 43 卷

1 衝壓工藝的分析與確定

1. 1 零件（jiàn）的（de）工藝（yì）分析

此次設計零件 － 壓（yā）延圈的材料（liào）為 10 鋼，其塑（sù）性和韌性好，易於冷熱加（jiā）工（gōng）變形，便於進行各種工藝（yì）的實施，應用非常廣泛。10 鋼的屈服強度不小於

205 MPa，抗拉強（qiáng）度不小（xiǎo）於 335 MPa，伸長率不小於

30% ，抗剪強度在 330 ～380 MPa 之間。

該（gāi）零件為（wéi）帶凸緣的斜壁圓形對稱件，厚度為 1. 5 mm，沒有厚度不變的要求，底部圓角半徑（jìng） Ｒ =

3 mm，滿足拉深工藝對形狀和尺寸的要求，適合拉（lā）深成形。零件（jiàn）的所有尺寸均未標注公差，采用普通拉深、翻邊即可達到［3］。

1. 2 衝壓工藝方案的確定（dìng）

通過零件結構分析（xī）可知，成（chéng）形過程的基本工（gōng）序有落料、拉深、衝孔、翻邊、反（fǎn）拉深［1，4］。根據衝壓工序先後順序的不同，設計 3 種衝壓方案。方案 ( 1) 為單工序模生產，具體工序為，落料→拉深→ 反拉深→衝孔→翻邊。

方案 ( 2) 為複合模生產，具（jù）體工序為，落料 + 拉深→衝（chōng）孔 + 反拉深 + 翻邊。方案 ( 3) 為級進模生產，具體（tǐ）工序為，落料 + 拉深 + 反拉深 + 衝孔 + 翻邊。

方案 ( 1) 為單工序模具生產，在（zài）每一次衝壓過程中完成一道工序，操作相對（duì）簡單、方便，適用於精（jīng）度低、中大（dà）型件的中、小（xiǎo）批量生產或大型件的大批量生產。

方案（àn） ( 2) 采用複合模進行生產（chǎn），即在（zài）每一次衝壓過程中完成兩（liǎng）道或（huò）兩道以上工序，采用（yòng）複合模可以在一（yī）定程度上降（jiàng）低（dī）模具的製造（zào）成本，並且可以提高製件的加工質量和生產效率。

方（fāng）案 ( 3) 屬於級進模生產（chǎn），在每一次衝壓過程中，在同一副模具的多（duō）個工位上同時完成多道工序（xù），此種模具的生產效率很高，模具整體尺寸較大，而且每（měi）道工位之間的定位要求非常高。

本零件的尺寸比較大，適合單工序模或複合模生產。通過比較各方案的特點，擬（nǐ）采用方（fāng）案 ( 2) 來完（wán）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（luò）料拉深凸、凹模（mó）尺寸計算結合模（mó）具設計要求（qiú），分別對落料凸模、凹模進行加工。落料尺寸的基（jī）本計算如（rú）公（gōng）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為落料凹模刃口尺寸，DT 為落料凸模（mó）刃口尺寸，Dmax為落料凹模刃口的上極限尺寸（cùn），X 為（wéi）磨損係數，Δ 為拉深件公差，Zmin 為凸、凹模最小間隙（xì），δT、δA 為落料凸、凹模製造公差。

查（chá）文獻 ［1］ 得凸、凹模最 小 間 隙 為 Zmin =

0. 132 mm，最大間隙為 Zmax = 0. 18 mm，凸模製造公差的數據為 δT = 0. 02 mm，凹模製造公差的數據為 δA =0. 02 mm。將（jiāng）以上各數值代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進行校核，經計算（suàn），不等式成立。所以（yǐ），可依照式 ( 1) 和式 ( 2) 確定工（gōng）作零件刃口參數，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（shí），拉（lā）深凹模和拉深凸模的單邊（biān）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，工件的內部尺寸計算（suàn）公式如式 ( 3) 和式（shì） ( 4) 所示。

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

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（dāng）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 模具總體結構的（de）確定圖 2 和圖 3 分別為落料 － 拉深複合模具總體設計的二（èr）維（wéi）和三維（wéi）裝配圖，采用正裝結構。落（luò）料凹（āo）模 6 和拉深凸模 22 裝在下（xià）模，凸凹模 9 裝在上模。複合模主要由凸凹模 9、落料凹模 6、拉深凸模 22、彈性卸料裝置 ( 7，8 和 10) 、剛性推件裝置 ( 15，

第 12 期 馬（mǎ）鵬（péng）輝等: 壓延圈衝壓工藝與模具設計 133

20，23 和 25) 、固 定 板 4、墊 板（bǎn） ( 3，5 和 11) 、定位零件 ( 2，16) 和緊固零件 ( 13，17 和 24) 等（děng）組成，模架選用滑動平穩、導向準確可靠的中間導柱模架［5］。

複合模具工作過程（chéng）為，將板料沿送進方向（xiàng）送（sòng）料，然後啟動壓力機，上模部分在壓力機滑塊的作用下，向下移動。凸凹模 9 與（yǔ）板料接（jiē）觸，與落料凹模（mó）接觸完成落料。

隨之上模部分繼續向下移動，凸凹模 9 與拉深凸模 22 相互作用對板料進行拉深成形，當模具（jù）完全閉合之後，完成（chéng）拉深工序。隨後，模具開模，在彈性卸料裝（zhuāng）置

( 卸料板（bǎn） 7、彈簧 8 和卸料螺釘 10) 的作用下，把

圖 2 落料 － 拉深複合（hé）模二維裝（zhuāng）配圖

1. 下模座 2、16. 銷釘 3. 下（xià）模墊板 4. 凸模固（gù）定（dìng）板 5. 凹模（mó）墊板 6. 落料凹模 7. 卸料板 8. 彈簧 9. 凸（tū）凹模 10. 卸料（liào）螺釘

11. 上模墊板 12. 上模座 13、17、24. 內六角螺釘 14. 模柄 15. 打料（liào）杆 18. 導套 19. 導（dǎo）柱 20. 推（tuī）件（jiàn）塊 21. 導料銷

22. 拉深凸模 23. 頂件（jiàn）塊 25. 頂料杆

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

板料從凸凹模（mó） 9 上卸下。開模過程中，若製件包在拉深凸模 21 上，則（zé）利用頂料杆 25 和頂件塊 23 從拉深凸模上頂下; 若卡在凸凹（āo）模 9 內部，則（zé）用打（dǎ）料杆 15 通過推件（jiàn）塊 20 把（bǎ）製件從凸（tū）凹模 9 內部推（tuī）下（xià）。最後，取出成形後（hòu）的製件，模具進入下一個工作循環。