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 轉發自：鍛壓技術（shù）第 43 卷（juàn） 第 12 期 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（zhèn）

( 河北工程大學 機械（xiè）與裝備（bèi）工程學院，河（hé）北 邯鄲 056038)

摘要: 根據壓延圈零件的尺寸（cùn）、結構和批量要求，分析了零件的衝壓工藝，通過對各工藝（yì）方案進行比較，設計了落料 － 拉深和衝孔 － 反拉深 － 翻邊兩套（tào）複（fù）合模具。在落料 － 拉深複合模設（shè）計中，解決了板料的進、出料及模具結構優化等問題（tí）; 在衝孔（kǒng） － 反拉深 － 翻邊複合模設計中，借助 4 個擋料杆對落料 － 拉深後的零（líng）件進行（háng）定位，解決了零件在成形過程中的偏移問題。詳細介紹了（le）兩套複合模具（jù）中主要零件的相關（guān）計算及具體工作過程，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（hé）模具可大（dà）大提高生產效率，其合（hé）理的模具結構完（wán）全能夠保證壓（yā）延圈零件的（de）相（xiàng）關尺寸要求，節約了製造（zào）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（wén）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

衝壓是（shì）利用壓力機和模具在常溫下對板材、帶鋼、管材等型材進行加壓，使材（cái）料產生分離或者（zhě）塑性變形，從而（ér）使加工工件成形為所要求的形狀和尺寸的過程［1］。隨著近幾（jǐ）年我國經濟和製造業的飛速發展，以及計算機（jī）輔助技術、信息（xī）技術、現代測（cè）控技術等向（xiàng）衝壓領域的（de）滲透與交（jiāo）叉（chā）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（xiàng）目: 國家自然科學青年基金資助項目 ( 51705125) ; 邯鄲市科（kē）技局項目 ( 1721205053 －2)

作者簡（jiǎn）介（jiè）: 馬鵬輝 ( 1985 － ) ，男，博士，講（jiǎng）師

E-mail: mph813@ sin. cn

通訊作者: 沈 潔 ( 1985 － ) ，女（nǚ），碩士，助理研（yán）究員

E-mail: shenjie-yhy@ 163. com

市（shì）場［2］。

圖（tú） 1 所示為某機電產（chǎn）品上的一（yī）種壓延圈，采用 1. 5 mm 厚的 10 冷軋鋼（gāng）板製成，大批量生產。零件要求表麵無劃痕，斷麵無（wú）毛刺，拉（lā）深後沒有明顯（xiǎn）的減（jiǎn）薄。根據技術（shù）要求，成形工序涉及落料、拉深、反拉深、衝孔、翻邊。

圖 1 壓延圈零件

Fig. 1 Blank holder part

132 鍛 壓 技 術 第 43 卷（juàn）

1 衝壓工藝的分析與確定

1. 1 零件的工藝分析

此次設計零件 － 壓延圈的材料為 10 鋼，其塑性（xìng）和韌性好，易於冷熱加工變形，便於進行各種工藝的實施，應用非常廣泛。10 鋼的屈服強度不小於

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

30% ，抗剪強度在 330 ～380 MPa 之間。

該零件為帶凸緣的斜壁圓形對稱件，厚度為 1. 5 mm，沒有（yǒu）厚度不變的要求，底（dǐ）部圓角半徑 Ｒ =

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

1. 2 衝壓工藝方（fāng）案的（de）確定

通（tōng）過零件結（jié）構分析可知，成形過程（chéng）的基本工序有落料、拉深、衝孔、翻邊、反拉深［1，4］。根（gēn）據衝（chōng）壓工序（xù）先後順序（xù）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（fāng）案 ( 2) 為複合模生產，具體工序為，落料 + 拉深→衝孔（kǒng） + 反（fǎn）拉深 + 翻邊。方案 ( 3) 為級進模生產，具（jù）體工序為（wéi），落料 + 拉（lā）深 + 反（fǎn）拉深 + 衝孔 + 翻邊。

方案 ( 1) 為單（dān）工序模具（jù）生產（chǎn），在每一次衝壓過程中完成一道工（gōng）序，操作相對簡單、方便，適用於精度（dù）低、中大型件的中、小批（pī）量生（shēng）產或大（dà）型件的（de）大批量生產。方案 ( 2) 采用複（fù）合模進行生產，即在每一次衝壓（yā）過程中完成兩道或兩道以（yǐ）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），並且可以提高製件的加工質量和生產效率。方案（àn） ( 3) 屬於級進模生產，在每一次衝壓過程中，在同一副模具的多個（gè）工位上同時完成多道工序，此種模（mó）具的生產效率很高，模具整體尺寸較大，而且每道工位之間的定位要求非常高。本零件的尺（chǐ）寸比較大，適合單工序模或複合模生產。通過比（bǐ）較各方案的特點，擬采用方案（àn） ( 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（hé）模

2. 1. 1 落料拉（lā）深凸、凹模尺（chǐ）寸計算結合模具設計（jì）要求，分別（bié）對落料凸模、凹模進行加工。落料尺寸（cùn）的（de）基本計算如公式 ( 1) 和公式

( 2) 所示（shì）。

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 為落料凸模刃口尺寸，Dmax為落料凹模刃口的上極限尺（chǐ）寸，X 為磨損係數，Δ 為拉深件公差（chà），Zmin 為凸、凹模最小間隙，δT、δA 為落料凸、凹模（mó）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（wéi） Zmax = 0. 18 mm，凸模製造公（gōng）差的數據為 δT = 0. 02 mm，凹模製造公差（chà）的數（shù）據為 δA =0. 02 mm。將以上各數值代入 δA + δT≤Zmax － Zmin 進行校核，經計算，不等式成立。所以，可依照式 ( 1) 和式 ( 2) 確（què）定（dìng）工作零件（jiàn）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（lā）深凹模（mó）和拉深凸模的單邊間（jiān）隙依照 Z = t = 1. 5 mm 來確定凸凹模製（zhì）造（zào）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公式如式（shì） ( 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（tū）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。根據式 ( 3) 和式 ( 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（jù）總體結構的確定圖 2 和圖 3 分別為落料（liào） － 拉深複合模具總（zǒng）體設計的（de）二維和三維裝配圖，采用正（zhèng）裝（zhuāng）結構。落料凹模 6 和拉深凸模 22 裝在（zài）下模，凸凹模 9 裝在上模。複合模（mó）主要由凸凹（āo）模（mó） 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（qī） 馬鵬輝等: 壓延圈衝壓（yā）工藝與模具設計 133

20，23 和 25) 、固 定 板 4、墊 板 ( 3，5 和 11) 、定位零（líng）件 ( 2，16) 和（hé）緊固零件 ( 13，17 和 24) 等組成，模架選用滑動平穩、導向準確可靠的中間導柱模架［5］。複（fù）合模具工作過程為，將板料沿送進方向送料，然（rán）後啟（qǐ）動壓（yā）力機，上模部分在壓力機滑塊的作用下（xià），向下移動。凸凹模 9 與板料（liào）接觸，與落料（liào）凹模接觸完成落料。隨之上模部分繼續向下移動，凸（tū）凹模 9 與拉深凸模 22 相互作用對板料進行拉深成形，當模具完全（quán）閉合（hé）之後，完成拉深工序。隨後（hòu），模具開模，在彈性（xìng）卸料裝置（zhì）

( 卸料板 7、彈簧 8 和卸料螺釘 10) 的作用下，把（bǎ）

圖 2 落料 － 拉深複合模二維裝配（pèi）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 8. 彈簧 9. 凸凹模 10. 卸料螺（luó）釘

11. 上模墊板 12. 上模（mó）座 13、17、24. 內六角螺釘 14. 模柄 15. 打料杆 18. 導套 19. 導柱 20. 推件塊 21. 導料銷

22. 拉深凸模 23. 頂件（jiàn）塊 25. 頂（dǐng）料杆（gǎn）

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

板料（liào）從凸（tū）凹模 9 上卸下。開模過程中，若製件包（bāo）在拉（lā）深凸模 21 上，則利用頂料杆 25 和頂件塊 23 從拉深凸模上頂下; 若卡在凸凹模 9 內（nèi）部，則用打料杆 15 通過推件塊 20 把製件從凸凹模 9 內部推下。最後，取出成形（xíng）後的製件，模具進（jìn）入下一（yī）個工（gōng）作循環。

2. 2 衝孔反拉深翻邊複合模

2. 2. 1 主要零件的設（shè）計

工作零件包括凸模、凹模（mó）和凸凹模。采用分別加工法（fǎ）進行加工，衝孔凸、凹（āo）模（mó）刃口尺寸（cùn）分別為

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（chǐ） 寸 分 別 為 Dp = ( d +

0.4Δ) 0－δp = (119 +0.4 ×0.87) 0－0.02 mm = 119. 3480－0. 02 m