浅谈盖板拉深模的设计

夏智勇

摘 要：运用预冲孔设计方案消除了因材料流通不畅而导致零件平面度下降。并合理设计了模具结构，减少了模具数目提高了生产效率保证了产品的质量。

关键词：预冲孔；平整；流动性

如图1所示此零件是某些汽车上的零件，采用4mm厚10钢制成，由于结构及功能上的需要，其板面需拉深出两个阶梯浅筒，同时在筒底要成形出多处加强筋，成形后的底面要求保证平面度为0.5mm，以便与相应结构的零件组合后，能在其结合面间添加适当的复合材料，通过特殊处理后，达到抵抗冲击能力。

图1 盖板结构简图

1 工艺分析

该零件，二处拉深阶梯筒体直径分别为φ224及φ124，拉深高度均仅为6mm，属于浅拉深。

根据工件高度h与最小直径d之比h/d及材料的相对厚度（t/D）×100、凸缘相对直径等参数，依照阶梯形件拉深次数的判断条件可知，该件可以一次拉深成功。

根据零件外形尺寸，各筒体拉深高度仅为6mm，约等于（1.5～2）t=6～8mm，基本上属于局部成形，零件的成形难度不大。因此，模具设计成上、凹模结构，通过直接压制而获得形状。

根据零件图要求，有一个中心孔需要加工。如果先通过拉深成形零件外部形状再加工中心孔，会发现加工出的零件出现较大翘曲，导致平面度严重超差，为保证产品要求，需手工校正，但由于所用 10钢既有良好的韧性，加之料较薄、弹性大、使得手工校正困难较大，针对零件平面度超差，结合零件结构分析后认为：几处拉深部位距外形边缘直边距离及板料中心孔的距离均不大，拉深时易造成将拉断材料挤入凹模和凸模之间使工件外形发生变形和损坏模具刃口。而多处不对称布置的各种成形筋的存在一方面可能会使工件受力不均，易变性；另一方面，又一定程度上加剧了拉深过程中，材料流通的不畅趋势。而在模具结构设计中，为降低模具成本和使模具简单化，又没有采用压边及校正措施，从而未从模具结构上对板料的平整性进行控制，这一切都会导致了零件过大的不平整。

2 工艺方案

为满足零件平面度的要求和加工简单，增加材料拉深时的流动性能是一种可行的方法，经过在坯料中部率先加工出φ20的预制孔，然后再成形出各阶梯筒及成形筋，根据理论指导该工艺措施对于零件平面度有着较大的改善，由于零件中心部位的筒底材料向筒壁发生了流动，使预制孔出现了严重变形。

由此可见，采用在坯料中部先加工出φ20的预制孔后，再进行成形的工艺方案是可行的，对提高零件平面度是有效的。

考虑到该零件不便于机械加工，对中部孔宜采用压力加工在后一步加工中将冲孔与校平放在一个工序中，使模具在完成拉深及成形后，通过适当的变化，实现零件的中部孔冲切及零件平面的校正，达到一模多用。

3 模具设计

3.1 模具结构

针对加工该零件出现的工艺难点，通过在拉深凸模1中部加装预冲孔凸凹模3，在拉深凹模2中部适当位置加装与预冲孔凸凹模3相配的预冲孔凸模4后，使模具结构设计成拉深及冲中心孔两用模，如图2所示为该零件预冲孔及拉深状态结构简图。

1拉深凸模 2拉深凹模 3预冲孔凸凹模 4预冲孔凸模 5聚氨酯块

图2 拉深模结构图

3.2 预冲孔及拉深工作原理

模具置于Y28-450液压机上加工，工作过程分零件成形及卸料二阶段。

首先，坯料置于拉深凹模2上平面的适当位置，压力机下移，预冲孔凸凹模3内形与拉深凹模2上与之相配合的预冲孔凸模 4刃口接触，首先将坯料的预冲孔冲切出来，随着压机的缓缓下移，拉深凸模1与拉深凹模2共同作用，将预冲孔后的坯料拉深并成形出来，由于拉深与成形过程中，材料能从坯料的外缘及内孔较自由地流动。因而，零件的平整性得到了较好的保证。

随着压力机滑块的上行，聚氨酯块5发生弹性回复，将成形好的坯料部分翘起，整个零件通过手工卸下。至此，整个卸料完成，压力机转入下个工作循环。

3.3 冲中心孔工作原理

当零件全部成形后，半成品转入中心冲孔，盖板中心孔冲切及零件平面校正结构图，如图3所示。

1拉深凸模 2拉深凹模 3预冲孔凸凹模 4预冲孔凸模 5固定螺钉 6垫块 7聚氨酯块

图3 中心孔冲切及平面校正结构图

模具工作时，首先在预冲孔凸凹模3及凸模板之间开设的缺口处安放垫块6，同时用固定螺钉5与凸模板连接好，随后将成形好的半成品置于模具拉深凹模2型腔中，随着压机滑块的下行，预冲孔凸凹模3外形与拉深凹模2中与之相配合的拉深凹模2中的刃口接触，将坯料中心孔冲切出来，随着压机的再次缓缓下移，拉深凸模1与拉深凹模2共同作用，对已拉深及成形后的零件进行校正，进一步控制并保证零件大平面的平面度要求。

随着压力机滑块的上行，聚氨酯块7发生弹性回复，将冲切中心孔的废料推离型腔，整个零件卸料通过手工进行。至此，完成整个零件的加工。

4 结束语

上述工艺方案及模具设计完成后，由于实现了一模两用，从而使一套模具能完成拉深及成形、冲孔两套模具的工作任务，既减少了模具数量，生产效率又得到了提高，操作人员工作条件得到改善，目前，模具工作正常，产品质量稳定。

参考文献

[1] <<冲模设计手册编写组编.冲模设计手册>>，机械工业出版社。

[2] <<冷冲压工艺与模具设计>>，中国劳动社会保障出版社。

[3] <<机械工程材料 >>， 中国劳动社会保障出版。