基座片拉深、翻边、冲孔级进模具设计

林振平

（惠东县技工学校，广东 惠州 516300）

基座片拉深、翻边、冲孔级进模具设计

Design of base sheet deep drawing, fl anging and punching progressive die

林振平

（惠东县技工学校，广东 惠州 516300）

级进模由多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。一次行程完成以后，由冲床送料机按照一个固定的步距将材料向前移动，这样在一副模具上就可以完成多个工序，一般有冲孔，落料，折弯，切边，拉伸等等。

级进模；拉深；冲孔；落料；翻边

本文主要介绍了基座片冲压模具设计。以基座片冲压模具设计的各组成部分为主线，参照了现代的模具设计经验和方法，得出设计方案。

1 工件的分析

工件名称：基座片；生产批量：大批量。

材料：可伐合金，厚0.3 mm。

材料说明：可伐合金，也称铁镍钴合金，中国牌号为4J29等牌号，本合金为含镍29%、钴17%、锰0.5%、碳0.06%、硅0.2%的硬玻璃铁基封接合金。该合金在20～450 ℃范围内具有与硬玻璃相近的线膨胀系数，和相应的硬玻璃能进行有效封接匹配，有较高的居里点以及良好的低温组织稳定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，广泛用于制作电真空元件、发射管、显像管、开关管、晶体管以及密封插头和继电器外壳等。

工件简图：如图1。

图1 工件简图

由图1可知，加工这样的工件，传统的方法是采用三个工序来完成，即第一工序是拉深，第二工序是冲孔，第三工序是落料翻边，采用这种工艺方法须三套模具，生产率低。采用一套级进模一次完成拉深、冲孔、落料、翻孔成形工序，这样能大大提高生产效率，操作方便、安全，冲出制件质量较好。

本工件的材料厚度为0.3 mm，冲裁间隙取为0.9 t，则单边间隙值为0.01 mm，因而对模架精度的要求很同。并且级进模上具有多处冲裁，各处冲裁凸、凹模的制造、装配也存在误差，故选用侧刃定位的级进模。

（1）工位安排如下：1.侧刃定位；2.冲两个切口；3.切口；4.空工位；5.拉深；6.对拉深的底面整形；7.冲3个ø3MM孔；8.冲裁成型；9.落料、翻边。

材料选用条料，手工送料，侧刃定距。由于本件是拉深件，所以不用多设导正销，仅在第8工位设置1个导正销。

第3工位的切口采用斜刃切开，并不是冲切掉一窗条的方法，这样对于矩形工件是适宜的。拉深工序中，拉深凸模、凹模都有圈套的圆角，拉深后的工序件也有相应的圆角。第6工位的整形就是整形成工件所需的圆角。

第9工位是个级进模，包括落料、翻边两道工序。工件脱离条料，随条料从模具侧面滑出。经过工件的几何形状分析，是由两个半圆和中间的矩形部分组成。圆形部位的成形是拉深。中间矩形部位的成形是弯曲，但在这里则是侧壁凸模的压力作用下，板料沿凹模的圆角被接进去的，或者说是流动进去的。它与两头圆形部位的拉深相比，材料在流动过程中虽然没有横向的压缩变形，也属于拉深。

工件两端是半圆形的拉深，在后面的计算中按圆筒形拉深计算。

（2）计算切口尺寸、料宽和步距：本零件在排样图上两件相邻的部位为直线，而且在拉深过程中，相邻部位的材料都需要向零件中间流动，则势必造成由拉深引起的步距变短，将使定位尺寸难以控制。因此确定使用带料切口工艺。

（3）料宽的计算：已经计算出实际毛坯直径为10.69 mm，再加上带料的侧搭边值侧刃切除量，便得到条料宽度。侧搭边值每边取1.0 mm，侧刃切除量取1.25 mm，经圆整尺寸，则料宽为28 mm。

（4）步距的计算：步距的尺寸是毛坯直径与搭边值之和。步距取值为13 mm。

（5）凹模与凸模圆角半径的确定：一般凹模圆角半径应尽可能大些，因大的圆角半径有利于金属流动，而且还可以提高拉深件的质量。但凹模圆角半径太大将削弱压边的作用，可能出现起皱现象，这不利于拉深工序的完成。圆角半径的选取常通过查表取值。对于薄料、小件查表取值往往偏大，可采用下述经验公式计算。

式中，r凹——凹模圆角半径（mm）；

D——毛坯直径（mm），D=10.69 mm；

d——拉深后的工件直径（mm），d=4.6 mm；

t——料厚（mm），t=0.3 mm。

凸模圆角半径如果取值过小，材料容易在此部位严重变薄，甚至断裂。一般取值为（1.2～1.5）r凹，帮取r凹=1.4 mm。

（6）拉深力的计算：

式中，L——横截面周边长度（mm）；K——修正因数，可取0.5～0.8。

拉深时，两端圆形部位拉深票面直径为ø4.6 mm，中间的直线部位由于拉深时材料没有横向被压缩的变形，因此所受的拉应力应比两端稍小一些。但是，在实际计算中应该忽略这种区别，同样计入被拉深的截面。可算出L=4.6 mm×π+2×13 mm=40.5 mm。由材料力学性能表查出σb=500～600 MPa，取较大值600 MPa，则其拉深力：

（7）翻边的计算：进入翻边工序时，工件与带料脱离。由压杆压在凹模上，此时工件外缘为平面，这时进行的翻边称为外翻边。两端材料在翻边模作用下横向产生压缩变形，周长被压短而形成工件最后要求的形状。对于这种翻边工序，需要计算翻边部位的变形量，如果变形量超过允许的数值，工件将产生皱折，甚至把模具撑裂。

翻边的变形程度用如下式，其对应值b=1.2 mm；R=2.9 mm。计算出变形程度为0.29，即：变形量则在允许范围之内。

翻边力的大小采用下式计算：

F=1.25LtσbK=1.25（5.8π+13×2）mm×0.3 mm×600 MPa×0.3=2 984 N

式中，L——翻边周边长度（mm）；K——因数，一般取0.2～0.3。

2 级进模的特点

多工位级进模主要用于细小复杂冲压零件的批量生产，其工位数多，精度高，寿命要求长，模具细小，零件和镶块多，板类零件孔位精度高，尺寸协调多，多工位级进模加工具有以下特点：

（1）工作零件、镶块件和三大板（凸模固定板、凹模固定板和卸料镶块固定板，简称三板）是多工位级进模加工难点和重点控制零件，其加工难点体现在工作零件型面尺寸和精度、三大板的型孔尺寸和位置精度。

（2）细小凸模和凹模镶块由于形状复杂、尺寸小、精度高，采用传统机械加工难以完成加工，必须辅以高精度数控线切割、成型磨削、曲线磨等先进方法方能完成（常常采用数控线切割+成型磨削）。

（3）多工位级进模中的凸模固定板、凹模固定板和卸料镶块固定板孔位精度高、尺寸协调多，是制造难度最大、耗费工时最多、周期最长的三大关键零件，是模具精度的集中体现件。

（4）多工位级进模精度要求高、寿命要求长、尺寸稳定性要求高，所以模具零件的选材除了要求高耐磨高强度和高硬度外，还要求热处理变形量小，尺寸稳定性好。

［1]李志刚主编. 模具CAD/CAM. 机械工业出版社.［2]冲压工艺学. 湖南省机械工程学会编.［3]翁其金主编. 冲压与塑料成型——工艺及模具设计（上、下册）.机械工业出版社.

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［5]王芳主编. 冲压模具设计指导. 机械工业出版社.

［6]党根茂等编. 模具设计与制造. 西安电子科技大学出版社.

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TG385

1009-797X（2016）04-0041-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.04.016

林振平（1985-），男，机械设计制造助理讲师，2009级工学学士学位，研究方向为机械设计制造及其自动化。

2015-12-31