拉伸件制造工艺及复合模设计

虞婕华，黄 幸

杭州东华链条集团有限公司（浙江杭州 311100）

1 引言

图1所示端盖制件，属于带有凸缘的拉伸件。材料为Q235钢，料厚1mm，制件的生产批量很大，采用板料落料拉伸成形。

图1 端盖

2 工艺分析

精度要求：制件各处的圆角均为r=1mm，尺寸公差均为自由公差，满足拉伸工艺对精度的要求（拉伸件的工艺要求应在IT13级以下，不宜高于IT11级）。

塑性要求：本制件选用Q235钢，此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好，可以大批量冲制加工。

该制件原定的工艺是：落圆片→定位拉伸→冲孔。考虑到成本与生产效率问题，最后决定落料、拉伸、冲孔几道工序合并在一副模具上加工成形。这样具有良好的经济效益。

2.1 压边力的计算

在拉伸过程中，压料主要是为了防止起皱。该制件的凸缘要求平整，在模具拉伸时，需要合适的压边力，才能保证制件的加工质量。压边力过大会增加拉伸力，过大的拉伸力容易使制件拉裂。要是压边力不够的话，又会使制件凸缘起皱。选择合适的压边力，对制件的质量起着非常重要的作用。压边力的大小跟很多因素有关，一般按以下的经验公式进行计算：

式中 PY——压料力，N

F——压料面积，mm2

P——单位面积压料力，N/cm2

抗拉强度σb=400N/mm2。

制件压料面积F=πr2=3.14×622-3.14×452=5,711mm2。

由资料查出单位面积压料力P＝250N/cm2。

2.2 设计中的注意事项

凸、凹模尺寸的确定：凸、凹模落料刃口尺寸，与制件外形尺寸基本稳合，因为落料是在拉伸成形后进行的。但是当模具把拉伸成形后的片子从板料上切割下来后，上模还会进一步的往下行走合适的距离，进行整形，在整个的拉伸过程中，材料会有一定量的延展性，在确定凸、凹模落料刃口尺寸时，需要减掉这个材料的延伸量，但是这个延伸量没有准确的固定公式套用，需要用经验数据来定。通过现场实物试验的形式，来确定凸、凹模的刃口尺寸。经试验得出凸、凹模刃口尺寸如图2所示。

图2 凸模与凹模的工作尺寸图

3 模具结构及工作过程

该模具的结构如图3所示，上模主要由模柄、导套、上模座、凸模压料板等组成；下模主要由凹模、冲钉、导柱、下模板、顶件销等组成。

模具工作过程：拉伸下料时，把板料放在定位架上，用定位钉固定好位置。上模下行时，凸模先接触板料，在凹模的作用下，带动板料变形，在这个时候，脱料、压料板同时压住板料（这时的压料力较小），随着上模的不断下行，下模凸模接触到板料，在制件变形的过程中，冲孔工序也在进行着，压料力随着上模的不断下行而越来越大，以保证制件凸缘随着变形的加深，边缘不起皱。上模到达下止点，制件成形，凸模与凹模外圈也接触到，切割下整个制件，压料板压紧制件凸缘，起到整形作用。上模回升，废料顶件销打出冲孔废料，同时顶件杆18顶起凹模，取出制件，落圆片→定位拉伸→冲孔等工序完成。

在制件进行变形的过程中，中间的拉伸力会使周围的材料向中间聚拢变形，摩擦力会陡然上升，制件容易起皱、破损，在加工时，需在板料或是模具上涂润滑油，以减小摩擦力，同时必须有压板压着以减小变形。

图3 模具结构图

4 结束语

通过对端盖制件的工艺分析，运用模具设计原理，把几道工序合并在一付模具中，降低了生产成本，提高了生产效率。经过生产实践证明，该模具的设计思路与模具结构是可行的、实用的。车间里已运用本模具进行大批量的生产，质量稳定。模具使用方便、安全，为类似制件的大批量生产提供可行性的借鉴。