优化工序模具设计——从第二道工序开始

本道工序是二次拉深，主要是形成零件主体形状及凸缘处的9°倾斜角，其次是完成为后续工序定位的矩形定位孔。采用拉深底部冲孔复合模。二次拉深模装配图如图3-24所示。

图3-24 二次拉深模装配图

1.模具结构设计

由于凸缘处有一个9°倾斜角，使得拉深凹模、压边圈都要有9°倾斜角，这样压边圈在运动时，要保证其不能旋转，只能上下运动。同时9°倾斜角也产生横向力，使得顶起压边圈的卸料螺钉与下模座磨损加剧。为此要在下模座中嵌入衬套，防止下模座的快速磨损。

拉深接近完成时，在工件底部冲孔，要掌握冲孔的时机。冲孔过早，拉深力会使得冲好的孔变形，后续工序无法用此孔定位；冲孔过晚，模具到达下死点，拉深高度已经满足要求，而冲孔尚未完成；因此冲孔与拉深的终止位置应该相同。

工件拉深后可能包紧在拉深凸模上，也可能卡在拉深凹模孔中。冲孔后制件也可能包紧在冲孔凸模上，因此要有卸料板，能将制件从拉深凹模孔推出，也能从冲孔凸模卸下，这里采用刚性的卸料装置。

冲裁模有横向力的弯曲模、拉深模两种，大多采用导向装置。本套模具有冲裁要求，且是不等高拉深，拉深过程中会有一定的横向力，因此用导柱导套进行导向，可提高冲压精度、延长模具的使用寿命。

此套模具适用于底部安装有气动顶出装置、滑块中有打件装置的压力机。

2.确定刃口尺寸

工序零件尺寸及公差见表3-5所示。

（1）确定拉深部分刃口尺寸

1）确定拉深凸模与凹模之间的单边间隙Z。

Z=（1～1.1）t，取Z=1.05t=1.05mm

2）拉深模刃口直径。

取凸模和凹模刃口尺寸制造公差为IT7和IT8

D_A=（D_max-0.75Δ）₀^+δ=（45.5-0.75×0.25）₀^+δmm=45.313^+0.039₀mm

D_T=（D_A-2Z）⁰_-δ=（45.313-2×1.05）⁰_-δmm=43.213⁰_-0.025mm

3）拉深模圆角半径。

根据工件的半成品尺寸，取拉深凸模刃口圆角半径R_T=4mm；取拉深凹模刃口圆角半径R_A=3mm。

（2）冲孔部分刃口尺寸的确定

1）凸模与凹模采用分别加工法制造时应满足的条件

δ_t+δ_a≤Z_max-Z_min （3-15）

式中，δ_t是凸模的制造公差（mm）；δ_a是凹模的制造公差（mm）；Z_max是凸模与凹模的最大合理间隙（mm），查附表8，取Z_max=0.1mm；Z_min是凸模与凹模的最小合理间隙（mm）；查附表8，取Z_min=0.07mm。

上式的右侧等于0.03mm。工件的落料加工最大尺寸是6mm，要想满足上式，则凸模和凹模的制造公差等级要达到IT7和IT8。这样的加工精度，比较容易保证。取凸模和凹模刃口尺寸制造公差为IT6和IT7。

2）确定冲孔模刃口尺寸

冲孔用下列公式进行计算

d_t=（d_min+XΔ）⁰_-δ凸 （3-16）

d_a=（d_t+Z_min）₀^+δ凹 （3-17）

式中，d_t、d_a是分别为凸模、凹模的刃口尺寸（mm）；Z_min为凸模与凹模的最小合理间隙（mm）；Δ是工件公差（mm）；X是磨损系数，查附表9，X=0.75。

冲6mm部分刃口尺寸如下

d_t=（d_min+XΔ）⁰_-δ凸=（6+0.75×0.048）⁰_-0.008mm=6.036⁰_-0.009mm

d_a=（d_t+Z_min）₀^+δ凹=（6.036+0.07）^+0.012₀mm=6.106^+0.015₀mm(www.xing528.com)

冲4mm部分刃口尺寸如下。

d_t=（d_min+XΔ）⁰_-δ凸=4.036⁰_-0.008mm

d_a=（d_t+Z_min）^+δ凹₀=4.106^+0.012₀mm

3.模具非标零件设计

在拉深过程中，工件要在压边圈表面移动，对压边圈的寿命有一定的影响，一般要求压边圈的硬度相对较高。压边圈与工件接触的表面要比较光滑。压边圈上表面的9°夹角与凹模的9°夹角配合，形成工件的不等高的凸缘。直径ϕ55.6mm是根据首次拉深后工件内径尺寸确定的。压边圈如图3-25所示。

凸凹模中直径为ϕ8mm的孔深度到达89mm，可以采用加长钻头加工，也可以用电火花加工。加工好此孔后，可用线切割机加工冲孔凹模的刃口孔，也可用电火花加工。凸凹模如图3-26所示。

拉深凹模加工是本套模具的核心，它既是拉深凹模，同时又起固定冲孔凸模的作用。固定冲孔凸模的孔较小，精度要求较高，可以用线切割机加工。此孔与9°倾斜角有一定位置关系，各工序加工时可采用在外圆上制作定位槽的方法进行定位。拉深凹模如图3-27所示。

垫板如图3-28所示。垫块如图3-29所示，推板如图3-30所示。推板在垫块中移动时，推板的外圆与垫块内壁接触，采用H7/h6配合。

在设计两个相配合的零件时，一般要求容易加工的零件强度（硬度）比较低。在本例中打杆与衬套配合，打杆比衬套容易制造，这两个零件的磨损基本相同，设计时要求打杆的硬度比衬套的硬度低一些，这样衬套相对耐用而打杆相对容易损坏。这种动配合常用H7/h6。打杆如图3-31所示，衬套如图3-32所示。

衬套的退刀槽是为了清除车削加工时产生的圆角，以便衬套能够正确安装。在实际生产中，经常不标注此退刀槽。

推件板如图3-33所示。推件板在拉深凹模（图3-27）内上下运动，其自由度由卸料螺钉限制。不能用冲孔凸模（图3-34）限制，因冲孔凸模太小，强度有限；也不能只用拉深凹模的内壁限制，因为这样不能限制推件板的旋转运动。

冲孔凸模如图3-34所示。对于这种小型凸模，一般采用加凸模保护套的方法来防止凸模的变形，本例中由于凸模的长度较短，所以没有加凸模保护套。

图3-25 压边圈

图3-26 凸凹模

图3-27 拉深凹模

图3-28 垫板

图3-29 垫块

图3-30 推板

图3-31 打杆

图3-32 衬套

图3-33 推件板

图3-34 冲孔凸模