图7-148 排样图4.模具结构设计图7-149所示为阶梯圆筒形件多工位级进模结构。该模具有如下特点：1）为提高拉深凹模的耐磨性能，延长模具使用寿命，各工位拉深凹模采用硬质合金YG8制造。3）工位是冲底孔，制件对毛刺要求较高，为了提高模具的使用寿命，此工位凸、凹模均为硬质合金镶拼而成。......
2023-06-26
优化长圆筒形件多工位级进模的生产效率
【摘要】：年产量100多万件。该结构为多组模板组合而成的一副较精密的级进拉深模，以便调试、维修。拉深凸模上的台阶接触前一工位送进的工序件后开始压缩材料。凸模继续压入，材料的内应力达到屈服强度时，开始进入塑性变形阶段，凸模挤入材料的深度逐渐增大。凸模继续向下，“无间隙”地通过凹模把制件进行切断。
1.工艺分析
图7-126所示为无凸缘长圆筒形拉深件，材料为SPCE，板料厚为0.3mm。年产量100多万件。旧工艺采用5副单工序模及一道车床加工的工序来完成，分别为①落料拉深复合模，②二次拉深，③三次拉深，④四次拉深，⑤拉深带整形，⑥车床进行口部及内口倒角加工。在车床进行口部及内口倒角加工方式需要设计专用的夹具，且容易引起断面形状的改变。这样不仅生产率低，生产成本高，产品质量不稳定，而且不能满足大批量生产的要求。为满足大批量的生产，采用多工位连续拉深模设计，在末次采用拉深与挤边复合工艺。
从图7-126可以看出，由于在带料上连续生产无凸缘拉深件，其修边余量也应在带料平面上考虑，而不应沿制件高度方向考虑。
图7-126所示该拉深件高度h=（46±0.05）mm及内口部有30°角的要求。旧工艺是采用单工序拉深结束后再用车床加工，然后再进行内口部倒角。经过分析在末次拉深时系数适当取大些，并设计成拉深带挤边复合工艺。能解决制件高度（46±0.05）mm的尺寸及内口部有30°角的要求。
图7-126 长圆筒形件
2.拉深工艺的计算
（1）毛坯的计算 从表4-29查得，当连续拉深件直径为25～50mm时，其修边余量δ=2.5mm，结合实际经验把修边余量调整为δ=3mm，得凸缘直径d凸=（2×3+19）mm=25mm。
可以代入表4-32序号20的公式求展开：
考虑到相对板料厚度很小，为了防止后续拉深出现拉破现象，按经验值首次拉深按表面积计算多拉入了4%的材料。在后续拉深再将多拉入的料返回到凸缘处，这样就可防止再拉深时因凸缘区材料再流入凹模而出现拉破现象，故实际采用的毛坯直径D1为
（2）拉深系数及各次拉深直径计算 拉深系数是拉深工艺中重要的一个参数，该制件首次拉深把凸缘部分的材料全部拉入凹模内，因此首次拉深按无凸缘零件计算拉深系数，由毛坯相对厚度：
查得m1=0.55～0.58，m2=0.78～0.79，m3=0.80～0.81，m4=0.82～0.83。首次拉深材料还没硬化，塑性好，那么拉深系数可取小些，由于制件再拉深的硬化指数相对较高，而塑性越来越低，变形越来越困难，故拉深系数一道比一道大，该制件在连续拉深中，中间并无退火工序，那么拉深系数相对取大些。根据经验值调整后的拉深系数为：m1=0.55，m2=0.79，m3=0.80，m4=0.85。那么求得各工序拉深直径如下：
3.排样设计
为提高材料利用率，该制件采用一出三排样较为合理，求得带料宽度为202mm，步距为72mm。该排样共设计为11个工位来完成，排样如图7-127所示，具体工位安排如下（以下各工位的命名以排样图中的A—A剖视图为准）：
工位①：冲导正销孔；
工位②：空工位；
工位③：切口；
工位④：空工位；
图7-127 排样图
工位⑤：首次拉深；
工位⑥、⑦：空工位；
工位⑧：二次拉深；
工位⑨：空工位；
工位⑩：三次拉深；
工位(11)：四次拉深与挤边复合工艺。
4.模具结构设计
图7-128所示为长圆筒形件多工位级进模结构。该结构为多组模板组合而成的一副较精密的级进拉深模，以便调试、维修。各工序的结构较为复杂（有复合内外切口及拉深与挤边复合工艺等）。为了确保制件的精度，此模具采用4个精密滚珠钢球导柱。以滚动送料器为粗定距，以内部导正销为精定距，使模具在生产中更稳定，并在模具外部安装误送检测装置（未绘制出）。当带料送错位或模具碰到异常时，压力机即自动停止冲压。
图7-128 长圆筒形件多工位级进模结构
1—上模座 2—上托板 3—上垫脚 4、13、24—固定板 5、20、30—卸料板 6、12、22—固定板垫板 7—导正销 8、36、40、45、50—顶杆 9—凸凹模 10—内卸料块 11、17、29—卸料板垫板 14、21、26—拉深凸模 15—螺塞 16、23、25、28—卸料板镶件 18—小导柱 19、42—小导套 27—拉深、挤边凸模 31、43、52—下模板 32—导柱 33、41、53—下模板垫板 34—拉深、挤边凹模 35、38、44—拉深凹模 37—限位柱 39—弹簧垫圈 46—下托板 47—浮动导料销 48—下凸模 49—顶料圈 51—下模镶件 54—下垫脚 55—下模座 56—垫块 57—导料板 58—带料
该制件年产量较大，为确保拉深凹模的使用寿命和稳定性，各工位的拉深凹模采用硬质合金镶拼而成。
（1）切口结构 由于模具长度的限制，把常规的内圈切口及外圈切口两个工位合并为复合切口一个工位来完成较合理。这样既减短带料的工位及模具的长度，又使送料更稳定，如图7-129所示。
（2）拉深与挤边复合工艺 为提高产品质量，满足大批量生产的要求，工位(11)采用拉深与挤边复合工艺，如图7-130所示。
图7-129 复合切口结构
1—固定板垫板 2—固定板 3—卸料板垫板 4—内卸料块 5—凸模 6—推料圈 7—顶杆 8—下模镶件 9—下模板 10—卸料板镶件 11—卸料板 12—凸、凹模
图7-130 拉深、挤边复合结构
1—拉深、挤边凸模 2—卸料板垫板 3—卸料板镶件 4—卸料板 5—拉深、挤边凹模 6—下模板 7—制件 8—下模垫板
1）拉深与挤边复合工艺的结构。首先拉深凸模进入带料制件中，随着拉深凸模下行对制件进行拉深，在拉深工序结束时，拉深凸模的台阶与凹模共同对制件进行挤边。挤边的变形过程不同于冲裁。挤边过程可分解为以下几个阶段：
①弹性变形阶段。拉深凸模上的台阶接触前一工位送进的工序件后开始压缩材料。材料弹性压缩，随着凸模的继续压入，材料的内应力达到弹性极限。
②塑性变形阶段。凸模继续压入，材料的内应力达到屈服强度时，开始进入塑性变形阶段，凸模挤入材料的深度逐渐增大。即弹性变形程度逐渐增大，变形区材料硬化加剧。
③挤边阶段。凸模继续向下，“无间隙”地通过凹模把制件进行切断。制件挤压面和切断面表面粗糙度值较低。
2）拉深挤边具有以下特点：
①挤边过程是凸模利用尖锐的环状台阶从水平方向挤压制件，使侧壁与余边逐渐分离。
②由于拉深和挤边总是相伴而行，挤边刃口只是拉深凸模（或凹模）的一部分，既省去了专用切边模，又可以免去车床加工倒角的工序。
③拉深挤边后制件边缘内口部的形状如图7-126（M部放大图）所示。其中M部放大图30°角的大小与挤边工位的凸模参数相关联，经过调试后达到制件使用性能的要求。
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2023-06-26
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