沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)()課件

1、第8章拉深模具的設(shè)計(jì)8.1 拉深模的典型結(jié)構(gòu) 8.2 拉深模工作零件的設(shè)計(jì) 8.3 拉深模設(shè)計(jì)實(shí)例 習(xí)題8.1 拉深模的典型結(jié)構(gòu)8.1.1 首次拉深模1. 無壓邊裝置的拉深模1) 無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模如圖8.1(a)所示為無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模。圖8.1無壓邊裝置的簡(jiǎn)單拉深模其工作過程如圖8.1(b)所示： 將板坯放在定位板中定位； 凸模下行與凹模共同作用對(duì)板坯進(jìn)行拉深； 工件被拉至凹模底部的臺(tái)階(脫料頸)以下，板坯完全成形； 凸模上行，由于回彈，工件口部略為增大，被脫料頸阻擋，工件從凸模上卸下，自然下落。為防止在拉深結(jié)束時(shí)工件緊貼在凸模上而難以取下，或在取件過程中工件與凸模之間形成真空而引

2、起工件變形，在拉深凸模上應(yīng)設(shè)計(jì)有與大氣相通的通氣孔。該種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小、制造容易、成本低廉。因拉深凸模要下行到凹模脫料頸之下，所以該模具只適合于淺拉深。2) 無壓邊拉簧刮件環(huán)落件拉深模如圖8.2(a)所示為無壓邊拉簧刮件環(huán)落件拉深模。其卸料機(jī)構(gòu)由一個(gè)三瓣結(jié)構(gòu)的刮件環(huán)及環(huán)形拉簧組成，其內(nèi)徑大小可以變化。其工作過程如圖8.2(b)所示，與圖8.1(b)類似： 將板坯放在定位板中定位； 工件被拉過刮件環(huán)時(shí)，凸模及工件將刮件環(huán)撐開； 待工件越過刮件環(huán)后，在拉簧作用下，刮件環(huán)收縮、緊貼凸模； 凸?；爻虝r(shí)，工件被刮件環(huán)阻擋而落下，拉深完成。該種模具采用拉簧刮件環(huán)的卸料結(jié)構(gòu)，卸料比較可靠。這種結(jié)構(gòu)的

3、拉深模常用于工件材料塑性好、拉深后回彈小的工件。圖8.2無壓邊拉簧刮件環(huán)落件拉深模2. 有壓邊裝置的拉深模1) 正裝拉深模如圖8.3(a)所示為帶彈性壓邊裝置的正裝拉深模。采取彈性壓邊圈壓料，利用凹模底部的臺(tái)階(脫料頸)完成卸料。其工作過程如圖8.3(b)所示，與圖8.1(b)類似。該種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，壓料裝置能防止板坯起皺。但由于采用上壓邊結(jié)構(gòu)，上?？臻g位置有限，不能使用很高的彈簧或橡皮，因此能提供的壓邊力小。這種結(jié)構(gòu)的拉深模主要用于壓邊力不大、拉深高度小的工件。圖8.3帶彈性壓邊裝置的正裝拉深模2) 倒裝拉深模如圖8.4(a)所示為帶錐形壓邊圈的倒裝拉深模，采用下壓邊裝置。其工作

4、過程如圖8.4(b)所示： 板坯放在壓邊圈上，利用限位柱進(jìn)行定位； 上模(凹模)下行，凹模將板坯壓緊在壓邊圈上，限位柱控制凸、凹模之間的壓邊間隙； 上模繼續(xù)下行，板坯被全部拉入凹模型腔而成形； 上?；爻?，壓邊圈將工件從凸模上刮出。如果工件卡在凹模中，則通過推桿、推件板將其推出。該種模具結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，板坯定位較正裝拉深模難度稍大。但由于采用下壓邊方式，故所能提供的壓邊力較大，可用于對(duì)較厚板坯進(jìn)行拉深。圖8.4帶錐形壓邊圈的倒裝拉深模3) 剛性壓邊拉深模如圖8.5所示為帶剛性壓邊裝置的拉深模的結(jié)構(gòu)及工作過程。帶剛性壓邊裝置的拉深模一般在雙動(dòng)壓力機(jī)上使用，凸模與壓力機(jī)內(nèi)滑塊(拉深滑塊)相連接，壓邊

5、圈與外滑塊(壓邊滑塊)相連。圖8.5帶剛性壓邊裝置的拉深模其工作過程如下： 板坯在凹模固定套上面的凹槽內(nèi)定位； 壓邊圈壓住板坯，拉深凸模下行進(jìn)行拉深； 工件被拉過凹模下表面后，拉深成形結(jié)束； 利用凹模洞孔與下模座洞孔大小差異形成脫料頸來卸料。如圖8.6所示為雙動(dòng)壓力機(jī)工作過程：上模下行時(shí)，外滑塊首先帶動(dòng)壓邊圈壓住板坯，然后拉深滑塊帶動(dòng)拉深凸模下行進(jìn)行拉深。上?；爻虝r(shí)，內(nèi)滑塊先帶動(dòng)凸?；爻?，外滑塊保持不動(dòng)，壓邊圈阻止工件跟著凸模上行，使凸模順利從工件中抽出來。當(dāng)凸模從工件中完全抽出來后，外滑塊才開始回程。此模具因裝有剛性壓邊裝置，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，成本低，但要求使用雙動(dòng)壓力機(jī)。圖8.6雙

6、動(dòng)壓力機(jī)裝置工作過程8.1.2 再次拉深模1. 無壓邊裝置的再次拉深模如圖8.7(a)所示為無壓邊裝置的再次拉深模。如圖8.7(b)所示為其工作過程圖。將經(jīng)過前次拉深的半成品筒形工件放在定位板內(nèi)定位，上模隨壓力機(jī)滑塊下行，對(duì)工件進(jìn)行拉深直至工件的口部被拉深至凹模底部的臺(tái)階(脫料頸)以下；之后上?；爻蹋砂寄５撞康呐_(tái)階(脫料頸)完成卸件工作。圖8.7無壓邊裝置的再次拉深模后續(xù)拉深用的板坯是已經(jīng)過首次拉深的半成品筒形件，而不再是板坯。其定位裝置、壓邊裝置與首次拉深模是完全不同的。后續(xù)各工序拉深模的定位方法常采用特定的定位板。因無壓邊圈，故不能進(jìn)行嚴(yán)格的多次拉深，主要用于直徑縮小較少的拉深或整形等。

7、模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造成本低，操作方便。凹模表面采用斜面形式，有利于材料的流動(dòng)，使成形更容易。因上、下模設(shè)有導(dǎo)向裝置，故凸、凹模間隙容易得到保證。該模具主要適用于側(cè)壁厚度均勻、直徑變化量不大、稍加整形即可達(dá)到尺寸精度要求的深筒形拉深件。 2. 有壓邊裝置的再次拉深模如圖8.8(a)所示為有壓邊裝置的再次拉深模，是倒裝結(jié)構(gòu)。如圖8.8(b)所示為其工作過程圖： 將經(jīng)過前次拉深的半成品工件套在筒狀壓邊圈上，通過半成品工件內(nèi)表面和壓邊圈外表面配合定位； 上模下行，凹模與壓邊圈配合對(duì)工件進(jìn)行壓邊，筒狀壓邊圈后退(下行)，逐漸進(jìn)行拉深； 上模繼續(xù)下行,工件被全部拉入凹模型腔而最終成形； 上?；爻?，通過推

8、桿將工件推出凹模，筒狀壓邊圈可將箍在凸模上的工件頂出。圖8.8有壓邊裝置的再次拉深模該模具結(jié)構(gòu)形式被廣泛采用。由于半成品是圓筒形的，故此時(shí)的壓邊裝置不是平板結(jié)構(gòu)，而是筒狀結(jié)構(gòu)，兼有定位、壓邊、卸料作用。壓邊圈的壓邊面積較小，具有拉深筋的作用，可降低工件起皺的可能性。模具結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，制造成本高。適用于精度要求較高的筒形件再次拉深。3. 反拉深模1) 無壓邊裝置的反拉深模如圖8.9(a)所示為無壓邊裝置反拉深模。以凹模外形對(duì)坯料定位。如圖8.9(b)所示為其工作過程圖： 將半成品坯料反扣在凹模上； 上模下行，坯料被逐漸拉入凹模，材料繞凹模流動(dòng)180、內(nèi)壁經(jīng)翻轉(zhuǎn)成為外壁； 板坯被拉通過凹模洞孔，

9、此時(shí)板坯完全成形； 凹模洞孔與下模座洞孔形成一個(gè)脫料頸，阻止工件隨著凸模上行而將工件卸下。模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸不大，制造成本低。該模具主要用于精度要求不高、材料厚度較薄的再次拉深。圖8.9無壓邊裝置的反拉深模2) 壓邊圈在上模的反拉深模如圖8.10(a)所示為壓邊圈在上模的反拉深模。壓邊圈和凸模安裝在上模，凹模安裝在下模，同時(shí)對(duì)坯料進(jìn)行定位。如圖8.10(b)所示為其工作過程圖，與圖8.9(b)的工作過程類似。只不過增加了一個(gè)壓邊圈來防止坯料的起皺，同時(shí)起卸料作用。由于安裝彈簧的空間有限，壓邊行程不大，故該模具適用于壓邊力不大的淺拉深。圖8.10壓邊圈在上模的反拉深模3) 壓邊圈在下模的反拉深模

10、如圖8.11(a)所示為壓邊圈在下模的反拉深模。壓邊圈和凸模安裝在下模，凹模安裝在上模。如圖8.11(b)所示為其工作過程圖，與圖8.10(b)的工作過程類似。壓邊圈同時(shí)對(duì)坯料進(jìn)行定位、壓邊，卡在凹模內(nèi)的工件由彈性推件塊推出。由于彈性壓邊裝置安裝在下模，可以提供較大的壓邊行程，故適用于深拉深場(chǎng)合。圖8.11壓邊圈在下模的反拉深模8.1.3 落料拉深復(fù)合模1. 正裝落料拉深復(fù)合模1) 結(jié)構(gòu)組成正裝落料拉深復(fù)合模如圖8.12(a)所示。工作零件為凸凹模、落料凹模和拉深凸模，壓邊零件為壓邊圈和頂桿，推件零件為推桿和推件板，卸料零件為卸料板，定位零件為導(dǎo)料銷和擋料銷(后者未畫出)，支承零件為模柄、上模

11、座、墊板、凸凹模固定板、凸模固定板和下模座，導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套。此外還有螺釘、銷釘、彈簧等。2) 工作過程(如圖8.12(b)所示)(1) 條形板坯從前向后沿導(dǎo)料銷送進(jìn)，由送料前方的擋料銷(圖中未畫出)控制進(jìn)距；(2) 上模下行，卸料板壓緊板坯，凸凹模外形與落料凹模完成落料工序，壓邊圈在頂桿、彈性元件作用下與凸凹模下端面對(duì)板坯實(shí)現(xiàn)壓邊,凸凹模內(nèi)形與拉深凸模同時(shí)進(jìn)行拉深成形;(3) 上模繼續(xù)下行，拉深凸模與凸凹模作用將坯料完全拉深成形；(4) 上?；爻蹋瑝哼吶Υ藭r(shí)起頂件卸料作用將工件從落料凹模頂出、從拉深凸模上脫出，而卡在凸凹模內(nèi)的工件可由推件板推出，彈性卸料板將箍在凸凹模外形上的沖裁廢料卸下

12、。圖8.12正裝落料拉深復(fù)合模3) 主要特征采取正裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)，在一個(gè)工位上實(shí)現(xiàn)落料、拉深兩個(gè)工序，生產(chǎn)效率較高。4) 模具特點(diǎn)(1) 模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸較大，制造精度要求高，制造成本相對(duì)較高。(2) 模具采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套進(jìn)行精密導(dǎo)向，使得落料拉深后的工件精度較高。(3) 由于采用固定導(dǎo)料銷和擋料銷定位，故需要在卸料板上鉆出讓位孔。(4) 板坯在壓緊狀態(tài)下進(jìn)行拉深，能防止板坯起皺。5) 應(yīng)用場(chǎng)合該模具主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的工件。2. 落料、正拉深、反拉深模1) 結(jié)構(gòu)組成如圖8.13(a)所示為落料、正拉深、反拉深模。工作零件為凸凹模、拉深凸凹模、反拉深凸模、落料凹模，卸料零件為剛性

13、卸料板，壓料零件為彈性壓邊圈，導(dǎo)向零件為導(dǎo)料板(開設(shè)在剛性卸料板下表面的凹槽)，支承零件為模柄、上模座、下模座等。此外還有螺釘、銷釘、推桿、頂桿、彈性介質(zhì)等零件。2) 工作過程(如圖8.13(b)所示)(1) 條形板坯從落料凹模上表面、剛性卸料板下表面之間的導(dǎo)向槽從前向后送進(jìn)模具，由前方的擋料(未畫出)控制進(jìn)距；(2) 上模下行，凸凹模外形與落料凹模作用完成落料工序，壓邊圈與凸凹模下端面對(duì)板坯實(shí)現(xiàn)壓邊，凸凹模內(nèi)形與拉深凸凹模外形開始正拉深成形；(3) 上模繼續(xù)下行，凸凹模內(nèi)形與拉深凸凹模外形進(jìn)行正拉深；(4) 上模繼續(xù)下行，正拉深結(jié)束，反拉深凸模與拉深凸凹模內(nèi)形對(duì)板坯底部進(jìn)行反拉深；(5) 上

14、模繼續(xù)下行，板坯完全被拉入拉深凸凹模內(nèi)，反拉深結(jié)束；(6) 上?；爻?，卸料板將卡在凸凹模外形的沖裁廢料卸下，頂件塊將工件從拉深凸凹模內(nèi)頂出，若工件卡箍在反拉深凸模上，則由推件塊推出，此時(shí)將板坯再向前推進(jìn)一個(gè)步距，準(zhǔn)備下一次沖壓成形。3) 主要特征(1) 有一個(gè)凸凹模和拉深凸凹模。(2) 拉深、切邊凹模為同一零件。(3) 能在一個(gè)工位上完成落料、正拉深、反拉深等三個(gè)工序，生產(chǎn)效率較高。4) 模具特點(diǎn)模具有凸凹模、反拉深凸模、拉深凸凹模、落料凹模等工作零件，要求相互之間的間隙配合精度高；推桿和頂桿較多，其孔之間相互配合精度要求高，否則極易發(fā)生阻滯現(xiàn)象。故模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，裝配難度大，設(shè)計(jì)和制

15、造成本較高。5) 應(yīng)用場(chǎng)合該模具適用于生產(chǎn)效率要求高、能實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)的場(chǎng)合。圖8.13落料、正拉深、反拉深模3. 再次拉深、整形、沖孔、切邊復(fù)合模圓筒形件切邊的工作過程：在工件拉深結(jié)束時(shí)，切邊凸模與拉深切邊凹模共同作用，將多余的邊料切斷，如圖8.14所示。該模具在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除了應(yīng)考慮沖裁間隙設(shè)計(jì)外，還應(yīng)注意拉深凸模工作部分的長度，太長則無法實(shí)現(xiàn)切邊，太短則不能得到預(yù)期的工件高度。圖8.14圓筒形件切邊的工作過程再次拉深、整形、沖孔、切邊復(fù)合模如圖8.15所示。1) 結(jié)構(gòu)組成再次拉深、沖孔、切邊復(fù)合模如圖8.15(a)所示。工作零件為沖孔凹模、沖孔凸模、切邊凸模、拉深切邊凹模，導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱和

16、導(dǎo)套，定位、壓邊、卸料零件均為筒形壓邊圈，推件機(jī)構(gòu)為推件板等，支承零件為模柄、上模座、凸模固定板、凹模固定板、墊板、固定塊、墊柱、下模座等。此外還有螺釘、銷釘、彈性介質(zhì)、推桿、頂桿、螺母等。2) 工作過程其工作過程如圖8.15(b)所示： 將半成品拉深件倒扣在壓邊圈上定位； 上模下行，安裝在下模的拉深凸模與處于上模的拉深切邊凹模共同進(jìn)行拉深將半成品逐漸拉入墊柱孔內(nèi)； 上模繼續(xù)下行，推件板回到最上止點(diǎn)位置時(shí)，與拉深凸模和沖孔凹模對(duì)工件底部整形； 上模繼續(xù)下行，沖孔凸模與沖孔凹模作用對(duì)工件底部實(shí)現(xiàn)沖孔工序； 上模繼續(xù)下行，切邊凸模與拉深切邊凹模對(duì)工件口部進(jìn)行切邊； 上?；爻?，壓邊圈將切邊廢料從切邊

17、凸模上卸下，卡在墊柱內(nèi)的工件由剛性推件板推出，沖孔廢料從模具中心通孔直接落下。3) 主要特征沖孔凹模與拉深凸模鑲在一起，外形是拉深凸模，內(nèi)形是沖孔凹模，兩者上端面構(gòu)成整形凹模；拉深切邊凹模既擔(dān)當(dāng)拉深凹模又擔(dān)當(dāng)切邊凹模。這樣，此副模具是在同一個(gè)工位上完成拉深、整形、沖孔、切邊多個(gè)工序的。4) 模具特點(diǎn)這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，各配合部位的配合精度要求較高，故調(diào)試難度大。但模具生產(chǎn)效率高，且能生產(chǎn)精度要求較高的產(chǎn)品。5) 應(yīng)用場(chǎng)合該模具適用于具有一定精度要求、生產(chǎn)率較高的再次沖壓場(chǎng)合。圖8.15再次拉深、整形、沖孔、切邊復(fù)合模8.1.4 大型件拉深模1. 單動(dòng)拉深模1) 結(jié)構(gòu)組成如圖8.16

18、所示為汽車左右門外蒙皮單動(dòng)拉深模。工作零件為凸模和凹模，板坯定位零件是定位塊，上、下模定位零件是導(dǎo)板和定位板，模具在壓力機(jī)上的定位零件是定位鍵，壓料零件為壓邊圈、頂桿和氣墊(未畫出)，此外還有限位螺釘、到位標(biāo)志器、塑料彎管(排氣)、螺釘、銷釘?shù)?。圖8.16單動(dòng)拉深模2) 工作過程工作時(shí)，頂桿在下方氣墊(未畫出)的作用下，將壓邊圈向上頂起到與凸模上表面平齊，其位置由限位螺釘控制。之后，送入板坯并用四個(gè)定位塊定位(圖8.16俯視圖)。凹模開始向下運(yùn)動(dòng)，將板坯壓緊在壓邊圈上。隨著凹模繼續(xù)下行，壓邊圈隨凹模一起向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將板坯拉深成形。凹模回程時(shí)，壓邊圈將工件頂出。3) 主要特征該模具在加工大型零

19、件時(shí)，精度控制較困難。導(dǎo)板用于凸模和壓邊圈的導(dǎo)向，限位螺釘控制壓邊圈向上的極限位置，以便將板坯順利送入模具中。限位塊用于模具沖壓到位時(shí)的限位，同時(shí)也用于調(diào)整凹模與壓邊圈之間的間隙。到位標(biāo)志是檢驗(yàn)拉深件到位的標(biāo)志，如果它能在拉深件工藝補(bǔ)充面或下道工序可沖掉的廢料面上壓出直徑3mm的小圈，即說明已經(jīng)壓到位了。 塑料彎管和通氣孔的作用是讓封閉在型腔內(nèi)的空氣順利排出，從而保證工件的質(zhì)量。為了防止灰塵從凹模通氣孔中落入模具型腔內(nèi)，在凹模通氣孔上段可安裝一段塑料彎管。定位鍵與壓力機(jī)工作臺(tái)上的T形槽相配合，使模具在壓力機(jī)上正確定位。起重棒用于模具的吊運(yùn)。頂件桿與壓力機(jī)氣墊相連，用于頂件和壓料。4) 模具特點(diǎn)

20、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，制造精度要求高，成本也較高。但模具能夠成形較大尺寸的汽車門外蒙皮，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。采用通氣孔、塑料彎管等結(jié)構(gòu)或裝置，有利于保證工件的加工質(zhì)量；采用限位螺釘、定位塊、定位鍵等裝置，使板坯在拉深過程中的定位精度得到保證。5) 應(yīng)用場(chǎng)合該模具適用于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸較大、生產(chǎn)批量較大的汽車門窗類蒙皮件的加工。2. 雙動(dòng)拉深模1) 結(jié)構(gòu)組成如圖8.17為雙動(dòng)壓力機(jī)大型件拉深模。工作零件為凸模和凹模，壓料零件為壓邊圈，導(dǎo)向裝置為導(dǎo)向板，定位零件為左定位裝置和右定位裝置、限位墊塊，支承零件為凸模座、頂料支承裝置(與下定位裝置相連)等，此外還有螺釘、銷釘、頂桿等其他輔助零件。2)

21、工作過程工作時(shí)，薄板送料機(jī)(或人工)將板坯通過滑道(未畫出)送入模具內(nèi)，此時(shí)頂料支承裝置已升高至定位平面，以支承板坯，防止下塌。外滑塊帶動(dòng)壓邊圈首先下行，將板坯壓住實(shí)現(xiàn)壓邊，接著內(nèi)滑塊帶動(dòng)凸模座和凸模下行進(jìn)行拉深。拉深完畢后內(nèi)滑塊先帶動(dòng)凸?；爻蹋缓髩哼吶爻?，拉深完成。以上內(nèi)、外滑塊的動(dòng)作次序由壓力機(jī)本身來決定。3) 主要特征通過螺釘、銷釘將凸模固定在凸模座上，凸模座與壓力機(jī)內(nèi)滑塊緊固；壓邊圈用螺釘和壓板緊固在壓力機(jī)外滑塊上；通過導(dǎo)向板保證壓邊圈和凸模之間的導(dǎo)向精度；限位墊塊控制凹模與壓邊圈之間的壓邊間隙，用螺釘和壓板將凹模緊固在壓力機(jī)工作臺(tái)上。模具中的頂料支承裝置(頂件裝置)將工件從凹模中

22、頂出。壓邊圈和凹模之間沒有導(dǎo)向裝置，拉深時(shí)，在水平或側(cè)向力的作用下，上、下模之間易發(fā)生錯(cuò)移。4) 模具特點(diǎn)該模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸較大，制造精度要求高，成本也較高。但該模具利用了壓力機(jī)的雙動(dòng)功能，能一次性完成沖壓和壓邊工作，功能強(qiáng)大，生產(chǎn)率高。此外，凸模和壓邊圈之間采用了導(dǎo)向板，壓邊間隙采用限位墊塊控制，在一定程度上提高了工件質(zhì)量。5) 應(yīng)用場(chǎng)合該模具適用于板坯尺寸較大、生產(chǎn)批量大、需要壓邊的拉深場(chǎng)合。圖8.17雙動(dòng)拉深模8.1.5 其他拉深模1. 盒形件落料拉深模1) 結(jié)構(gòu)組成盒形件的落料拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)如圖8.18(a)所示。工作零件為落料拉深凸凹模、拉深凸模和落料凹模，壓料零件為壓邊圈和頂

23、料桿，定位零件為定位槽(圖中未畫出)，卸料零件為固定卸料板，導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱、導(dǎo)套和固定卸料板上的導(dǎo)向槽，支承零件為上、下模座，凹模墊板，銷釘，螺釘?shù)取?) 工作過程其工作過程如圖8.18(b)所示： 條形板坯沿固定卸料板的導(dǎo)向槽送進(jìn)定位； 上模下行，落料拉深凸凹模和落料凹模完成落料； 上模繼續(xù)下行，落料拉深凸凹模和拉深凸模進(jìn)行拉深； 上模繼續(xù)下行，直至拉深結(jié)束； 上?；爻蹋晒潭ㄐ读习鍖_裁廢料從落料拉深凸凹模卸下，頂料桿和壓邊圈將工件由拉深凸模上頂出，若拉深工件卡在落料拉深凸凹模內(nèi)孔中，可由打料桿和打料盤推出。圖8.18盒形件落料拉深復(fù)合模3) 主要特征盒形件落料拉深模具有落料拉深凸凹模，是

24、正裝復(fù)合模。4) 模具特點(diǎn)該模具結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，尺寸較大，制造裝配困難，成本高。但模具采用了合理的定位裝置，故沖壓精度高，工件成形質(zhì)量好，能同時(shí)完成落料和拉深工序，功能強(qiáng)大，生產(chǎn)率高。5) 應(yīng)用場(chǎng)合該模具適用于沖壓精度要求高、生產(chǎn)批量大的場(chǎng)合。對(duì)于矩形油箱、筆記本電腦外殼等盒形件的成形，可以使用該模具進(jìn)行加工。2球面件拉深模球面件拉深工藝中，常見的拉深模具主要有以下幾種。1) 帶壓邊圈球面件落料拉深復(fù)合模如圖8.19(a)所示為球面零件落料拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)，該模具為正裝結(jié)構(gòu)。定位零件為具有卸料功能的固定卸料板。其工作過程如圖8.19(b)所示： 條形板坯沿固定卸料板的導(dǎo)向槽送進(jìn)定位； 上模下行，

25、落料拉深凸凹模和落料凹模完成落料； 上模繼續(xù)下行，落料拉深凸凹模和拉深凸模完成拉深； 上模回程，由固定卸料板將條形廢料從落料拉深凸凹模卸下，若拉深工件卡在落料拉深凸凹模內(nèi)孔中，可由打料桿和打料盤推下。圖8.19球面件落料拉深復(fù)合模為減小拉深時(shí)的起皺失穩(wěn)現(xiàn)象，在落料拉深凸凹模的凸模刃口處設(shè)計(jì)了一個(gè)錐面，這樣有利于材料的流動(dòng)。定距墊塊安裝在壓邊圈和下模座之間，用以控制和確定工件的高度和凸緣的大小。該模具適用于有一定沖壓精度要求且生產(chǎn)批量較大的球形件拉深場(chǎng)合。2) 帶拉深筋的球面件拉深模帶拉深筋的球面件拉深模結(jié)構(gòu)如圖8.20(a)所示，該模具須在雙動(dòng)壓邊機(jī)上使用。其工作過程如圖8.20(b)所示。

26、圖8.20帶拉深筋的球面件拉深模帶拉深筋的壓邊圈對(duì)板坯厚度公差、壓邊調(diào)整和操作等因素的敏感性較低，所以工藝比較穩(wěn)定，生產(chǎn)中較多采用。3) 球面件正、反拉深模球面件正、反拉深模結(jié)構(gòu)如圖8.21(a)所示。該模具由拉深凸凹模、拉深凸模和拉深凹模組成。其工程過程如圖8.21(b)所示，凸凹模與拉深凹模共同完成正拉深，凸凹模與拉深凸模共同完成反拉深。在工作時(shí)，正、反拉深工序同時(shí)進(jìn)行。板坯在環(huán)形凹模口處受拉，使中間底部拉應(yīng)力增大，從而使板坯切向應(yīng)力減小，避免起皺。該模具主要應(yīng)用于大型零件的拉深場(chǎng)合。圖8.21球面件正、反拉深模3. 錐形件拉深模錐形件拉深模結(jié)構(gòu)如圖8.22(a)所示，該模具為倒裝結(jié)構(gòu)，即

27、凹模安裝在上模，凸模安裝在下模。該模具采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)模具進(jìn)行導(dǎo)向，沖壓精度高。其工作過程如圖8.22(b)所示。板坯在壓邊圈中定位，拉深結(jié)束后，推件板將工件從凹模中推出。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在拉深初期凸模與板坯接觸面積小、壓力集中，容易引起局部變薄，錐形件成形后，回彈量較大。該模具應(yīng)用于有一定精度要求的錐形件場(chǎng)合。圖8.22錐形件拉深模4. 拋物線形件拉深模拋物線形件拉深模結(jié)構(gòu)如圖8.23所示。圖8.23拋物線形件拉深模該模具沒有采用專用的導(dǎo)向裝置，沖壓精度主要是靠凸模與上模導(dǎo)軌的配合來保證。在凹模和壓邊圈之間采用多重拉深筋，這樣能有效防止板坯的起皺。由于零件的高度與口部直徑之比較大，

28、故拉深成形比較困難；由于凸模與板坯接觸面積較大，故需加工多個(gè)通氣孔。通過調(diào)節(jié)或更換墊塊的高度，可以成形不同深度的拋物線形工件。該模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件較多，制造困難，特別是壓邊圈的加工，有一定的難度，成本較高。該模具適用于汽車燈罩等形狀比較復(fù)雜工件的拉深。6變薄拉深模變薄拉深模結(jié)構(gòu)如圖8.24(a)所示。該模具采用變薄方式對(duì)工件進(jìn)行拉深成形。下模采用緊固圈將凹模、定位圈緊固在下模座內(nèi)，凸模也以緊固環(huán)及錐面套緊固在上模座上。不同工序的拉深，只需更換凸模、凹模和定位圈，裝卸都較方便。為了裝模和對(duì)模方便，可采用校模圈校對(duì)模具(簡(jiǎn)稱對(duì)模)。對(duì)模以后應(yīng)將校模圈取出，然后再進(jìn)行拉深工作。此過程也可以用定位圈

29、代替校模圈。若在凹模和定位圈處均安裝凹模，便可在一次行程中完成兩次變薄拉深。其工作過程如圖8.24(b)所示。工件由刮件環(huán)自凸模上卸下后，自由下落出件。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，而且更換易損件較方便。該模具適用于底部厚度比側(cè)壁厚度大，且相對(duì)高度大的開口筒形件的成形。圖8.24變薄拉深模7液壓拉深模液壓拉深模結(jié)構(gòu)如圖8.25所示。將板坯放置在凹模上面的凹槽內(nèi)定位，上模下行，壓邊圈首先壓住板坯，此時(shí)向凹模型腔內(nèi)充入液體。之后，凸模開始對(duì)板坯進(jìn)行拉深。在凸模下行過程中，凹模型腔內(nèi)高壓液體將板坯緊緊包在凸模上，直至拉深完成。最后開始泄放液體，凸模和壓邊圈同時(shí)上行，此時(shí)可以取出工件。該模具采用液壓輔助，

30、利用了液體壓力的柔性特點(diǎn)，液壓力將板坯緊緊包在凸模上，增大了工件成形部分與凸模之間的摩擦力，使拉深工件的成形極限得到提高，成形質(zhì)量得到改善。由于需要對(duì)液體密封，故拉深時(shí)工件凸緣一般不應(yīng)脫離密封圈。該模具適用于精度和成形極限都較高的帶凸緣件的拉深場(chǎng)合。圖8.25液壓拉深模 8.2 拉深模工作零件的設(shè)計(jì)拉深模的工作部分是指拉深時(shí)直接參與對(duì)板坯拉深工作的部分，通常包括凸模和凹模。故拉深模工作部分的設(shè)計(jì)實(shí)際上是對(duì)凸模和凹模的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：凸、凹模結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)；模具間隙的確定；凸、凹模圓角半徑的設(shè)計(jì)；模具工作部分的尺寸與公差。8.2.1 凸、凹模的結(jié)構(gòu)根據(jù)拉深件的形狀、尺寸及變形程度，

31、在設(shè)計(jì)模具時(shí)可按不采用壓邊裝置和采用壓邊裝置兩種情形來考慮。1無壓邊裝置情形1) 首次拉深模對(duì)于不需要采用壓邊裝置的首次拉深(可一次拉深成形)，當(dāng)凸模結(jié)構(gòu)一定時(shí)，常見的凹模結(jié)構(gòu)有圓弧形、錐形、漸開線形和等切面形四種類型，如圖8.26所示。其中，圓弧形凹模(圖(a)適用于較大的拉深件，錐形凹模(圖(b)和漸開線形凹模(圖(c)適用于較小的拉深件。按圖a至d的順序拉深同種材料，后面的凹模更有利于拉深成形。因?yàn)樵诶顣r(shí)，后面的凹模結(jié)構(gòu)使板坯的過渡形狀呈曲面形狀，因而增大了抗失穩(wěn)能力；而且后面的凹?？诓繉?duì)板坯變形區(qū)的作用力也有助于板坯產(chǎn)生切向壓縮變形，從而減小了摩擦阻力和彎曲變形阻力，并且可以采用較小

32、的拉深系數(shù)。圖8.26無壓邊裝置時(shí)凹模工作部分結(jié)構(gòu)2) 再次拉深模如果需要進(jìn)行多次拉深，嚴(yán)格來說不采用壓邊裝置是不允許的。由于相鄰工序間的變形程度不大，只能有少量變形，因此，再次拉深模主要用于提高拉深件質(zhì)量，使拉深件間壁厚一致，形狀準(zhǔn)確。同時(shí)，前、后兩道工序的凸模與凹模還應(yīng)具有良好的配合關(guān)系，在圖8.27中，一般取a=5 mm10 mm，b=2 mm5 mm。圖8.27無壓邊裝置多次拉深的凹模結(jié)構(gòu)此外，如圖8.28所示，在進(jìn)行再次拉深模具設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 前道工序凸模的錐頂徑應(yīng)比后續(xù)工序凸模的直徑d2小，以避免板坯在A部可能產(chǎn)生不必要的反復(fù)彎曲，而使工件筒壁的質(zhì)量變差等，如圖8

33、.28(a)及圖8.28(b)所示。(2) 為了使最后一道拉深工序完成后零件的底部平整，如果是圓角結(jié)構(gòu)的凸模，可使其最后一次拉深凸模圓角半徑的圓心與倒數(shù)第二道拉深凸模圓角半徑的圓心位于同一條中心線上(鉛垂方向)，如圖8.28(c)所示；如果是斜角結(jié)構(gòu)的沖模結(jié)構(gòu)，則應(yīng)使倒數(shù)第二道工序(n1道)凸模底部的斜線與最后一道工序的凸模圓角半徑相切，如圖8.28(d)所示。圖8.28前、后兩次拉深模具工作部分的尺寸關(guān)系2. 有壓邊裝置情形當(dāng)需要進(jìn)行多次拉深時(shí)，一般都需要采用壓邊裝置，如圖8.29所示。圖中上、下部分分別為板坯的首次拉深和再次拉深。在圖8.29(a)中，凸、凹模均具有圓角結(jié)構(gòu)，一般用于拉深件

34、直徑d100 mm的情形；在圖8.29(b)中，凸、凹模均具有斜角結(jié)構(gòu)，一般用于拉深件直徑d100 mm的情形。圖8.29有壓邊裝置多次拉深成形的凹模結(jié)構(gòu) 采用具有斜角的凹模結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 能夠有效地改善金屬的流動(dòng)性； 能減少板坯反復(fù)彎曲變形的程度,提高板坯的成形質(zhì)量； 能夠制造高精度工件。需注意前、后兩道工序的沖模在形狀和尺寸上的協(xié)調(diào)(如圖8.29所示)： 在進(jìn)行多次拉深時(shí)，凹模錐面斜角要與上道工序的凸模斜角相等； 壓邊圈與板坯內(nèi)表面接觸部分的形狀和尺寸要與上道工序的凸模的相應(yīng)部分相同。在拉深過程中由于模具對(duì)板坯的擠壓作用，每道工序后工件通常都會(huì)受到大氣壓力的作用而緊緊地包在凸模上，故在

35、進(jìn)行凸模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在凸模中心加工一細(xì)小通氣孔。一般是根據(jù)凸模直徑來選取不同直徑的通氣孔，通氣孔的尺寸見表8-1。3. 末次拉深凸模底部結(jié)構(gòu)末次拉深時(shí)，凸模圓角半徑應(yīng)等于設(shè)計(jì)零件的內(nèi)圓角半徑r，但末次拉深的圓角半徑不得小于(23)t，如果設(shè)計(jì)要求小于(23)t，則需再加一道整形工序來得到要求的凸模圓角半徑值。最后一次拉深凸模常見的底部結(jié)構(gòu)如圖8.30所示。圖8.30最后拉深凸模與倒數(shù)第二次拉深凸模的關(guān)系為了使最后一道拉深工序完成后零件的底部平整，如果是圓角結(jié)構(gòu)的凸模，可使其最后一次拉深凸模圓角半徑的圓心與倒數(shù)第二道拉深凸模圓角半徑的圓心位于同一條中心線上(鉛垂方向)；如果是斜角結(jié)構(gòu)的沖模結(jié)構(gòu)，則

36、應(yīng)使倒數(shù)第二道工序(n1道)凸模底部的斜線與最后一道的凸模圓角半徑相切。 8.2.2 凸、凹模間隙拉深間隙通常是指拉深凹模與凸模直徑之差的一半，即單邊間隙，即Z/2=(DdDp)/2。拉深間隙對(duì)拉深力F、工件質(zhì)量、模具壽命等均有影響： 若Z太小，則變形阻力大，零件減薄量大，甚至開裂，模具磨損嚴(yán)重，但工件側(cè)壁光滑、質(zhì)量較好，精度較高，如圖8.31(a)所示； 若Z太大，則對(duì)板坯的校直和擠壓作用小，因而使拉深力降低，模具使用壽命長，但零件側(cè)壁不直，會(huì)形成彎曲形狀，如圖8.31(b)所示。 對(duì)于無壓邊裝置的拉深模，模具間隙一般比板坯厚度略大一些，單邊間隙為=(11.1)tmax (8-1)式中：Z/

37、2為模具的單邊間隙，mm；tmax為板坯的極限厚度，mm。對(duì)于式中的系數(shù)11.1，末次拉深或精密零件拉深取小值，首次拉深或低精度零件的拉深取大值。 對(duì)于有壓邊裝置的拉深模，當(dāng)拉深件的精度要求較高時(shí)，可采用負(fù)間隙拉深模： =(0.90.95)tmax (8-2)間隙值Z的選取亦可查表8-2。圖8.31模具間隙對(duì)工件的影響8.2.3 凸、凹模圓角半徑板坯在拉深過程中，凸模圓角區(qū)域是工件嚴(yán)重變薄和極易發(fā)生破裂的“危險(xiǎn)區(qū)域”，而凹模圓角半徑的大小將直接影響到板坯的彎曲變形程度和材料的流動(dòng)性。可見，確定合理的凸、凹模圓角半徑具有重要意義。1. 凹模圓角半徑對(duì)拉深的影響凹模圓角半徑rd太小，材料流經(jīng)時(shí)就較

38、困難，彎曲變形阻力、摩擦力、反向彎曲的校直力就較大，從而使拉深力增加，工件表面易刮傷，變薄嚴(yán)重，易拉裂，模具磨損大，使用壽命短，如圖7.24(b)所示。凹模圓角半徑rd太大，會(huì)使板坯過早地脫離壓邊圈，在無壓邊作用的情況下，起皺的可能性會(huì)增大，如圖7.24(b)所示。2. 凹模圓角半徑的選取凹模圓角半徑的選取原則：在不起皺的條件下，凹模圓角半徑rd愈大愈好。 首次拉深時(shí)(如圖8.29所示)，凹模的圓角半徑計(jì)算公式為 (8-3)式中：為首次拉深時(shí)凹模的圓角半徑，mm；D為板坯的直徑，mm；d為凹模內(nèi)徑，mm；t為板坯厚度，mm。首次拉深時(shí)的亦可查表8-3。 再次拉深時(shí)(如圖8.29所示)，凹模圓角

39、半徑的計(jì)算公式為(0.60.8)2t (8-4)3. 凸模圓角半徑對(duì)拉深的影響 若凸模圓角半徑rp太小，則材料在圓角處的彎曲變形大、危險(xiǎn)斷面強(qiáng)度降低、厚度嚴(yán)重變薄甚至開裂，在成形件側(cè)壁上會(huì)遺留局部變薄和彎曲變形的痕跡，如圖7.24(b)所示。 若凸模圓角半徑rp太大，則在拉深初期板坯與模具的接觸面積小，不但容易起皺，而且會(huì)減少傳遞拉深力的承載面積，如圖7.24(b)所示。4. 凸模圓角半徑的選取 首次拉深時(shí)(如圖8.29所示)，凸模圓角半徑計(jì)算公式為(0.71.0) rd (8-5) 后續(xù)各次拉深時(shí)(如圖8.29所示)，凸模圓角半徑計(jì)算公式為 (8-6) 未次拉深時(shí)(如圖8.30所示)，凸模圓

40、角半徑與拉深件圓角半徑相等，即=r(23)t (8-7)8.2.4 模具工作部分的尺寸與公差對(duì)于需要進(jìn)行多次拉深的工件，未次拉深模的尺寸及公差決定了工件的精度，為此，其凸、凹模的尺寸及公差應(yīng)按工件的要求來確定。(1) 當(dāng)零件給定外形尺寸和公差時(shí)(如圖8.32(a)所示)，末次拉深以凹模為基準(zhǔn)件，間隙由減小凸模而得到： (8-8)(2) 當(dāng)零件給定內(nèi)形尺寸和公差時(shí)(如圖8.32(b)所示)，末次拉深以凸模為基準(zhǔn)件，間隙由增大凹模得到： (8-9)式中：Dd、dd為凹模的基本尺寸，mm；Dp、dp為凸模的基本尺寸，mm；Dmax為工件外徑的最大極限尺寸，mm；dmin為工件內(nèi)徑的最小極限尺寸，mm

41、；為工件公差，mm；p、d為凸、凹模的制造公差，mm，見表8-4；Z為模具雙邊間隙，mm。圖8.32拉深件的尺寸標(biāo)注首次拉深與中間(過渡)工序，板坯的尺寸沒有必要給以嚴(yán)格限制，這時(shí)，模具的尺寸只要等于板坯的過渡尺寸即可。若以凹模為基準(zhǔn)，則 (8-10)對(duì)凸、凹模工作部分的表面粗糙度有一定要求，與板坯接觸的凹模表面和型腔的表面粗糙度要求為Ra=0.8 m，對(duì)凹模圓角處的表面粗糙度要求較高，一般應(yīng)達(dá)到Ra=0.4 m；凸模工作部分與工件之間應(yīng)存在一定的有益摩擦，故對(duì)其表面粗糙度要求不應(yīng)太高，一般為Ra=1.6 m0.8 m。 8.3 拉深模設(shè)計(jì)實(shí)例零件名稱：筒形件；生產(chǎn)批量：大批量；板坯材料：10

42、鋼；板坯厚度：1 mm；零件圖：如圖7.32所示。1產(chǎn)品工藝性分析產(chǎn)品工藝性分析見例7-1相關(guān)內(nèi)容。2拉深工藝計(jì)算拉深工藝性計(jì)算的內(nèi)容包括： 確定俢邊余量； 計(jì)算板坯直徑D； 確定拉深次數(shù)n； 計(jì)算各次拉深凹模和凸模工作部分的尺寸； 確定凸、凹模圓角半徑； 確定拉深后半成品的高度。以上內(nèi)容的具體計(jì)算方法見例7-1及例7-2。3. 筒形件拉深工藝方案的確定通過上述分析計(jì)算可以得出該零件的正確工藝方案：首先是落料拉深復(fù)合，然后進(jìn)行3次拉深，最后是切邊至要求高度。即落料與首次拉深復(fù)合第2次拉深第3次拉探第4次拉探切邊。 第一步：落料與首次拉深復(fù)合(如圖8.33所示)。圖8.33第一道工序尺寸 第二步

43、：工件的第2次拉深(如圖8.34(a)。 第三步：工件的第3次拉深(如圖8.34(b)。 第四步：工件的第4次拉深(如圖8.34(c)。 第五步：工件口部切邊，得到最終工件(如圖8.34(d)。圖8.34再次拉深工序尺寸及最終工件尺寸1) 首次拉深力及壓力機(jī)噸位的確定(1) 落料力。查表2-8得到10鋼的剪切強(qiáng)度=260 MPa340 MPa，取=300 MPa，由式(3-2)計(jì)算落料力：F落=KLtb=KDtb=1.3781300=95 518.8N95.52 kN因板厚t=1 mm，故本設(shè)計(jì)采用剛性卸料板卸料。(2) 首次拉深力。由例7-2可知，首次拉深力為 F1=47.63 kN(3) 首次拉深的壓邊力。查表7-8得到單位壓邊力q=2.0 MPa2.5 MPa，取q=2.25 MPa，由式(7-21)可得首次拉深的壓邊力：(4) 計(jì)算壓力機(jī)的公稱壓力。根據(jù)式(7-28)得總工藝壓力：F總=F+Q=F1+Q1=47.63+5.4=53.03 kN由于H1/d1=30/41=0.730.8，屬于淺拉深，故根據(jù)公式(7-29)可以得到僅拉深時(shí)壓力機(jī)的公稱壓力為F公