圆筒复合模设计
圆筒复合模设计
【摘要】对圆筒复合模进行了研究和设计，介绍了圆筒复合模加工工艺由落料、拉深、反拉深和切边四道工序复合而成。详细分析了带凸缘圆筒零件加工的工艺性和模具的结构。通过对模具结构的分析，在模具中提出了反拉深和凸缘切边工艺，实现了落料、拉深、反拉深和切边四道工序的复合，使得复合模在加工中取得了成功。
【关键词】圆筒；复合冲压；模具结构
1 引言
如图1所示零件是一家外资企业的中间产品零件，该零件是一个带凸缘的圆筒件，产品的材料为08F钢，料厚1mm，按产品尺寸计算需要二次拉深工序才能成形，加上落料和凸缘切边工序，这样加工该产品需要落料、一次拉深、二次反拉深和凸缘切边四道工序才能加工成功。按照我们以往的设计思路，需要三副模具才能将这四道工序实施完成，即落料拉深一副模具，二次拉深一副模具，凸缘切边一副模具。现在我们经过反复研究和计算，将这四道工序设计到一副复合模具中，在生产中取得了成功，收到了较好的经济效益。
2 工艺分析
按图1圆筒零件图尺寸计算，拉深该凸缘拉深件必须采用二次拉深才能保证产品质量，加上拉深毛坯从材料上的落料，及产品二次拉深后的凸缘切边工艺，所以加工该产品共需落料、一次拉深、二次拉深和凸缘切边四道工序[1]。
毛坯落料与第一次拉深是比较容易组成复合模的，而要将第二次拉深也组合到复合模中去就比较困难，在这里我们采用了反拉深的工艺解决了这一困难，对于第二次拉深后的凸缘切边工艺，我们将起第一次拉深凸模和起第二次拉深凹模作用的凸凹模零件设计成二层2件独立的零件，当第一次拉深和第二反拉深结束后，起第二次反拉深凹模作用的零件，可以导向滑动停止下降，使起第一次拉深凸模作用的零件的内侧起切边凹模的作用，与切边凸模共同作用，对拉深件进行凸缘切边，经过这样的设计，就将落料、第一次拉深、第二次反拉深及凸缘切边四道工序复合到一副复合模具中了[2]。在这里要注意的是，在反拉深凹模后面的四根短弹簧总弹力应略大于拉深力，即当反拉深凹模随上模进行拉深时，在短弹簧的总弹力下将工件反拉深成圆筒零件尺寸，当工件接触到切边凸模时，反拉深凹模克服短弹簧的总弹力停止下降，下模继续下降，直到完成切边工序。
关于冲压结束后卸料问题，对于落料的后的材料，采用了弹性卸料板进行卸料；对于拉深后的工件，采用在上模的推杆和在下模的顶杆进行卸出；对于切边后的废料，采用在下模的废料顶杆和顶块进行卸出。
3 模具结构
如图2所示为冲压圆筒零件的落料、拉深、反拉深和凸缘切边四道工序的复合模具结构图[3]。拉深切边凸凹模10固定在上模固定板11中，反拉深凹模8由导滑板9定位，并由短卸料螺钉3及短弹簧4弹性倒挂在上模垫板6上，模柄2固定在上模座5中，推杆1和推板12螺纹连接，并穿过模柄由螺母（未画出）挂在模柄上面，凹模13、上模固定板11、导滑板9、空心垫板7和上模垫板6由定位销定位并由紧固螺钉固定在上模座5上（定位销钉、紧固螺钉、导柱和导套在模具结构图中未画出），组成了模具的上模部分。
反拉深凸模18由内六角螺钉19固定在切边凸模20上，切边凸模由小固定板24固定，小固定板固定在落料拉深凸凹模23中，落料拉深凸凹模23由下模固定板25固定，弹性卸料板17由长卸料螺钉21及长弹簧22弹性连结在下模固定板25的下面，顶板15与废料顶杆16螺纹连接，穿过下模座27、下模垫板26和小固定板24，顶杆14穿过下模座、下模垫板和切边凸模，螺杆28与下模座螺纹连接，并与弹性顶板29、聚氨脂橡胶30组成下模弹性顶料机构，下模固定板、下模垫板由定位销定位并由紧固螺钉固定在下模座上，组成了模具的下模部分。
4 模具工作过程
冲压料放在卸料板上，上模下降，在落料凹模和落料拉深凸凹模的冲裁下进行落料，紧接着在落料拉深凸凹模和拉深切边凸凹模的作用下落料件拉深为筒形件，当上模下降到反拉深凸模与筒形件接触时，在反拉深凸模和反拉深凹模的作用下将筒形件反拉深成圆筒零件直径尺寸，当反拉深到零件高度尺寸时，拉深件成凸缘圆筒，这时反拉深凹模克服小弹簧的弹力停止下降，而拉深切边凸凹模随上模下降，和切边凸模作用对圆筒凸缘进行冲裁切边，上模停止下降。
上模回升时，冲压件圆筒在下模顶杆和上模推杆的作用下被推出模具，切边废料在顶板和废料顶杆的作用下被推出模具，冲压料板在卸料板的作用下被卸出模具，上模回升到原来位置，完成一次冲压工作。
5 结论
圆筒零件复合模最大的优点是将落料、一次拉深、二次反拉深和凸缘切边四道工序复合到一副模具中进行加工，这样不但节约了制造模具的费用，更是缩短了生产圆筒零件的加工工艺，降低了生产成本，增强了生产安全性，提高了产品的合格率，取得了较好的经济效益。
圆筒零件复合模中的凸缘切边结构，不但适用于二次拉深后的带凸缘件的切边，也适用于复合模中一次拉深后的带凸缘件的切边。
参考文献
[1]王孝培 冲压手册[M] 北京：机械工业出版社 2002
[2]丁松聚 冷冲模设计[M] 北京：机械工业出版社 2002
[3] 冲模设计手册编写组 冲模设计手册[M] 北京：机械工业出版社 1988
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