摘要：針對(duì)上板的具體結(jié)構(gòu)及原設(shè)計(jì)的拉延模，在對(duì)其成形特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)原加工工藝及模具結(jié)構(gòu)的安排，實(shí)現(xiàn)了一模多用。從而，減少了模具數(shù)目、降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率、保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
　　關(guān)鍵詞：上板；沖壓；工藝；模具；設(shè)計(jì)；改進(jìn)

　　如圖1所示的上板為某批量生產(chǎn)的軍用裝甲車輛上的零件，采用2mm厚616裝甲鋼制成，由于結(jié)構(gòu)及功能上的需要，其板面需拉延出兩個(gè)階梯淺筒，同時(shí)在筒底要成形出多處加強(qiáng)筋，成形后的底面要求保證平面度為0.5mm，以便與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的下板組合后，能在其結(jié)合面間添加適當(dāng)?shù)膹?fù)合材料，通過特殊處理后，達(dá)到既有抵抗槍彈沖擊能力，同時(shí)又具有“三防”的功能。

圖1 上板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1 工藝分析及原加工的不足
　　該零件外形尺寸較大，二處拉延階梯筒體直徑分別為φ1100及φ600，拉延高度均僅為4mm，屬于淺拉延。
　　根據(jù)工件高度h與最小直徑d之比h/d及材料的相對(duì)厚度（t/D）×100、凸緣相對(duì)直徑等參數(shù)，依照階梯形件拉延次數(shù)的判斷條件可知，該件可以一次拉延成功。
　　考慮到零件外形尺寸較大，各筒體拉延高度僅為4mm，約等于(1.5～2)t=3～4mm，基本上屬于局部成形，零件的成形難度不大。因此，模具設(shè)計(jì)成上、下模結(jié)構(gòu)，通過直接壓制而獲得形狀，由于模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，此處不再詳述。
　　模具設(shè)計(jì)、制造后，加工出的零件出現(xiàn)較大翹曲，導(dǎo)致平面度嚴(yán)重超差，為保證產(chǎn)品要求，需手工校正，但由于所用 616 裝甲鋼既有良好的韌性又有較高的強(qiáng)度，加之料較薄、彈性大、使得手工校正困難較大，而對(duì)零件中心孔φ350的加工，由于整個(gè)零件外形尺寸及加工孔的直徑較大，使鉆床難以裝夾、無法加工，必須在大型立式車床或鏜床上才能完成，這種機(jī)械加工方式不但造成了裝夾的困難，同時(shí)生產(chǎn)效率也較低且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不利于批量生產(chǎn)及企業(yè)效益的提高。

2 原因分析
　　針對(duì)零件平面度超差，結(jié)合零件結(jié)構(gòu)分析后認(rèn)為：幾處拉延部位距外形邊緣直邊距離及板料中心孔的距離均不大，拉延時(shí)易引起邊緣材料的部分轉(zhuǎn)移，也易造成外形收縮的畸形。而多處不對(duì)稱布置的各種成形筋的存在，一方面加重了板料各處受拉部位中的不均勻性，使整個(gè)板料所受拉應(yīng)力不平衡；另一方面，又一定程度上加劇了拉延過程中，材料流通的不暢趨勢(shì)。而在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為降低模具成本，又沒有采用壓邊及校正措施，從而未從模具結(jié)構(gòu)上對(duì)板料的平整性進(jìn)行控制，這一切最終導(dǎo)致了零件過大的不平整。

3 工藝方案改進(jìn)
　　為滿足零件平面度的要求，增加材料拉延時(shí)的流動(dòng)性能顯然是一種行之有效的方法，經(jīng)過在坯料中部率先加工出φ200的預(yù)制孔，然后再成形出各階梯筒及成形筋的試驗(yàn)表明，該工藝措施對(duì)于零件平面度有著較大的改善，由于零件中心部位的筒底材料向筒壁發(fā)生了流動(dòng)，使預(yù)制孔出現(xiàn)了嚴(yán)重變形。
　　由此可見，采用在坯料中部先加工出φ200的預(yù)制孔后，再進(jìn)行成形的工藝方案是可行的，對(duì)提高零件平面度是有效的，但板料中部的φ350孔仍需要成形后加工。
　　考慮到該零件不便于機(jī)械加工，對(duì)中部孔宜采用壓力加工，但零件外形大，模具外形也大，必將造成模具費(fèi)用的增加，經(jīng)分析零件結(jié)構(gòu)，查閱資料后，決定改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，使模具在完成拉延及成形后，通過適當(dāng)?shù)淖兓瑢?shí)現(xiàn)零件的中部孔沖切及零件平面的校正，達(dá)到一模多用。

4 模具設(shè)計(jì)改進(jìn)
4.1 改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)
　　針對(duì)加工上板出現(xiàn)的工藝難點(diǎn)，通過在拉伸上模1中部加裝預(yù)沖孔凸凹模3，在拉延下模2中部適當(dāng)位置加裝與預(yù)沖孔凸凹模3相配的預(yù)沖孔凸模4后，原模具結(jié)構(gòu)便被改進(jìn)設(shè)計(jì)成上板拉延及沖中心孔兩用模，如圖2所示為上板預(yù)沖孔及拉延狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

1拉延上模 2拉延下模 3預(yù)沖孔凸凹模 4預(yù)沖孔凸模 5聚氨酯塊
圖2 上板拉延模結(jié)構(gòu)圖

4.2 預(yù)沖孔及拉延工作原理
　　改進(jìn)后的模具仍置于Y28-450液壓機(jī)上加工，工作過程分零件成形及卸料二階段。
　　首先，坯料置于拉延下模2上平面的適當(dāng)位置，壓力機(jī)下移，預(yù)沖孔凸凹模3內(nèi)形與拉延下模2上與之相配合的預(yù)沖孔凸模 4刃口接觸，首先將坯料的預(yù)沖孔沖切出來，隨著壓機(jī)的緩緩下移，拉延上模1與拉延下模2共同作用，將預(yù)沖孔后的坯料拉延并成形出來，由于拉延與成形過程中，材料能從坯料的外緣及內(nèi)孔較自由地流動(dòng)。因而，零件的平整性得到了較好的保證。
　　隨著壓力機(jī)滑塊的上行，聚氨酯塊5發(fā)生彈性回復(fù)，將成形好的坯料部分翹起，整個(gè)零件通過手工卸下。至此，整個(gè)卸料完成，壓力機(jī)轉(zhuǎn)入下個(gè)工作循環(huán)。
4.3 沖中心孔工作原理
　　當(dāng)零件全部成形后，半成品轉(zhuǎn)入中心沖孔，上板中心孔沖切及零件平面校正結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。

1拉延上模 2拉延下模 3預(yù)沖孔凸凹模 4預(yù)沖孔凸模 5固定螺釘 6墊塊 7聚氨酯塊

圖3 上板中心孔沖切及平面校正結(jié)構(gòu)圖

　　模具工作時(shí)，首先在預(yù)沖孔凸凹模3及上模板之間開設(shè)的缺口處安放墊塊6，同時(shí)用固定螺釘5與上模板連接好，隨后將成形好的半成品置于模具拉延下模2型腔中，隨著壓機(jī)滑塊的下行，預(yù)沖孔凸凹模3外形與拉延下模2中與之相配合的拉延下模2中的刃口接觸，將坯料中心孔沖切出來，隨著壓機(jī)的再次緩緩下移，拉延上模1與拉延下模2共同作用，對(duì)已拉延及成形后的零件進(jìn)行校正，進(jìn)一步控制并保證零件大平面的平面度要求。
　　隨著壓力機(jī)滑塊的上行，聚氨酯塊7發(fā)生彈性回復(fù)，將沖切中心孔的廢料推離型腔，整個(gè)零件卸料通過手工進(jìn)行。至此，完成整個(gè)零件的加工。
4.4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　　（1）該套模具，既能完成坯料的拉延和成形，又可實(shí)現(xiàn)零件中心孔的加工和整個(gè)成形零件校正，其中預(yù)沖孔凸凹模3內(nèi)孔是成形預(yù)沖孔的凹模，外形為沖切中部中心孔的凸模，它與拉延下模相應(yīng)部位配合完成預(yù)沖孔及中部孔的沖切，保證單面間隙為0.11～0.15mm。
　　（2）該套模具在進(jìn)行零件中心孔加工時(shí)，必須先在預(yù)沖孔凸凹模3及上模板之間開設(shè)的缺口處安放墊塊6，同時(shí)用螺釘5與上模板固定連接好，以防止墊塊6在工作中移動(dòng)。
　　（3）考慮到模具外形大，拉延上模1、拉延下模2均采用分塊結(jié)構(gòu)，直接固定在相應(yīng)的固定板上（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中未表示），以節(jié)省材料費(fèi)用。

5 結(jié)束語
　　上述工藝方案及模具改進(jìn)完成后，零件一次試沖合格，生產(chǎn)的零件經(jīng)檢驗(yàn)，完全達(dá)到圖紙要求。由于實(shí)現(xiàn)了一模兩用，從而使一套模具能完成拉延及成形、沖孔兩套模具的工作任務(wù)，既減少了模具數(shù)量，生產(chǎn)效率又得到了提高，操作人員工作條件得到改善，目前，模具工作正常，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)
[1] 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.
[2] 吳詩   .沖壓工藝學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1987.