成型件结构及模具

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第702页（2840字）

设计成型件时，除要保证满足使用性能外，还应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗和工序数目，使模具简单，生产率高，成型质量好。

(一)拉深件结构设计

1．外形设计

拉深件的形状有回转体形、非回转体对称形(如盒形零件)和非对称空间曲面形(如汽车车身外壳)三类，回转体形拉深工艺比较简便，其中尤以直径不变的杯形件最易拉深，模具制造也方便。

非对称空间曲线形的拉深难度较大，由于变形不均匀，不仅拉深工艺复杂，模具制造费用也很高。因此，拉深件外形应力求简单、对称，且零件高度不要求太高，以便使拉深次数尽量减少，并容易成型。

2．圆角半径设计

在不增加工艺程序的情况下，最小许可半径如图9－61所示。否则，若取得过小必将增加拉深次数和整形工序，增加模具数量，容易产生废品和提高成本。

图9－61 拉深件最小允许半径

a．筒形件 b．盆形件 c．盒形件

3．凸缘及孔位置设计

拉深件的凸缘越大，拉深越困难，但凸缘过小，又会在拉深的最后阶段因压边圈失去作用而产生皱折，因此合理的凸缘尺寸应为：d+12t≤d_凸≤d+25t。

同时，凸缘上的孔中心线到拉深件垂直壁的距离K应大于r+d／2，以防止孔边变形，如图9－62a所示。

图9－62 拉深件的结构设计

a．孔的位置 b．冲焊结构

4．拉深件高度设计

拉深件筒壁高h最好小于筒径的0．7倍以便一次成型，对于筒壁高h较大或形状复杂的件，可分别冲制成若干个简单件，再焊接成整体结构(图9－62b)。

通常，在使用性能不变的情况下，应尽量简化拉深结构，以便减少工序，节省材料，降低成本。如消声器后盖零件结构，原设计如图9－63a所示，经过改进后如图9－63b所示。结果冲压加工由原来所需的八道工序降为二道工序，材料消耗减少50%。

图9－63 消声器后盖零件结构(单位：mm)

a．改进前 b．改进后

(二)翻边件结构设计

根据图9－58所示的各尺寸之间的关系：

翻边件边缘的圆角半径 r≥1．0+1．5t

翻边件高度(含圆角半径在内) H≥1．5r

翻边件凸缘宽度 B≥H

(三)冲压件质量要求

对冲压件的精度要求，不应超过冲压所能达到的一般精度，并应在满足需要的情况下尽量降低要求。否则，将增加工艺过程的工序，降低生产率，提高成本。因此，冲压工艺的一般精度要求如表9－23所示。

表9－23 各种冲压件精度所能达到的技术要求

对于冲压件表面质量所提出的要求，一般情况下尽可能不要高于原材料所具有的表面质量，否则需要增加切削加工等工序，使产品成本大幅提高。

(四)成型模典型结构

1．拉深模结构

图9－64a为第一次拉深工序的简单拉深模，凸模装于下模，由压边圈定位，顶件板卸料。图9－64b为后续拉深工序模具结构，毛坯为已经过拉深成一定尺寸的筒形零件，故在模具结构设计有相应的定位圈给予定位。

图9－64 简单结构的拉深模(单位：mm)

a．第一次拉深模 b．后续拉深模 1．凹模 2．顶件板 3．压边圈 4．凸模 5．气孔 6．圆销 7．推件器 8．弹簧 9．打杆 10．上模板 11．凹模 12．凸模 13．压边圈 14．下模座

在模具装配时，要注意保证定位圈圆角部与凹模圆角部之间的最小距离应该有t+0．3mm，该距离由顶杆的高度来调整。

2．翻边模结构

翻边模结构与拉深模十分相似，不同之处是翻边的凸模圆角半径一般较大，甚至有的翻边凸模工作部分做成球形或抛物线形，以利于翻边工作的进行。图9－65a所示为对零件的内外缘同时进行翻边与切边的模具，凹模的圆角对材料变形影响不大，一般可取等于工件的圆角半径。在翻边过程中，顶料板与凸模将坯料不变形的平面部分始终压紧，变形部分可自由翘起并纵向旋转变形，保证了零件质量。

图9－65 翻边与切边模结构

a．翻边与切边复合模 b．冲孔与翻边连续模

如果翻边后对工件形状及尺寸无特殊要求时，翻边凸模、凹模间的单面间隙值可等于或稍大于毛坯厚度，间隙愈大，所需的翻边力愈小。但若翻边后工件孔壁与端面要求严格垂直，如图9－65b所示的零件底部冲孔和外缘翻边连续模，其翻边凸模与凹模间的单面间隙值则要求应小于毛坯厚度。一次翻成制件的模具间隙值可按表9－24选取。

表9－24 翻边模单面间隙z／2值(mm)

3．复合模结构

复合模是指压力机一次行程中，在模具的一个工位上，同时完成几道不同工序的模具，如图9－66所示的落料、翻边、冲孔三道工序复合模。复合膜工作部分除凸模、凹模外，还有凸凹模；凸凹模由固定在下弹簧上的顶板和冲孔凹模共同组成，既是冲孔的凹模，又是翻边的凸模，肩负双重作用。

图9－66 落料、翻边、冲孔复合模