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轉(zhuǎn)發(fā)自：模具工業(yè) 2019年第45卷第4期

作者：竇寒玙 ¹，韓英平 ¹，李彥磊 ¹，周 亮 ²

（1.長(zhǎng)春一東離合器股份有限公司，吉林長(zhǎng)春 130012； 2.陸軍裝甲兵駐長(zhǎng)春地區(qū)軍代室，吉林長(zhǎng)春 130012）

A部分尺寸計(jì)算：采用公式D_A²=d₂²+4（d₁×h₁+d₂× h₂）計(jì)算可得理論參考值D_A≈599.8 mm，經(jīng)過(guò)實(shí)際試制后確定采用直徑D_A為566 mm，小于理論計(jì)算值，考慮圖5中h₂=43.5 mm翻邊部分可按拉深近似值計(jì)算，計(jì)算過(guò)程中毛坯直徑取D_A=590 mm。

B部分尺寸計(jì)算：根據(jù)零件尺寸結(jié)構(gòu)R=r，如圖 6所示，B部分毛坯直徑尺寸：采用公式D_B²=d₂²+4× d₁×H-3.44r×d₁，其中H=23.5 mm，計(jì)算可得理論參考值D_B≈503.6 mm，經(jīng)過(guò)實(shí)際試制后確定采用毛坯直徑D_B為566 mm，計(jì)算過(guò)程中毛坯直徑取D_B=500 mm。

圖6 B部分結(jié)構(gòu)尺寸

綜合A、B部分結(jié)構(gòu)尺寸，經(jīng)過(guò)整合計(jì)算初步確定了毛坯尺寸，實(shí)際尺寸通過(guò)試制后核算驗(yàn)證。在剪板和排樣時(shí)考慮到板材的材料纖維方向，設(shè)計(jì)了經(jīng)濟(jì)的剪板排樣（見(jiàn)圖7）和料片排樣尺寸535 mm×535 mm，如圖8所示。

圖7 剪板排樣

圖8 料片排樣尺寸

（2）拉深工藝方案分析。零件是帶凸緣圓筒形件，由壓形、拉深和翻邊3種工藝成形，為簡(jiǎn)化計(jì)算，將壓形部分視為拉深，如圖9所示。

此處只計(jì)算h₁、 H部分的拉深系數(shù)和拉深次數(shù)以決定模具數(shù)量，計(jì)算過(guò)程為：

①h₁、H是同一起始平面進(jìn)行拉深的不同高度尺寸，按照同類(lèi)沖壓件生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)分析可采用1 次拉深成形；

②拉深內(nèi)圓角 R7 mm（材料厚度 7 mm）；

③材料的相對(duì)厚度：100t/D=100×7/500=1.4；拉深系數(shù) m=(d + 2t)/d=(394 + 2 × 7)/480=408/480= 0.85，其中，厚度t=7 mm；D_B=500 mm；

④通過(guò)材料相對(duì)厚度和拉深系數(shù)的計(jì)算，確定可以1次拉深成形，采用壓邊圈不會(huì)出現(xiàn)起皺現(xiàn)象；

⑤有壓邊圈拉深力按公式F拉=πdtRm^K₁ 計(jì)算，其中，d為拉深件直徑（中線），取394+7=401 mm；t為料厚，7 mm；R_m為材料抗拉強(qiáng)度，取270 MPa；K1為系數(shù)，取1.1；計(jì)算可得：F拉 =3.14×401×7×270×1.1= 2 617 752.06 N^；

⑥^翻邊力采用公式 F翻=0.7KBt2R_m/R+t，按 U 形彎曲力計(jì)算，其中，K為安全系數(shù)，取 1.3；B為翻邊寬度，計(jì)算約為1 350 mm；R_m為材料抗拉強(qiáng)度，270 MPa；t 為料厚

3 工藝設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和解決方案

3.1 工藝設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

設(shè)計(jì)評(píng)審是模具工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般在工藝流程完成后組織內(nèi)部評(píng)審，在公司的生產(chǎn)實(shí)踐中驗(yàn)證該工藝方案的可行性，可以開(kāi)展模具設(shè)計(jì)和制造。

該工藝通過(guò)評(píng)審結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際存在一些問(wèn)題，具體如下。

（1） 成形工序除殼體R角外，其余尺寸直接翻邊為設(shè)計(jì)要求的波浪直筒形狀。

殼體基本尺寸與產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸一致，材料的彈性變形、模具翻邊間隙、鋼板纖維方向等因素，導(dǎo)致離合器蓋翻邊后直徑尺寸呈不規(guī)則回彈變形，實(shí)際成形時(shí)，殼體的直徑尺寸易波動(dòng)。

（1） 后工序以離合器蓋內(nèi)型腔和輔助定位為基準(zhǔn)進(jìn)行二次整形、沖中心孔、精壓、校平等加工時(shí)，離合器蓋不能順利放入模具內(nèi)，不能準(zhǔn)確定位，通過(guò)模具工作時(shí)將離合器蓋壓入模具內(nèi)并隨形自找正，容易造成放件、取件困難，并使離合器蓋、模具凹模、凸模拉傷嚴(yán)重，模具需頻繁拋光維修，離合器蓋圓度、直徑尺寸、壁厚存在差異。

3.2 工藝優(yōu)化解決方案

分析審核意見(jiàn)后進(jìn)行工藝改進(jìn)、模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、縮短工藝路線、降低加工誤差，盡量做到關(guān)鍵尺寸一步工序完成。

主要工藝優(yōu)化了成形和整形校平 2道工序：

①改進(jìn)沖壓工藝和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在成形工序中將鋼板料片預(yù)翻邊為波浪錐筒形狀；

②在整形校平工序通過(guò)2次翻邊和內(nèi)反鐓校平，沖壓零件最終成為波浪直筒形狀^[4]，改進(jìn)后工序如表2所示。

3.3 問(wèn)題改進(jìn)效果

（1） 沖壓成形工序：零件預(yù)成形翻邊為波浪錐筒形狀，精壓沖孔及整形校平以離合器蓋內(nèi)型腔為定位基準(zhǔn)，利用錐體形狀有自定位的特點(diǎn)，加上相應(yīng)的輔助定位，使定位、放件、取件更準(zhǔn)確、容易，減 21小了離合器蓋2次定位產(chǎn)生的沖壓加工誤差。

（1） 整形校平工序：通過(guò) 2 次翻邊和內(nèi)反鐓校平，離合器蓋成為波浪直筒形狀，成形零件的直徑等關(guān)鍵尺寸1次成形達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2） 上述2道關(guān)鍵工序的凹模、凸模均采用了分體結(jié)構(gòu)以便維修、調(diào)整，凹模鑲件使用表面TD處理技術(shù)改善翻邊時(shí)零件拉傷情況和模具零件的磨損，零件的同軸度、尺寸精度和外觀質(zhì)量均得到有效改善。

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和問(wèn)題分析

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和工藝流程的分析進(jìn)行了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以下重點(diǎn)介紹工序③的成形模、工序⑤ 的精壓沖孔和工序⑧的整形校平3副模具結(jié)構(gòu)。

4.1 成形模設(shè)計(jì)

成形模設(shè)計(jì)時(shí)在離合器殼體的翻邊部分與軸向設(shè)計(jì)夾角，翻邊為波浪錐筒形，錐頂為離合器蓋的直徑尺寸，模具結(jié)構(gòu)如圖10所示，角度的選擇主要基于以下2個(gè)方面。

（1） 利用錐體形狀有自定位的特點(diǎn)，加上相應(yīng)的輔助定位，在后工序（整形校平）2次翻邊時(shí)，以離合器殼體內(nèi)型腔定位能夠順利放入模具凸模上，能準(zhǔn)確定位減小誤差，操作時(shí)容易放件、取件。

翻邊角度如果取得太小，離合器殼體翻邊后接近波浪直筒，改進(jìn)前的缺點(diǎn)依然會(huì)存在；翻邊角度如果取得較大，則無(wú)法準(zhǔn)確定位。

改進(jìn)后的整形校平工序是2次翻邊與校平同時(shí)進(jìn)行，離合器殼體的直徑等關(guān)鍵尺寸一步完成達(dá)到零件設(shè)計(jì)的波浪直筒形，為減少回彈保證尺寸精度，模具零件間隙設(shè)計(jì)很小，增加了2次翻邊的（1） 難度，也增大了模具零件磨損和離合器殼體拉傷的概率。

通過(guò)以上分析，翻邊角度的選取應(yīng)在以下范圍內(nèi)較適宜：錐頂半徑-錐底半徑≈（0.5~0.6）t，其中t為材料厚度，既符合錐體自定位的特點(diǎn)，又可減少2次翻邊的難度。

經(jīng)計(jì)算求得整數(shù)單邊角度為4°，取值約為0.53（此時(shí)殼體波浪錐筒形的錐底比錐頂單邊t 大3.7 mm，材料厚度7 mm）。

4.2 精壓沖孔模設(shè)計(jì)

精壓沖孔模要完成精壓、沖中心孔、標(biāo)識(shí)和校平工序，其結(jié)構(gòu)如圖11所示。

模具增加可靠性連接和定位以提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，方便使用、維修和保證零件成形質(zhì)量，模具的相對(duì)高度、相對(duì)位置和沖裁間隙、精壓壓塊、配合部分都需要進(jìn)行計(jì)算。

4.3 整形校平模設(shè)計(jì)

整形校平模結(jié)構(gòu)如圖12所示。

（1） 離合器殼體在成形時(shí)翻邊為波浪錐筒形，在該工序采用殼體內(nèi)型腔定位可自找正，實(shí)現(xiàn)了零件放入、取出操作準(zhǔn)確、方便快捷。

改進(jìn)后的整形校平工序是二次翻邊與校平同時(shí)進(jìn)行，使離合器殼體最終成為波浪直筒形，成形零件的直徑等關(guān)鍵尺寸一步完成并達(dá)到零件的設(shè)計(jì)要求，殼體圓度、壁厚不均勻等問(wèn)題有很大改善。

3 結(jié)束語(yǔ)

Adams軟件操作簡(jiǎn)單，能模擬生產(chǎn)過(guò)程中異形廢料滑出過(guò)程，并能準(zhǔn)確布置頂料銷(xiāo)和掛鉤等外力裝置的位置及檢測(cè)仿真力的大小。

在模具開(kāi)發(fā)階段運(yùn)用Adams對(duì)產(chǎn)品中的異形廢料的滑出進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)廢料滑出不暢的原因并加以解決，為后期的模具交付縮短周期，節(jié)省時(shí)間和財(cái)力物力。

對(duì)廢料產(chǎn)生方式進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)其模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果對(duì)比，可以得出這三類(lèi)廢料的卡料頻次和解決方案的難易程度：正修側(cè)修異形廢料＞側(cè)修異形廢料＞正修異形廢料。

對(duì)于內(nèi)板件中，產(chǎn)品有異形孔時(shí)，在上模鑲件上設(shè)置頂料銷(xiāo)不宜少于3個(gè)；在工序排布和模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免廢料兩端都搭接廢料刀背的情況產(chǎn)生。

正側(cè)修邊異形廢料通常需要增加外力裝置，可以用Adams確定外力的形式、作用位置及力的大小。

參考文獻(xiàn)：

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