1、橢圓形裝飾蓋工藝分析及模具設計作者：鐘翔山1 引言 圖1所示裝飾蓋(半成品)是某產品上的外觀裝飾件，橢圓外形，采用厚度為 3mm的rCl3不銹鋼板制成，批量生產。由于是裝飾件，要求外觀圓滑、光潔，零件不允許有拉伸過程中出現的壓痕、歪扭等缺陷。在實際裝配使用過程中，蓋內需安放電器元件，內形尺寸還起著定位、固定其它零件的作用。 圖1 零件結構簡圖2 工藝分析 從外形看，該零件屬于拉伸成形件。根據零件的結構特點，加工中應有落料、沖孔、拉伸等工序。由于橢圓形拉伸件的毛坯展開計算以及拉伸次數的判定，在一般沖壓資料上并沒有詳細的說明，橢圓形拉伸模的設計也缺少參考資料，因此，零件工藝方案的制訂以及橢圓外形的

2、拉伸、成形的模具設計就成為加工中的難點。 具體分析該零件的結構，其橢圓度不大，長、短軸之比約為0.8，具有較多的圓形特性，又因為橢圓可看成是由一系列直徑為長軸及短軸之間的圓相互圓滑過渡而成，基于上述分析，因此考慮其展開料計算依據資料中介紹的圓筒形毛坯展開公式進行，其拉伸次數的判定也參照圓筒形進行。 根據裝飾蓋高度及其相對高度，查表可得，修邊余量h=4mm。橢圓形裝飾蓋的毛坯長軸部分按r=3+1.5=4.5mm，d2=249mm，d1=d2-2r=240mm，h=130mm的大圓筒，短軸部分按r=3+1.5=4.5mm，d2=199mm，d1=d2-2r=190mm，h=130mm的小圓筒分別進

3、行毛坯計算，依照無凸緣圓筒拉伸件毛坯計算公式： 式中 D-毛坯直徑 d1-圓筒外徑（按厚度中徑） d2-圓筒底的直徑（除去兩頭圓筒圓角半徑） h-圓筒高度（包括修邊高度） r-圓筒圓角半徑 代人相應數值便可分別計算出長軸部分的毛坯直徑為440.5mm，圓整后取440mm;短軸部分的毛坯直徑為38lmm，取380mm。 因此，可確定毛坯展開尺寸為:長軸為440mm，短軸為380mm的橢圓。 根據計算可知，采用帶壓邊圈結構的拉伸模能一次拉伸成形該圓筒。 考慮到橢圓蓋部分部位的拉伸系數幾乎達到極限，雖然該部位的材料也可向拉伸系數較大的其它部位流動，從而有利于拉伸的完成，但為能進一步減少材料的變形程度

4、，保證拉伸中的材料能更通暢地流動，因此，決定在拉伸前的毛坯上加工出小30mm的工藝孔，零件的展開料如圖2示。 圖23 工藝方案的確定 根據上述工藝分析及計算，可確定該零件橢圓外形可以一道工序拉伸成形，考慮到零件底部各孔裝配及拉伸后端面修邊的需要，因此還需設計底部沖孔及端面切邊模，為保證拉伸好的橢圓的外形光潔、圓滑，同時還需對拉伸好的橢圓進行整形。于是采用的工藝方案為:沖切展開料- 拉伸成橢圓外形-整形-修邊- 沖底部各孔。 具體分析零件展開料及橢圓形各尺寸的關系，可看出落料一拉伸凸凹模的壁厚大于凸凹模最小壁厚具備復合的條件，為減少工序數目及模具數量，降低設備占用，以提高經濟效益，因而確定工藝方

5、案為:沖切展開料并拉伸出橢圓外形- 整形并修邊-沖底部各孔。為此，需設計落料-沖孔-拉伸復合模、整形修邊復合模、底部沖孔模等3副模具來完成上述3個工序。由于底部沖孔模較為簡單，以下不再詳述。 4 模具設計 4.1 模具結構及工作原理 根據上述確定的工藝方案，設計了如圖3所示的落料-沖孔-拉伸復合模。 模具工作過程為:坯料送人，上模下行，落料-拉伸凸凹模6、凹模4及沖孔凸模 11、拉伸-沖孔凸凹模13分別與坯料接觸完成落料和沖孔，壓機滑塊繼續下行，落下的帶孔圓形毛坯隨即被落料一拉伸凸凹模6、拉伸-沖孔凸凹模 13 的相應拉伸工作部位拉成橢圓，隨著拉伸完成，壓機滑塊上升，拉伸好的半成品橢圓蓋分別被

6、卸料塊12、頂料板14推出各自拉伸工作零件型腔。 圖4為設計的零件整形修邊復合模結構。 模具置于壓力機工作臺面上，壓機滑塊上升，模具開啟，上、下模脫離接觸，卸料板6通過頂料桿7在壓機彈性緩沖器的作用下上升至凹模 4型腔中適當位置。此時，將橢圓蓋半成品置于凹模4型腔中，完成零件的定位。 當壓力機下移，整形凸模 or首先進人拉伸好的橢圓蓋半成品內腔，隨著壓機滑塊的下行，整形凸模10與凹模4共同作用開始對半成品橢圓蓋的外形進行整形，當卸料板6降至極限，橢圓蓋外形整形完成，此時，斜楔1左右斜面首先與模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面接觸，在斜楔 11的斜面作用下，小切刀8與凹模4共同作用，將零件端面

7、的廢邊裁剪成兩段，當剪切即將完成時，斜楔 n前后斜面隨著壓機滑塊的下行，開始與模具中前后布置的兩把大切刀13上的斜面接觸，在導向桿 14的導向作用下，大切刀13開始沿模具前后方向滑移，與凹模4共同作用對橢圓蓋的端面進行前后方向的剪切，直至橢圓蓋前后端面需修邊的廢料被完全裁剪，與零件完全脫離。當壓機滑塊上升，斜楔 11前后斜面首先與模具中前后布置的大切刀 13上的斜面脫離接觸，大切刀13在彈簧 巧彈力作用下沿著導向桿 14的導向軌跡得到回復，隨著斜楔 1左右斜面與模具中左右布置的四把小切刀 8上的斜面脫離接觸，小切刀 8在彈簧9彈力作用下沿大切刀上開設的回復軌道也得到回復。當壓機滑塊繼續上升，整

8、形凸模 10離開橢圓蓋的內腔，完成切邊的橢圓蓋在頂料桿7的作用下被卸料板6推出凹模4的型腔。至此，零件的切邊工序全部結束。壓力機轉人下一個工作循環。 4.2 設計要點 (1)圖3中的落料一拉伸凸凹模6、拉伸一沖孔凸凹模31具有拉伸、落料或沖孔的雙重作用，件6外圈為落料凸模，內型腔為拉伸凹模型腔，件31中的外形為拉伸凸模，內孔為沖孔凹模，落料及沖孔部分尺寸分別保證與凹模4、凸模11的單面間隙為.0090.12mm，拉伸部分保證兩零件間的尺寸單面間隙為3.13.2mm。 (2)落料-沖孔-拉伸復合模工作時，須保證拉伸在落料及沖孔完成之后進行，以利于材料拉伸時的有序流動。考慮到裝飾蓋拉伸高度較大，模

9、具中相應的工作零件也較厚，為減少模具材料成本，在其工作零件上設置采用Q253-A制造的墊塊5及下墊塊16來滿足要求。 (3)圖4所示模具中，切刀設計成兩組，一組為小切刀8，另一組為大切刀13。整個零件切邊分兩步完成，即:斜楔11的左右兩斜面首先單獨與4塊小切刀8接觸，對零件長軸方向需裁剪部分進行修邊，同時將廢料切成兩部分，隨后，斜楔1與兩組大切刀13的斜面接觸，推動大切刀13沿零件前后方向滑動，由于小一切刀8分別安裝在兩組大切刀13左右的定位滑槽中，因此也同時、同步隨同大切刀13共同移動，直至將零件橢圓短軸方向的廢邊切除。斜楔11、小切刀8及大切刀12斜面間的角度均取305，以保證相互間斜面對稱一致。 (4)圖4所示模具中，端面切邊間隙由凹模4及整形凸模10的高度控制，切刀與凹模保證間隙.009-0.12mm，若間隙太大，易造成切口不平整，若間隙太小，則會造成切刀的卡滯。 (5)在整形修邊復合模中，大切刀 13的前后滑移通過與整形凸模 01滑動聯接的導向桿 14進行定位、導向，小切刀 8安裝在大切刀13 中，其滑移過程中的導向及回復均依靠大切刀 13 中開設的滑槽提供，大、小切刀滑移后回復的動力分別由各自彈簧9、巧壓縮后儲存的彈力提供。 5 結束語 由于制訂的工藝方案對橢圓的成形進行了較完整的分析，同時較好地考慮了工序復合的可能，從而使橢圓形裝飾