张港 梁琛 吴国楠 艾琳璟

【摘 要】模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。拉深更是冲压基本工序之一，受工件复杂程度及材料拉深性能等限制，复杂拉深件往往经过多道拉深工序才能完成。这样既增加了模具制作成本，又降低了工件的定位精度。本文在分析复杂拉伸件工艺特点的基础上设计出一种可以同时在一套模具的同一工位上完成两次正拉深的模具结构，采用液压系统进行控制。

【关键词】拉深；工艺；模具

一、前言

拉深工艺作为冲压基本工序之一，在整体模具行业内属于应用最为广泛的工艺之一。常见的小型复杂拉深件，需要多次拉深生产时，往往在一套多工序的级进模中完成。但市面上不乏一些大型拉深件的需求，常见的生产工艺往往是在多套单工序拉深模具中完成拉深，不仅工艺过程繁琐，模具成本高昂，也大大降低了坯料在重新定位时的精度。对常见的几种拉深工艺反复论证，本文将阐述一种结合液压控制的双凸模拉深工艺，可大大降低模具成本，提高工件尺寸精度。

二、拉深工艺特性

拉深的加工方法是将平板毛坯拉利用拉伸模拉深成各种开口的空心件，或将已经经过一次拉深的筒形毛坯拉伸成其他形状空心件。拉深也成为拉延。其变形过程是：将坯料放置在具有间隙的凸凹模之间，随凸模的下行平板坯料被拉入间隙中形成直壁，继续拉深至毛坯全部进入凸凹模间隙拉深完成，坯料与凸模接触的底面变成筒形件的底面。与冲裁工序相比，拉深模具不应有锋利的刃口，应保证坯料顺利的进入凸凹模间隙，凸凹模间隙理论应大于毛坯厚度。

后续拉深所用的坯料与首次不同，是筒形件而不是平面坯料，拉深时力学性能及毛坯壁厚都不均匀；拉深时所用材料的硬化及厚度增加都是沿着筒的高度方向，所以拉伸力在整个拉深过程中都在增加，直到拉深结束才降为零；后续拉深时，由于材料已经产生冷作硬化，加上零件发生复杂的拉深变形，所以他的极限拉深系数要比首次拉深大得多。

三、模具方案规划

液压控制的双凸模拉深工艺与模具设计，包括上模部分、下模部分和液压控制系统，上模部分包括有的组件有第一次拉深外凸模、第二次拉深内凸模、液压缸体、弹簧、凸模固定板、行程撞块，下模部分包括压边圈、固定板、第一次拉深凹模、第二次拉深凹模、下模座、导柱，液压控制系统部分包括二位二通电磁换向阀、溢流阀、单向阀和油箱。与液压缸一体的外凸模为管状件，其可以再液压缸内滑动，内凸模与缸体固定嵌于管状外凸模内。模具下行时外凸模由液压提供所锁紧力以至于不会相对于缸体相对移动，第一次拉深完成时外凸模停止下行并充当压边圈提供第二次拉深的压边力。凸模上行时，弹簧为外凸模提供回程力，最终达到拉深前状态。

四、模具结构设计

如附图1所示，液压控制的双凸模拉深工艺与模具设计，包括上模部分、下模部分和液压控制系统，上模部分包括有的组件有第一次拉深外凸模、第二次拉深内凸模、液压缸体、弹簧、凸模固定板、行程撞块，下模部分包括压边圈、固定板、第一次拉深凹模、第二次拉深凹模、下模座、导柱，液压控制系统部分包括二位二通电磁换向阀、溢流阀、单向阀和油箱。具体操作可分为三个阶段来完成。

开模阶段：如附图1所示，此时上模部分处于开模状态，行程撞块与二位二通电磁阀有一定距离，所以换向阀处于关闭状态，液压缸内油压充沛使得外凸模处于锁死状态，与内凸一同形成第一次拉深凸模，准备第一次拉深。

第一次拉深阶段：上模整体下行，外凸模与整体上模相对静止，与内凸模一起准备第一次深，坯料在压扁圈与第一次拉深凸模的作用下进入第一次拉深凹模中，当第一次拉深完成时行程撞块触发电磁阀，此刻液压缸内的油通过二位二通换向阀回流，经溢流阀流入油箱。压力减小，外凸模停止下行，充当压边圈准备第二次拉深阶段。

第二次拉深阶段：撞块与换向阀保持接触，使液压缸内部的油通过溢流阀继续回流油箱，使外凸模不再随着上模组件继续下行，但可以提供足够的压边力，内凸模继续下行，在小筒拉深凹模中完成第二次拉深。第二次拉深结束后，凸模上行，外凸模在弹簧的弹性回复作用下回复为拉深前的状态，油箱中的油通过单向阀流回液压缸内部，直到行程开关撞块与电磁阀脱离接触，电磁阀断开，液压缸内部的油重新回到封闭状态，等待下一个拉深循环。

五、结语

（1）根据拉深工艺特性，分析其成形方法，同时，考虑到零件生产精度的提高以及制造成本的降低的基础上，制定了优化的拉深工艺方案，由此设计了双凸模拉深复合模。

（2）模具数量少，可减小零件制造周期、提高设备以及材料利用率，适合较大批量的生產，显著提高生产效率，降低零件制造成本，有利于经济效益的提高。

【参考文献】

[1] 成虹.冲压工艺与模具设计[M]. 北京： 机械工业出版社，2017.

[2] 海争平.电机罩盖冲压工艺及模具设计[J].制造技术与机床，2015（5）：60-61.