顶罩冲压模具设计

摘 要： 顶罩零件板料薄，需要多种工序进行冲压。本文通过对零件进行工艺分析，设计出用于成形顶罩零件的冲压模具，并阐述落料、冲孔、拉深级进模的模具结构。该模具能保证零件质量，具有结构简单，操作安全方便，生产效率高等特点。

关键词： 顶罩 级进模 结构设计

冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法[1]。模具是冲压过程中重要的工艺装备，采用模具生产产品，可以提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可保证一定的加工质量，所以模具在汽车、飞机、电器、仪表、玩具等工业、民用领域得到广泛应用[2]。

1.冲压工艺方案的确定

图1所示为一个常用的顶罩零件图，材料采用厚度为1.5mm的08A板材，是一种集冲孔、拉深、落料等多种工艺的冲压件。该工件有三种工艺方案：方案1：先落料，再一次拉深、二次拉深、三次拉深，后冲孔，采用单工序模生产；方案2：拉深――冲孔――落料复合冲压，采用复合模生产；方案3：冲孔――一次拉深――二次拉深――三次拉深――落料连续冲压，采用级进模生产。三种方案比较见表1。

方案1模具结构简单，但需要五道工序，五幅模具，生产效率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案2只需一套模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产效率也高。但由于零件的几何形状相对复杂，模具制造难度加大，且模具结构较方案1复杂。方案3只需要一副模具，生产效率也高，由于该零件的冲压精度无太高要求，一般级进模可以满足其精度要求，在实际生产中可以通过在模具上设置导正销导正[3]，以便保证冲压件的形位精度要求，模具制造安装较复杂，适合大批量及尺寸较小零件的生产。通过对三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案3。

2.冲压工艺参数计算

2.1工序排样设计方案

多工位级进模的工序排样设计是多工位级进模设计的关键，是决定级进模优劣的主要因素之一。根据该零件的要求及上述工艺特点的分析，设计多工位连续工序排样方案。排样图如图2、图3所示，具体工位安排：冲孔拉深拉深拉深落料。

2.2冲裁刃口尺寸计算

冲裁凸、凹模按配作法加工。冲孔工序，以凸模为基准，配作凹模；落料工序，以凹模为基准，配作凸模。这种配作加工方法的特点是模具间隙由配作保证，可以放大基准件的制造公差，制造容易[4]。具体的凸、凹模刃口尺寸如表2所示。

2.3拉深工艺计算

通过计算得拉深件所需坯料尺寸为φ112mm，进一步计算冲压件的相对高度和毛坯相对厚度，根据拉深次数判定条件，冲压件需通过三次拉深成形。表3为各次拉深工序件所需的拉深凸模、凹模横向工作部分尺寸。

3.模具结构

1.上模座2.圆柱销3.内六角螺钉4.落料凸模5.凸模固定板6.第三次拉深凸模7.垫板8.第二次拉深凸模9.模柄10.止转销11.第一次拉深凸模12.冲孔凸模13.卸料螺钉14.卸料弹簧15.导套16.导柱17.承料板18.导料板19.卸料板20.冲孔凹模镶块21.第一次拉深凹模镶块22、25、28.顶件块23、26、29.弹簧24.第二次拉深凹模镶块25.导料销27.垫板30.第三次拉深凹模镶块31.落料凹模32.整体凹模板33.下模座

图4 顶罩级进模

本模具是一套5工位带料连续拉深级进模，如图4所示，采用导料板导料，始用档料销、凹模镶块粗定位，及装在一次拉深凸模中的导正销进行精定位，完成零件的冲孔、拉深和落料。模具主要由上模座、下模座、凸模垫板、各工序凸模、卸料板、各工序凹模镶块、凹模垫板和整体凹模板等模具零件组成，模具采用滑动对角模架。凹模周界长630mm，宽400mm，模具总长800mm，总宽400mm。模具的闭合高度是400mm。凸模固定板用于安装所有冲孔凸模、三个拉深凸模和落料凸模；整体凹模板用于安装所有拉深凹模和冲孔落料凹模。拉深凸模采用台阶式固定在固定板，装后磨平。卸料板是一整块，采用四个卸料弹簧。由于模具结构限制采用弹顶装置，由四个卸料螺钉和弹簧组成。拉深工位使用弹簧加顶杆的结构进行顶件。拉深凹模形状均较为简单，但尺寸较大因此采用镶块拼接而成。

4.结语

采用级进冲压成形可以完成顶罩类零件的冲压，保证零件质量，生产效率高，模具结构简单，操作安全方便，具有良好的经济效益，对同类零件的冲压模具设计具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]王孝培.冲压手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]朱正才.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3]武艳军.杯盖冲压工艺与模具设计[J].考试周刊，2014，（5）.

[4]郝滨海.冲压模具简明设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.