落料拉伸复合模具设计
第1章 模具成型
1.1 冷冲模成型特点
冷冲模是在温室下把金属或非金属板料放在模具内，通过压力机和模具对板料施加压力，使板料发生分离或变形制成所需零件的模具。各类冷冲压模成形特点如下：
1.1.1 冲裁模
冲裁模的成形特点是：将一部分材料与另一部分材料分离。如图1.1所示的冲裁模成形过程，冲裁模分为落料模和冲孔模。落料模的成形特点是将材料封闭的轮廓分开，而最终得到的是一个平整的零件；冲孔模是将零件的材料与封闭的轮廓分离，使零件得到孔。
1.1.2 弯曲模
弯曲模的成形特点是：将板料或冲裁后的坯料通过压力在模具内弯曲成一定的角度和形状。弯曲模成形过程，是将平直的板料压成带有一定角度的弯曲形状。
1.1.3 拉伸模和多位级进模 （1）拉伸膜
拉深模的成形特点是：将经过冲裁得到的平板坯料，压制成开口的空心零件。拉深模成形过程，是将平板的坯料拉深成筒形零件。 （2）多工位级进模
多工位级进模的成形特点是：可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合；配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置；模具结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，制造和装调难度大。
1.2 冷冲模具的发展趋势
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越
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来越意识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普与了二维CAD，并开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了DYNAFORM等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。
1.3 复合模
在实际生产中常常将几个单工序冲压过程集中与一套模具来完成，这种在一副模具上、在冲床的一次行程中，在同一工位上完成两种或两种以上冲压工序的模具称为复合模。
复合模的特点有：
生产效率成倍提高。例如原来由两副模具分别完成的落料，冲孔工序，若使用落料、冲孔复合模时，则可以由一副模具在一次冲压行程中完成，生产效率提高了一倍。若原来由四副单工序模完成的落了、冲孔、拉深、切边的冲压工序，在采用了四合一复合模后，生产效率可提高四倍。而且还节省了人力、电力和工序间的搬运工作。
提高冲压件的质量。在复合模具中几道冲压工序是在同一工位上完成的，无需重新定位，因此在完成几道冲压工序过程中冲压件的定位基准不动，从而使冲压工件的位置精度得到提高。例如当冲压件的外缘与内孔的同心度要求较高时，采用复合模就较容易满足要求。另外，对于那些尺寸较小的冲压工件或形状比较复杂而重新定位又比较困难的冲压工件，采用复合模就可以避免重新定位的困难与在重新定位时产生的误差。复合模的同心度误差在
?0.02?0.04mm以内。
对模具制造精度要求比较高。由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，因此模具结构一般要比单工序模具复杂，而且个零部件在动作时要求相互不干涉、准确可靠。这就要求模具的制造应有比较高的精度。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简单。
1.3.1 复合模的种类
按复合工序的性质分类，复合模可分为以下几种：
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冲裁类复合模： 如落料、冲孔复合模，切断、冲孔复合模等。 成形类复合模： 如弯曲复合模，挤压复合模等。
冲裁与成形复合模： 如落料、拉深复合模，冲孔、翻边复合模，拉深切边复合模，落料、拉深、冲孔、翻边复合模等。
1.3.2 选择复合模的原则
确定是否采用复合模要考虑以下几个方面：
生产批量。 复合模可以成倍地提高生产效率，生产批量越大，提高生产效率就越显得重要。因此，在大批量生产时更适合使用复合模。在单间小批量生产中应采用单工序模，这样由于模具结喉简单，几个单工序模可能比一套复合模的成本还低。
冲压工件的精度。 当冲压工件的尺寸精度或同轴度、对称度等位置精度要求比较高时，应考虑采用复合模具，对于形状比较复杂，重新定位可能产生比较大加工误差的冲压工件，也可采用复合模。
复合工序的数量。 一般复合模的复合工序数量在四工序以下，更多的工序将导致模具结构过于复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性、也将随之下降，制造与维修更加困难。
在分析冲压工件的特点，确定是否采用复合模时，可参照以上原则与表1-1、表1-2综合进行考虑。
表1-1冲压生产批量与合理模具形式
批量 项目 大件 中件 小件 单件 小批 中批 大批 大量 <1 <1 <1 1~2 1~5 1~10 220 550 10~100 20300 501000 100~500 >300 >1000 >5000 7 / 33
落料拉伸复合模具设计 模具成简单模单工单工序级进模，复合模，级进模，复级进模，复型 序模 模 单工序模 合模 合模 设备形通用压机 式 通用压高速压机，自动机械化高专用压机与机 和半自动通用压速压机，自自动机 机
动机 表1-2单工序模、级进模和复合模的比较
比较项目 工件尺寸精度 工件形位公差 单工序 比较低 工件不平整，同轴级进模 一般，IT11级以下 复合模 比较高，IT9以下 工件平整，同轴不太平整，有时要校平，同度、对称度与位置度、对称度与位轴度、对称度与位置度误差度误差大 置度误差小 比较大 比较高，冲床一次行程内可完成两个以上工序 冲压生产率 低，冲床一次行程内只高，冲床一次行程内能完成一个工序 能完成多个工序 实现错做机械化、自动化的可能性 比较容易，尤其适合多容易，尤其适合与单难，工件与废料排工位冲床上实现自动机上实现自动化 化 除比较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作 对材料的要对条料宽度要求不严， 求 可用边角料 对条料或带料宽度要求严格 对条料要求不严，可用边角料 8 / 33
落料拉伸复合模具设计 生产安全性 安全性比较差 比较安全 形状简单件，比用复合模制造难度低 制造周期段，价格低 安全性比较差 形状复杂件，比用级进模的制造难度低 应用 通用性好，适于中、小通用性差，适与形状批量生产和大型件的简单，尺寸不大，精大量生产 度要求不高的大批量生产
1.3.3复合模的设计要点
复合模的设计从本质上讲，与单工序模没有什么区别，但根据实际经验，在设计复合模时需要注意以下几个方面的问题
曲柄压力机的许用压力曲线与复合模压力曲线的关系。 对于单工序加工来说，冲压力曲线不能超过曲柄压力机许用压力曲线每否则设备将因超载而损坏。对复合模冲压加工也应满足这一要求。但对于复合模冲压时所用压力机的行程中有各个大比例的工作行程，这样就容易造成超载。尤其是对落料、拉深复合模，落料在先，拉深在后，落料力一般比较大，拉深力比较小，而设备压力曲线的变化趋势则相反，所用极易产生超载，因此在选择设备时要特别注意。
复合模中凹凸模的设计。在复合模中最具有特点的模具零件就是凹凸模。由于凹凸模的壁厚从强度上要求不能过薄，否则模具寿命太短。因此凹凸模的壁厚在设计时必须进行校核，使之大于最小壁厚值。而最小壁厚值现在一般是根据经验数据而定。并且，当凹凸模装与上模时（该结构称为正装复合模），内孔不积存废料，凹凸模受到的胀力小，此时最小壁厚可小些。当凹凸模装与下模时（该结构称为倒装复合模），凹凸模孔口中积存有废料，孔口受胀力大，此时最小壁厚要大些。
复合模中的卸料、推件装置。 在复合模中由于有较多的动作要在冲床的一次形成中完成，为简化模具结构，通常将一些辅助动作，如卸料与推件动作，采用弹性装置来完成。同时弹性装置也可使冲压工件在整个冲压
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通用性差，适与形状复杂、尺寸不大、精度要求比较高的大批量生产 模具制造的比较易，结构简单， 难易程度
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