控制器按钮罩复合模设计

季小辉，裘剑峰，杜佳东，丁华天，王 蕾

（台州学院 机械工程学院，浙江 台州 318000）

1 引言

图1 所示为按钮罩外壳零件，材料08 钢，料厚2mm，要求制造精度为IT14 级，并保证孔间距相对位置，筒壁边缘光滑无毛刺，筒底平整，弯曲部位无褶皱及划伤，大批量生产。从外形上看，此零件为浅桶形类，成形相对简单，可以通过复合模一次成形零件筒底分布着八个孔，数量多，形状种类多，相对位置精度要求高，造成成形难度大，若采用多次冲孔成形则难以保证相对位置。因此用一套模具并设计为阶梯冲孔，既保证相对位置精度又降低冲压力。同时，零件筒底平整、无刮痕的要求进一步提高了模具设计的难度。

2 成形工艺与仿真分析

2.1 成形工艺分析

根据零件分析，初步拟定需进行落料、拉深、冲孔及切边工序。为保证零件表面平整且无划痕的精度要求，先用一套模具进行落料、拉深两工序。从图2所示的零件毛坯图可知，因筒壁较浅，其拉深系数为0.76＞0.6，可以一次拉深成形。其次，如图2 所示的首次拉深的筒形又为下一步模具的冲孔起到了定位作用（圆形件旋转不影响定位）。而第二套模具采用8个工位的阶梯冲孔模，为定位方便将冲孔凹模做成与工件相配合的外形。在一块推件板及一根延迟推杆的作用下顺利进行冲孔及推件，其中冲孔凹模与毛坯工件之间保证H7/e6 的间隙配合。

2.2 仿真分析

本设计还对该拉深过程进行了Deform 分析，研究其拉深过程中的等效应力、应变及破坏情况，保证所设计的模具满足零件表面平整且无拉裂、起皱现象提供一个更有利的理论依据。

由图3 可知，零件拉伸过程中拉深凸模圆角处破坏最严重处，是极易发生拉裂的部位。其与拉深理论相符，表明仿真结果符合实际。该零件破坏最大处为 0.461＜0.772，说明该模具结构设计合理，符合成形要求。

由图4 可知，零件拉深过程中等效应变最大处出现在筒壁和凸模圆角部分。原因在于筒壁部分是由材料塑性流动转移而成的,而凸模圆角部分承受着径向和切向拉应力的作用，因此变薄现象比筒壁部分严重得多。图示处也是筒壁和凸模圆角部分等效应变最大，最大值0.4032＜1.41，说明模具符合设计要求。

由图5 可知，零件等效应力最大处在凸模圆角部分。该部分承受径向和切向拉应力的作用，同时在厚度方向由于凸模的压力和弯曲作用而受到压应力的作用。仿真结果符合设计要求，再据图中所示最大应力545MPa＜606MPa，不会产生拉裂现象。说明模具符合设计要求。

3 模具设计

（1）模架及导向

模具结构如图6 所示。为方便加工及降低成本，采用标准模架，模具采用后侧导柱滑动导向模架，包括后导向滑动导向组件（主导柱21、导套22）、上模座18、模柄14、下模座4。上模部分由上模座18、上垫板19、上模固定板11、卸料板23 等组成，其中上模座、上垫板、上模固定板通过标准紧固件和定位销联为一体。为保证模具制造精度和装配精度，卸料板采用4 根卸料螺钉，另外，主导套与上模座采用厌氧胶粘接固定，以适当降低导套孔的加工精度，避免多导向组件重复定位，保证模具的整体装配精度。下模部分由下模座4、凹模板8、下垫板6、拉深凸模26、下模固定板7 等组成并通过标准紧固件和定位销联为一体。

（2）导料和定位

该级进模具为卷料供料生产，送料粗定距依靠送料机的送料精度，精确定位则由模内的挡料销完成。由于采用复合模，因此只需保证送料步距精度即可，其定位累积误差可控制在0.02mm 以内。模具闭合冲裁一次完成后由兼取导料和浮料作用的导料销实现顺利送进。另外，在适当位置添加浮料机构，尽可能使料带整体脱离凹模表面向前送进。

（3）压料与卸料

模具压料与卸料弹力由推件块10、压边圈24及卸料板23 组成，三个部件都能起卸料作用，其中推件块和压边圈既起推件作用又起压边作用。通过调节下端的止付螺母1 的位置可以调节压料弹簧的预压力，从而实现压料力的平衡调节。另外，利用分别安装在上下模座上的限位柱来控制闭模间隙，既可为防止工作时因压力过大而导致料带严重压薄，又可避免初始送料时模具尾端无料带而引起的模具不平衡，从而保护模具。

4 结束语

通过合理安排零件成形工序，设计出切实可行的辅助成形机构和模具结构，生产的零件质量良好，可为此类零件的复合模设计提供参考。

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