[摘要]　介绍了能在普通冲床上实现先成形后冲孔的复合模结构，分析了零件的工艺方案以及的调试和使用效果。 
关键词　复合模 聚氨酯橡胶 凸模 
[Abstract]　An introduction was made on the compound dies that could realize piercing holes after parts

 forming on common stamping machines. And an analysis was made on the technological 

process of the parts, the testing of the die and the result of using the die. 
Key words　compound die, polyurethane rubber, punch 
1 工艺方案分析 
　　图1所示零件(材料为08，料厚为1.5mm)除有较多的孔之外，还要成形2个对称分布、外径为φ54mm的浅圆柱凸台，凸台上2个φ42mm孔与凸台有同轴度要求。该零件原成形工艺是先成形2个外径为φ54mm的浅圆柱凸台，然后冲2个φ42mm孔，需要2副，并且成形后的工件在冲孔时，不易保证φ42mm孔与φ54mm凸台的同轴度要求，导致在装配时发生干涉。  
                                
                                                          图1 零件简图 
　　以前习惯于对同类型的零件采用拉伸冲孔复合模，虽能够保证其同轴度，但由于拉伸基本上滞后或与冲孔同步进行，并且它还随着凸模的刃磨发生变化，故冲出的孔径大于凸模直径，并且其误差无法计算，即使通过试验重配冲孔凸、凹模，也只能保证试验用的这批材料生产出合格产品，而以后购进的材料，因为生产厂家不同，材料在延伸率等性能方面存在差异，使制件的孔口毛刺较大，孔径发生变化，严重时导致产品不合格。所以这种方法只适用于孔径公差较大的零件。 
　　由于该产品批量大，为了减少工序，提高生产效率，保证产品质量，根据生产的需要，设计了新的拉伸冲孔复合模。其基本设计思想是：在拉伸成形、冲孔复合模上，采用弹性体使成形在冲孔之前完成，在保证其同轴度的同时，保证冲出的孔不发生变形。 
2 结构及工作过程 
　　拉伸、冲孔复合模结构如图2所示。工作过程如下：当材料送进、定位后，上模部分下行，成形凸模固定板20与顶料板15开始接触，聚氨酯橡胶垫13压缩，成形凸模固定板20与顶料板15压紧工件，成形凸模7(由小导柱4、小导套3导向，保证其与所冲φ42mm孔的同轴度)配合成形凹模16开始成形，在成形快完成时，成形凸模固定板20和成形凸模7与成形凹模16压紧工件，给成形{zh1}提供一个整形的过程，直至成形完成；随着上模部分的继续下行，成形工作部分不再下行，聚氨酯橡胶垫13进一步压缩，冲孔凸模6与冲孔凹模18开始冲孔；上模行至下死点后开始返回，顶料板15与成形凸模固定板20一起卸下工件，上模部分返回初始位置，完成一个工作循环。  
                                  
                                                   图2 拉伸、冲孔复合模结构 
1.导柱 2.导套 3.小导套 4.小导柱 5.冲孔凸模垫板 6.冲孔凸模 7.成形凸模 8.冲孔凸模固定板 9上模板 10.大导套 11.卸料螺钉 12.大导柱 13.聚氨酯橡胶垫 14.卸料板 15.顶料板 16.成形凹模 17.冲孔凹模固定板 18.冲孔凹模 19.下垫板 20.成形凸模固定板 21.顶杆 22.定位销 23.下模板 
3 聚氨酯橡胶垫的设计 
　　为了保证成形在冲孔之前完成，聚氨酯橡胶垫13必须提供足够的成形力，否则会由于拉伸滞后，或与冲孔同步进行，从而导致产品不合格。考虑到此处成形时凸缘部分太宽，成形后拉伸部位材料将出现不同程度的减薄现象，所以零件所需要的成形力将大于拉伸力、小于胀形力，要xx地计算其大小比较困难，也没有必要，此处按胀形力进行计算。 
　　查《实用设计手册》得：P=KLtσb，因为成形凸台有2处，故P=2×KLtσb，其中K=0.7～1，实取0.7，L1=54π=169.6mm，t=1.5mm，σb=324MPa，所以胀形力P=115 396N。 
　　初选聚氨酯橡胶自由状态下高度H=40mm，橡胶的预压缩量L0=(0.10～0.15)H，取L0=0.10H=4mm，允许{zd0}压缩量Lmax=(0.35～0.45)H，取Lmax=0.45H=18mm，实取{zd0}压缩量Lmax=17mm。 
　　故在设计时，安排聚氨酯橡胶垫13压缩至26mm时成形完毕并开始冲孔，继续压缩至23mm时冲孔完毕，此时上模部分行至下死点并开始返回。 
　　因为橡胶高度与直径之比应满足： 
0.5≤H/D≤1.5，即27≤D≤80 
　　所以选取聚氨酯橡胶外径D=80mm，考虑加工方便，取聚氨酯橡胶外形为80mm×80mm×40mm，并在其中心钻一φ17mm的孔。 
　　由于聚氨酯橡胶垫压缩至26mm时成形完成，故此时橡胶所产生的总压力应等于零件所需要的成形力P=115 396N，此时橡胶的压缩量L=40－26=14mm，L/H=14/40=0.35=35％，单位压力p=2.10MPa。由此推出单个聚氨酯橡胶产生的压力： 
P1=D2×p=802×2.10=13 440N 
　　故所需聚氨酯橡胶个数： 
n=P/P1=115 396/13 440=8.58(个) 
　　考虑到成形力P取得较大，故取聚氨酯橡胶个数为8个。 
4 冲孔凸模的设计 
　　由于聚氨酯橡胶垫压缩至26mm成形结束才能开始冲孔，故冲孔凸模的长度应受到限制，不能过长，此处取其长度为120mm。为了避免因超过聚氨酯橡胶的允许{zd0}压缩量，导致聚氨酯橡胶过早地失去弹性而报废，所以在设计时特别注明：该凸模刃磨余量≤3mm，超过时，则应取下改作它用。 
5 的调试及使用效果 
　　该试模时，效果较好，当时考虑到成形力计算偏大，希望能通过实验调节减少聚氨酯橡胶垫的个数，{zh1}调整至使用4个聚氨酯橡胶垫，仍能提供足够的成形力。由此想更进一步，采用标准聚氨酯橡胶(60mm×16.5mm×40mm)替代聚氨酯橡胶垫，但通过实验效果不理想，冲出的孔明显变形，{zh1}确定仍使用4个聚氨酯橡胶垫。该使用后，减少了工序，降低了生产成本，提高了生产效率，经跟踪观察聚氨酯橡胶垫及冲孔凸模，发现使用寿命均较长，产品质量稳定，效果较好。