1 零件分析
圖1所示檢測套為某私營企業從外商處承攬的某檢測裝置上的零件，采用1mm厚的優質低碳鋼10制成，生產批量較大。
2 工藝計算
這是一常見的典型拉伸件，零件結構并不很復雜，按照零件的加工順序，首先要對零件進行工藝計算，才能制訂出合理的工藝方案。
選取合適的修邊余量后，根據拉伸前后毛坯與工件的表面積不變原則，依據毛坯直徑D計算公式： 
（∑f為拉伸零件各部分的表面積之和）。
可求得D=38.5。
那么，該零件的拉伸系數m=d/D=15.1/38.5=0.39。
根據資料中的判斷條件，確定是否采用壓邊：
毛坯相對厚度t/D×100=1/38.5×100=2.6
(0.09～0.17) (1-m)=0.0549～0.104
因t/D＜(0.09～0.17)(1-m)
故需采用壓邊圈。
查表得，極限拉伸系數m極=0.48～0.5。
因m＜m極，故需多次拉伸。
根據資料，可選取各次拉伸系數m1=0.52，m2=0.76。
即第一次拉伸：d1=m1D=0.52×39=20。
第二次拉伸：d2=m2d1=0.76×20=15.1（式中各零件直徑為中心層直徑）。
3 工藝方案的確定
考慮到該零件錐形部分成形高度h=7.5＜(0.25～0.3)d2=9.75～11.7，屬于淺錐形件，毛坯的變形程度不大，故能一次拉成，但按錐形件成形規律，須先拉伸成直徑等于錐形件大端直徑的圓筒形。
由于錐形底部及側面的3個φ5mm孔的沖切直接與錐形拉伸成形有關，因此宜在錐形部分成形后加工，否則易產生孔變形。
根據上述分析及工藝計算，按傳統工藝一般可制定出如下工藝方案：落料→第一次拉伸→第二次拉伸→拉成錐形→修邊→沖各孔。
即：整個零件的加工由6個工序、6副模具完成。
考慮到錐形拉伸為淺錐形件拉伸，變形量不大，對已拉伸的零件口部影響很小，可以考慮將第二次拉伸與修邊復合；又由于落料直徑φ38.5mm與第一次拉伸筒形外徑φ21mm兩尺寸相差較大，能保證落料-拉伸上模壁厚有足夠的強度，兩工序有復合的條件；錐形拉伸與沖底孔及側孔兩工序通過合理的模具設計當然也能實現復合，但使模具設計變得復雜，模具制造也很困難。
為進一步提高企業效益，同時針對企業生產加工能力，決定對上述6個工序進行有效復合為4個，制訂工藝方案如圖2所示，即：先落料并首次拉伸(圖2a)→第二次拉伸并擠邊(圖2b)→拉成錐形(圖2c)→沖底孔及側孔(圖2d)。
因此，整個零件由4個工序完成加工，需要設計4副模具，即：落料-首次拉伸復合模→第二次拉伸-擠邊復合模→錐形成形模→沖孔模。
4 模具設計
4.1 落料-首次拉伸復合模設計
設計的落料-首次拉伸復合模結構如圖3示。
模具工作過程為：坯料送入，上模下行，落料下模8及落料-拉伸上模2分別與坯料接觸落料，落下的圓形毛坯被卸料板7及落料-拉伸上模2壓緊校平，當滑塊繼續下行時，坯料分別通過凸模4及落料-拉伸上模2的向上、向下運動完成拉伸，拉伸好的零件通過卸料器3推下。
圖3 落料-首次拉伸復合模結構圖
1.聚氨酯橡膠 2.落料-拉伸上模 3.卸料器 4.凸模 5.頂桿 6.壓料板 7.卸料板 8.落料下模
由于其結構較為典型，此處不再詳述。
4.2 拉伸-擠邊復合模
設計的拉伸-擠邊復合模，結構如圖4所示。
圖4 拉伸-擠邊復合模結構圖
1.上模座 2.拉伸擠切凹模 3.壓邊圈 4.卸料板 5.打桿 6.模柄 7.拉伸擠切凸模 8.調節螺母 9.限位柱 10.頂桿 11.螺桿 12.下模座 13.頂板 14.彈簧 15.調整板 16.調整螺母
沖床滑塊上行，模具開啟，頂桿10、頂板13將彈簧14的彈力傳遞到壓邊圈3而被頂起。此時，將首次拉伸好的半成品套于壓邊圈3上，當沖床滑塊下行，拉伸擠切凹模2與壓邊圈3作用進行壓邊，其壓邊力大小可通過適當調節限位柱9與壓邊圈3臺階處的距離進行控制。隨著沖床滑塊的逐漸下移，拉伸擠切凹模2與拉伸擠切凸模7共同作用對拉伸半成品進行第二次拉伸，當拉伸完成，拉伸擠切凸模7上的擠切刃口部位開始與拉伸擠切凹模2作用將擠切口部擠切出來，完成修邊。零件及廢料由卸料板4從拉伸擠切凹模2內推出，工件與切邊料自行分離。
模具設計中，采用的套筒式壓邊圈3同時起壓邊及定位作用，同時考慮到料薄易起皺，設置了調整彈簧14來達到足夠的壓緊力，在拉伸擠切凹模2上安有限位柱9來調節壓邊圈3的合適壓緊力，因此，能使壓邊力保持均衡同時又可防止將坯料夾得過緊。
整副模具拉伸單邊間隙取1.1mm，擠切凸凹模擠切的雙邊間隙取0.04～0.06mm。
4.3 錐形模設計
設計的錐形模結構如圖5所示。
模具開啟，卸料塊2在壓機緩沖器作用下頂起至于錐形凹模3型腔的錐形面平齊，此時將拉伸切邊好的半成品套入錐形凹模3上半部分定位，隨著錐形凸模1下降，其與卸料塊2、錐形凹模3共同作用，逐漸將簡體部分拉伸成錐形，隨著沖床滑塊繼續下降，錐形凹模3與錐形凸模1完全接觸，卸料塊2對簡體進行校平、校正，整個成形好的簡體也得到校正，隨著壓機滑塊上升，卸料塊2在壓機緩沖器彈力作用下將拉伸好的零件推出型腔，整個模具工作到位。
4.4 沖孔模設計
設計的沖孔模結構如圖6所示。
模具工作時，首先將完成錐形拉伸的半成品套入凹模8中，模具工作時，卸料板7在彈簧作用下，對零件底部實行壓緊，隨著壓機滑塊的下行，凸模6開始對零件底部進行沖孔，與此同時，斜楔2分別與各自的斜孔凸模3接觸，通過斜楔斜面的推動作用，完成對零件錐形側壁孔的沖裁，隨著上模的上升，斜楔2與斜孔凸模3脫離接觸，斜孔凸模3在各自彈簧10的彈力作用下回復，至此限位銷9限位而停止，此時，可將沖好的零件從凹模8中取出，模具轉入下一個工作循環。
圖6 沖孔模簡圖
1.擋塊 2.斜楔 3.斜孔凸模 4.固定座 5.固定板 6.凸模 7.卸料板 8.凹模 9.限位銷 10.彈簧
為保證沖孔過程中的穩定，卸料板7首先在沖孔前實施對零件的壓緊，凹模8外形按零件拉伸的內形尺寸進行配制，保證零件定位可靠。
為消除錐形側壁沖孔時側向力的影響，模具設計中特意設置兩擋塊1，使斜楔2與斜孔凸模3接觸工作前，首先與擋塊1側面貼合。
為控制斜孔凸模3的工作位置，設置限位銷9使其能在固定座4上開設的腰形槽中自由滑動。
5 使用效果及結論
制訂的工藝方案及設計的模具，經生產制造后，順利地投入了使用，生產的零件形狀及精度都滿足產品的要求。
由于對零件成形的各工序進行了合理的分析，對各工序進行了有效的復合，經濟效益也得到有力的保證。 
