汽車模具設(shè)計-劉占軍.ppt

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汽車模具設(shè)計 主講：劉占軍,航空宇航工程學(xué)院,第一章 概 述,1.1 現(xiàn)代汽車模具設(shè)計 1.2 汽車模具制造特點,覆蓋件實例,1.1 現(xiàn)代汽車模具設(shè)計,覆蓋件的含義： 覆蓋件主要指覆蓋汽車發(fā)動機和底盤、構(gòu)成駕駛室及構(gòu)成車身的 一些零件，如轎車的擋泥板、頂蓋、車門外板、發(fā)動機蓋、水箱蓋、行 李箱蓋、骨架等。 覆蓋件組裝后構(gòu)成了車身或駕駛室的全部外部和內(nèi)部形狀，它既 是外觀裝飾性零件，又是封閉薄殼的受力零件。覆蓋件的制造是汽車車 身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 覆蓋件表面一般都具有裝飾性，除考慮好用、好修、好造外，要 求美觀大方。 覆蓋件與一般沖壓件的區(qū)別： 材料薄、形狀復(fù)雜（多為立體曲面），結(jié)構(gòu)尺寸大，尺寸精度 高，因此沖壓工藝編制、沖模設(shè)計、沖模制造工藝都有一些特殊的要 求，沖壓設(shè)計中常把他作為一種特殊類型研究。,覆蓋件的表示方法,由于覆蓋件多為復(fù)雜的空間曲面，不能用幾個視圖或剖面就把覆蓋 件各點的位置和尺寸表達清楚。還必須輔以主模型或直接利用計算機幾 何造型技術(shù)，用解析數(shù)學(xué)式和坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息來表示汽車覆蓋件的完整形 狀尺寸，從而進行模具設(shè)計和制造。 （一）覆蓋件圖 與主模型 1.汽車線 覆蓋件及汽車車身（包括飛機、船體）的圖形都是以三組 互相正交的直線為基準(zhǔn)來繪制的，這三組基準(zhǔn)線在汽車制造行業(yè)就稱為 汽車線。 (1)水平線 常簡寫為 WL 。它是以底盤表面為零點。 （2）縱 線 簡寫 為 BL 。 它是以車身中心為零點 ，向兩側(cè)標(biāo)注。 （3）橫 線 簡寫 為 TL 。它是以前軸（輪）中心為零點。,,,,以汽車線為基準(zhǔn)繪圖，尺寸線較簡單 ，便于表明零件的坐標(biāo)位置和安裝位置， 并且由于車身零件在制造過程 中常以汽車線為基準(zhǔn)，這樣使設(shè)計、繪圖與制造統(tǒng)一 。,覆蓋件的表示方法,2. 覆蓋件圖 覆蓋件圖是以汽車線為基準(zhǔn)，僅表示一些主要投影關(guān)系，標(biāo)注覆蓋 件 的外輪廊尺寸及某些 孔、凸包的特征尺寸的圖樣。它不能將覆蓋件所有相 關(guān) 點的位置都表示出 來，否則將使圖形繁亂、尺寸線過多而模糊不清，難以使用。 3. 覆蓋件的主模型 覆蓋件的主模型（簡稱主模型）是覆蓋件圖的補充，它能夠 真正完整地表示覆蓋件的立體模型。 主模型是按主圖板上的投影圖和面圖做出單個覆蓋件內(nèi)表面形狀的立體模型。 為了滿足制造模具的需要，主模型都是按覆蓋件內(nèi)表面形狀來制作的，如要按 覆蓋件外表面形狀來制作主模型，必須特別提出并加注說明。主模型既是制造 覆蓋件沖模、焊裝夾具和檢驗夾具的標(biāo)準(zhǔn)，又是覆蓋件檢查、焊裝夾具和檢驗 夾具調(diào)整的不可缺少的標(biāo)準(zhǔn)樣品。一般由容易加工、具有一定硬度和不易變形 材料來制造，常用的主模型材料有木材和塑料兩類。 （二）計算機幾何造型（數(shù)據(jù)模型） 隨著計算機輔助技術(shù)的不斷發(fā)展，利用幾何造型技術(shù)來設(shè)計和表示汽車覆蓋 件已成為主流發(fā)展趨勢，它將逐步取代傳統(tǒng)的設(shè)計方法和圖樣。常用的曲面可 用曲線生成方法得到，也可用一些擬合、倒圓、修剪、延伸等方法來間接生成 曲面。,覆蓋件特點和要求,覆蓋件應(yīng)滿足的條件： 1.良好的表面質(zhì)量； 2.符合要求的幾何尺寸和曲面形狀 3.要有足夠的剛性； 4.良好的工藝性。 覆蓋件主要沖壓工序： 覆蓋件的主要沖壓工序有:落料、拉延、校形、 修邊、切斷、翻邊、沖孔等。其中最關(guān)鍵的工序是 拉延工序。,,1-發(fā)動機罩前支撐板; 2-固定框架; 3-前群板; 4-前框架; 5-前翼子板; 6-地板總成;7- 門檻; 8-前門;9-后門; 10-車輪擋泥板; 11-后翼子板; 12-后圍板; 13-行李艙蓋; 14-后立柱; 15-后圍上蓋板; 16- 后窗臺板; 17-上邊梁; 18-頂蓋; 19-中立柱; 20-前立柱; 21-前圍側(cè)板;22-前圍板; 23-前圍上蓋板; 24-前擋泥板; 25-發(fā)動機罩; 26-門窗框,覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征與成形特點,覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征（如圖1.1） 分類：按功能和部位分類，可分為外部覆蓋件、內(nèi)部覆蓋件和骨架件（結(jié)構(gòu)件）三類。外部覆蓋件和骨架類覆蓋件的外觀質(zhì)量有特殊要求，內(nèi)部覆蓋件的形狀往往更復(fù)雜。 按成形性質(zhì)分： 深拉深成形（油箱）、脹形拉深成形（翼子板）、淺拉深成形（外門板）、彎曲成形（支架、立柱）、彎曲成形（消音器隔板）。,覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征,特征：和一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形 狀復(fù)雜、多為空間曲面且曲面間有較高的連接要 求、結(jié)構(gòu)尺寸較大、表面質(zhì)量要求高、剛性好等特 點。 汽車覆蓋件的形狀看成是由若干個“基本形 狀”(或其一部分)組成的。 這些“基本形狀”有：直壁軸對稱形狀(包括變 異的直壁橢圓形狀)、曲面軸對稱形狀、圓錐體形狀 及盒形形狀等。而每種基本形狀都可分解成由法蘭 形狀、輪廓形狀、側(cè)壁形狀、底部形狀組成，圖1.1。,,(a) (b) (c) (d) 圖1.1 覆蓋件的基本形狀 (a)法蘭形狀； (b) 輪廓形狀； (c) 側(cè)壁形狀； (d) 底部形狀,覆蓋件的成形特點,結(jié)構(gòu)尺寸大；形狀復(fù)雜；相對 厚度小 。 1.成形工序多：拉深為關(guān)鍵工序； 2.拉深是復(fù)合成形 ：常采用一 次拉深； 3.拉深時變形不均勻：工藝補充、 拉深筋； 4.大而穩(wěn)定的壓邊力：雙動壓 床； 5.高強度、高質(zhì)量、抗腐蝕的鋼 板； 6. 覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。,（ 翼子板的多處翻邊）,,圖1.2 覆蓋件拉深過程示意圖 a) 坯料放入；b) 壓邊；c) 板料與凸模接觸；d) 材料拉入；e) 壓型；f) 下止點；g) 卸載,成形特點,1）汽車覆蓋件沖壓成形時，內(nèi)部的毛坯不是同時貼模，而是隨著 沖壓過程的進行而逐步貼模。 2）成形工序多。覆蓋件的沖壓工序一般要4～6道工序，多的有近10多道工序。 拉深、修邊和翻邊是最基本的三道工序。 3）覆蓋件拉深往往不是單純的拉深，而是拉深、脹形、彎曲等的復(fù)合成形。不論形狀如何復(fù)雜，常采用一次拉深成形。 4）拉深時變形不均勻，主要成形障礙是起皺和拉裂。為此，常采用加工藝補充面和拉深筋等控制變形的措施。 5）需要較大和較穩(wěn)定的壓邊力。所以，廣泛采用雙動壓力機。 6）材料多采用如08鋼等沖壓性能好的鋼板，且要求鋼板表面質(zhì)量好、尺寸精度高。 7）制定覆蓋件的拉深工藝和設(shè)計模具時，要以覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。,覆蓋件的成形分類,汽車覆蓋件的沖壓成形分類以零件上易破裂或起皺部位材料的主要變形方式為依據(jù),并根據(jù)成形零件的外形特征、變形量大小、變形特點以及對材料性能的不同要求,可將汽車覆蓋件沖壓成形分為五類: 深拉深成形類、脹形拉深成形類、淺拉深成形類、彎曲成形類和翻邊成形類。,覆蓋件的主要成形障礙及其防止措施,由于覆蓋件形狀復(fù)雜，多為非軸對稱、非回轉(zhuǎn)體的復(fù)雜 曲面形狀零件，因而決定了拉深時的變形不均勻，所以拉深 時的起皺和開裂是主要成形障礙。 1.起皺及防皺措施 原因： 覆蓋件的拉深過程中，當(dāng)板料與凸模剛開始接觸，板面 內(nèi)就會產(chǎn)生壓應(yīng)力，隨著拉深的進行，當(dāng)壓應(yīng)力超過允許值 時，板料就會失穩(wěn)起皺(如圖1.2)。 防皺措施： 解決的辦法是增加工藝補充材料或設(shè)置拉深筋。,開裂及防裂措施,2.開裂及防裂措施 原因： 是由于局部拉應(yīng)力過大造成的，由于局部拉應(yīng)力過大導(dǎo) 致局部大的脹形變形而開裂。 位置: 開裂主要發(fā)生在圓角部位，開裂部位的厚度變薄很大如 凸模與坯料的接觸面積過小、拉深阻力過大等都有可能導(dǎo)致 材料局部脹形變形過大而開裂 。 防裂措施： 為了防止開裂，應(yīng)從覆蓋件的結(jié)構(gòu)、成形工藝以及模具 設(shè)計多方面采取相應(yīng)的措施。,覆蓋件的成形障礙的防止措施,(1) 覆蓋件的結(jié)構(gòu)上，可采取的措施有： 各圓角半徑最好大一些、曲面形狀在拉深方向的實際深 度應(yīng)淺一些、各處深度均勻一些、形狀盡量簡單且變化盡量 平緩一些等。 (2)拉深工藝方面，可采取的主要措施有： 拉深方向盡量使凸模與坯料的接觸面積大、合理的壓料 面形狀和壓邊力使壓料面各部位阻力均勻適度、降低拉延深 度、開工藝孔和工藝切口等 （如圖1.3）。 (3)模具設(shè)計上 可采取設(shè)計合理的拉深筋、采用較大的模具圓角、使凸 模與凹模間隙合理等措施。,工藝方面主要措施,圖1.3工藝孔和工藝切口,1.2 汽車模具制造特點,覆蓋件模具種類 1. 覆蓋件拉深模 拉深模的典型結(jié)構(gòu) 覆蓋件拉深設(shè)備有單動壓力機和雙動壓力機， 形狀復(fù)雜的覆蓋件必須采用雙動壓力機拉深 。 根據(jù)設(shè)備不同，覆蓋件拉深模也可分為單動壓 力機上覆蓋件拉深模和雙動壓力機上覆蓋件拉深模。 (如圖所示)分別為單動壓力機上和雙動壓力機上覆 蓋件拉深模的典型結(jié)構(gòu)示意圖。,,單動壓力機上覆蓋件拉深模 雙動壓力機上覆蓋件拉深模,2. 覆蓋件修邊模,覆蓋件修邊模就是特殊的沖裁模，與一般沖孔、 落料模的主要區(qū)別是：所要修邊的沖壓件形狀復(fù) 雜，模具分離刃口所在的位置可能是任意的空間曲 面；沖壓件通常存在不同程度的彈性變形；分離過 程通常存在較大的側(cè)向壓力等。 修邊模具的結(jié)構(gòu) 修邊模具的分類 覆蓋件修邊?？煞譃榇怪毙捱吥＃▓D1.4）、水平 修邊模和傾斜修邊模（圖1.5）。,,圖1.4垂直修邊模 1-下模；2-凸模鑲塊；3-上模； 4-凹模鑲塊；5-卸件器,,圖1.5水平修邊模和傾斜修邊模 1、15-復(fù)位彈簧；2-下模；3-、16滑塊；4、17-修邊凹模；5、12-斜楔；6、13 凸模鑲塊；7-上模；8-卸件器； 10-螺釘；9-彈簧；11、14防磨板；18-背靠快,3.覆蓋件翻邊模,根據(jù)翻邊模的結(jié)構(gòu)特點和復(fù)雜程度，覆蓋件的翻 邊?？煞譃橐韵铝N類型。 （1）垂直翻邊模 （2）斜楔翻邊模 （3）斜楔兩面開花翻邊模 （4）斜楔圓周開花翻邊模 （5）斜楔兩面向外翻邊模 （6）內(nèi)外全開花翻邊模,,圖1.6 窗口插入式翻邊凸模擴張結(jié)構(gòu) 1、4-斜楔座；2、13-滑板；3、6-斜楔塊；5-限位板；7、12-復(fù)位彈簧； 8、11-滑塊；9-翻邊凸模；10-翻邊凹模,,圖1.7 翻邊凸模收縮與翻邊凹模擴張結(jié)構(gòu) 1、15-限位塊；2-壓塊；3、4-斜楔塊；5-滑塊；6、12-彈簧；7-頂桿；8-翻邊 凸模；9-壓板；10-斜楔；11-翻邊凹模；13-活動底板；14-下模座,,圖1.8斜楔兩面開花式結(jié)構(gòu) 1、7、9-斜楔；2-滑板；3-滑塊；4、5、16-彈簧；6-軸銷；8-活動翻邊凸模； 10-鍵；11-導(dǎo)套；12固定塊；13-壓件器；14-凸模座；15-定位塊；,第 二 章 車身件的工藝設(shè)計,2.1 成形性的討論 2.2 加工工藝和工序設(shè)計,2.1 成形性的討論,眾所周知，形狀比較簡單制件（圓或方形筒）可以通過計算拉深系數(shù)、翻邊 系數(shù)等來判斷成形的可能與否，覆蓋件的某些局部也可借鑒這些資料。但由于 覆蓋件往往形狀不規(guī)則，僅用簡單制件的資料判斷是不確切的，也是不夠的。 比較好的方法是參考積累下來的已生產(chǎn)過的類似零件數(shù)據(jù)來判斷，這些數(shù)據(jù)中 最有價值的是根據(jù)劃圓形網(wǎng)格試驗得到的數(shù)據(jù)。 一種比較有效的方法是通過計算延伸率來判斷覆蓋件能 否成形（脹形還是拉 深，或者兩者的某種組合，見圖 。 具體做法是在制件最深部位以間距50~100mm 取若干斷面，分別計算延伸率 δ （這 時不考慮壓邊圈下凸緣部分材料流入的影響），參照表所列脹形許可值 來判斷可否用脹形方法成形。若 δ 大于許可值，采用脹形方法可能使制件破 裂，而應(yīng)采用拉深方法成形。但若相鄰斷面的 δ 平均值超過30% 或 δ 的最大 值超過 40% 時，即使采用拉深的方法，允許壓邊圈下凸緣部分材料流入凸、凹 模間，制件局部仍可能破裂。 δ =（l1-l)/l 100% 式中 l —— 成形前坯料斷面長度 l1——制件斷面長度,,覆蓋件脹形判斷值表,2.2 加工工藝和工序設(shè)計,一.覆蓋件沖壓成形工藝設(shè)計 1.確定沖壓方向 覆蓋件的沖壓工藝包括拉深、修邊、翻邊等多道工序，確定沖壓方向應(yīng)從拉深工序開始，然后制定以后各工序的 沖壓方向。應(yīng)盡量將各工序的沖壓方向設(shè)計成一致。 (1)拉深方向的選擇 (a)拉深沖壓方向?qū)畛尚蔚挠绊?凸模能否進入凹模、對破裂和起皺的影響等。 (b)拉深方向選擇的原則 ①保證能將拉深件的所有空間形狀（包括棱線、肋條、 和鼓包等）一次拉深出來，不應(yīng)有凸模接觸不到的死角或 死區(qū)。,,如圖a，若選擇沖壓方向A，則凸模不能全部進入凹模,造成零件右下 部的a區(qū)成為“死區(qū)”,不能成形出所要求的形狀。選擇沖壓方向B后,則可 以使凸模全部進人凹模,成形出零件的全部形狀。 圖b)是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面確定的拉深方向, 若改變拉深方向則不能保證90°角。 圖1. 9 拉深方向確定實例,,②有利于降低拉深件的深度。 拉深深度太深,會增加拉深成形的難度,容易產(chǎn)生破裂、起皺等質(zhì)量問題；拉深 深度太淺,則會使材料在成形過程中得不到較大的塑性變形，覆蓋件剛度得不到 加強。 ③盡量使拉深深度差最小。 以減小材料流動和變形分布的不均勻性（如圖1. 10)。 圖1. 10拉深深度與拉深方向,,④保證凸模開始拉深時與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)。 開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面積要大，接觸面應(yīng)盡量靠近沖模中心 圖 1.11 凸模開始拉深時與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖,2.修邊方向的確定及修邊形式,(1)修邊方向的確定 所謂修邊就是將拉深件修邊線以外的部分切掉。 理想的修邊方向: 是修邊刃口的運動方向和修邊表面垂直。 (2)修邊形式 修邊形式可分為垂直修邊、水平修邊和傾斜修邊 三種， 如圖1.12所示。,,圖1.12 修邊形式示意圖 a) 垂直修邊 b) 水平修邊 c) 傾斜修邊,3.翻邊方向的確定及其翻邊形式,（1）翻邊方向的確定 翻邊工序?qū)τ谝话愕母采w件來說是沖壓工序的最后成形工序，翻邊質(zhì)量的好壞和翻邊位置的準(zhǔn)確度，直接影響整個汽車車身的裝配和焊接的質(zhì)量。 合理的翻邊方向應(yīng)滿足下列兩個條件： ①翻邊凹模的運動方向和翻邊凸緣、立邊相一致； ②翻邊凹模的運動方向和翻邊基面垂直。 （2）翻邊形式 按翻邊凹模的運動方向，翻邊形式可分為垂直翻邊、水平翻邊和傾斜翻邊三種(如圖1.13)。,,圖1.13 典型覆蓋件翻邊,二.拉深工序的工藝處理,1.工藝補充部分的設(shè)計 為了實現(xiàn)覆蓋件的拉深，需要將覆蓋件的孔、開口、壓料面等結(jié)構(gòu)根據(jù)拉深工序的要求進行工藝處理，這樣的處理稱為工藝補充。如圖1.14中的工藝補充。 工藝處理的內(nèi)容包括：確定壓料面形狀、工藝補充、翻邊的展開、沖工藝孔和工藝切口等內(nèi)容，是針對拉深工藝的要求對覆蓋件進行的工藝處理措施。 工藝補充設(shè)計的原則： （1）內(nèi)孔封閉補充原則（為防止開裂采用與沖孔或工藝切口除外）； （2）簡化拉深件結(jié)構(gòu)形狀原則（如圖1.15）； （3）對后工序有利原則（如對修邊、翻邊定位可靠，模具結(jié)構(gòu)簡單）。,,圖1.14工藝補充示意圖,,a) b) c) a)簡化輪廓形狀；b)增加局部側(cè)壁高度；c)簡化壓料面形狀 圖1.15簡化拉深件結(jié)構(gòu)形狀,2.壓料面的設(shè)計,壓料面是工藝補充部分組成的一個重要部分，即凹模圓角半徑以外的部分。壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不皺，而且應(yīng)盡量造成凸模下的材料能下凹以降低拉深深度，更重要的是要保證拉入凹模里的材料不皺不裂。因此，壓料面形狀應(yīng)由平面、圓柱面、雙曲面等可展面組成，如圖1.16所示。 確定壓料面形狀必須考慮以下幾點： （1）降低拉深深度 圖1.17和 1.18所示是降低拉深深度的示意圖。 （2）凸模對毛坯一定要有拉伸作用 只有使毛坯各部分在拉深過程中處于拉伸狀態(tài)，并能均勻地緊貼凸模，才能避免起皺，如圖1.19。,,圖1.16 壓料面形狀 1-平面；2-圓柱面；3-圓錐面；4-直曲面,,圖1.17 壓料面與沖壓方向的關(guān)系 1-壓邊圈；2-凹模；3-凸模,,圖1.18所示是降低拉深深度的示意圖。,圖1.19凸模對毛坯一定要有拉伸作用,3.工藝孔和工藝切口,在制件上壓出深度較大的局部突起或鼓包，有時靠從外部流入材料已很困難，繼續(xù)拉深將產(chǎn)生破裂。這時，可考慮采用沖工藝孔或工藝切口，以從變形區(qū)內(nèi)部得到材料補充。如圖所示。 工藝孔或工藝切口必須設(shè)在拉應(yīng)力最大的拐角處，因此沖工藝孔或工藝切口的位置、大小、形狀和時間應(yīng)在調(diào)整拉深模時現(xiàn)場試驗確定。,三.拉深、修邊和翻邊工序間的關(guān)系,覆蓋件成形各工序間不是相互獨立而是相互關(guān)聯(lián)的，在確定覆蓋件沖壓方向和加工藝補充部分時，還要考慮修邊、翻邊時工序件的定位和各工序件的其它相互關(guān)系等問題。 拉深件在修邊工序中的定位有三種： （1）用拉深件的側(cè)壁形狀定位。 （2）用拉深筋形狀定位。 （3）用拉深時沖壓的工藝孔定位。 修邊件在翻邊工序中的定位，一般用工序件的外形、側(cè)壁或覆蓋件本身的孔定位。,四、工藝設(shè)計基礎(chǔ),（ 一）工藝設(shè)計的準(zhǔn)備 原始材料準(zhǔn)備 工藝設(shè)計前除需準(zhǔn)備常規(guī)設(shè)計的有關(guān)工藝手冊（如沖模設(shè)計 手冊、機械制造工藝手冊、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)……）外，還需要查閱的資料及實物主要 有：覆蓋件圖、主模型或者實物。生產(chǎn)批量和交貨期。生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)備型號、 參數(shù)和附屬裝置情況。所收集、整理的類似覆蓋件的成形性能和生產(chǎn)情況。原 材料的性能、規(guī)格及纖維方向等。 覆蓋件圖、模型或?qū)嵨锏姆治鲅芯?: 首先，應(yīng)該了解該覆蓋件的作用、強 度、表面質(zhì)量要求及其與相關(guān)零件的裝配關(guān)系等。其次，應(yīng)分析以下問題： （1）覆蓋件的工藝性。覆蓋件有無成形困難的局部形狀（急劇變化、負角面 等）。在許可的情況下，盡量滿足原設(shè)計要求，但當(dāng)成形有困難或不能保證穩(wěn) 定批量生產(chǎn)時，應(yīng)該與設(shè)計部門協(xié)商進行修改 （從材料的許用變形程度、設(shè) 備、模具制造及操作等方面考慮）。 （2） 覆蓋件的重點。作為外覆蓋件，要求外表面連續(xù)，并與相鄰表面均勻過 渡，如果外表面存在不連續(xù)狀，表面質(zhì)量將惡化，經(jīng)噴涂裝飾后尤其明顯。 作為內(nèi)覆蓋件，一般對表面狀況要求不高，但對尺寸精度要求較高，在焊接面 上不應(yīng)有皺折、回彈等。,,（3）局部細節(jié)（如孔、孔距、凸凹、凸緣、加強筋等）的精度。修邊、壓彎、 成形的邊緣圓角半徑是否適當(dāng)，壓彎成形角部分是否多料。 （4）料厚公差應(yīng)在保證該覆蓋件精度范圍內(nèi)。 （5）有無關(guān)于毛刺高度及毛刺方向的要求？ （6）是否需要考慮材料的纖維方向？板材利用率如何？ （7）可否成對成形？ 通過以上分析研究，初步確定覆蓋件圖及其公差。但在后來的模具設(shè)計、模 具制造和調(diào)試階段仍有可能改變覆蓋件的形狀。 （ 二 ）工 藝 設(shè) 計 工藝設(shè)計需要研究的主要問題： 研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。 設(shè)計工序最少且又能滿足覆蓋件性能要求的方案。大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量把多工序合并成一道工序，小批量則用單工序模。 初步確定模具結(jié)構(gòu)及影響強度、壽命的尺寸。 根據(jù)覆蓋件的大小計算沖壓力，決定各工序所使用的設(shè)備。 以沖壓為主重新討論工藝設(shè)計。因為即使是最好的設(shè)計師，也不可能精通各部門的工作，通過討論則可收集到大量的第一手資料，從而提高設(shè)計水平。分析討論時要邀請質(zhì)量控制、模具制造、調(diào)試和使用等部門人員參加，并做好記錄。 經(jīng)濟分析，以降低成本、提高效率為目的。 上述各項在實際進行時是互相關(guān)聯(lián)的，不能分開單獨研究。,第 三 章 車身件模具設(shè)計,3.1 拉深線圖 3.2 確定模具結(jié)構(gòu),3.1 拉深線圖,（1）拉深件圖的要求 ①按照拉深件的沖壓位置繪制,而不是像產(chǎn)品圖那樣按照零件在車身上的裝配位置來繪制。 ②拉深件圖上不僅要標(biāo)注拉深件的輪廓尺寸、不同位置的深度等。而且要標(biāo)注拉深件在汽車坐標(biāo)系中的定位尺寸，拉深方向與坐標(biāo)系的關(guān)系，后面工序示意線及尺寸等。有時還標(biāo)注后面工序的沖壓方向，但不標(biāo)注拉深件外輪廓尺寸 ③當(dāng)拉深件的法蘭面為復(fù)雜曲面形狀時，還可以在法蘭面上標(biāo)注上凸、凹模和壓料圈型面按工藝模型仿制、配研的技術(shù)要求。,拉深件圖的畫法,(2) 拉深件圖的畫法 ①依據(jù)產(chǎn)品圖繪制 對于不是很復(fù)雜的零件，可以依據(jù) 產(chǎn)品圖確定沖壓方向，進行工藝補充，繪制出拉深件圖。 ②依據(jù)實物繪制 對于結(jié)構(gòu)形狀很復(fù)雜零件，由于產(chǎn)品 圖也不能將零件的每一個尺寸都表示出來，所以在繪制拉深 件圖時，要依據(jù)零件實物或主模型確定沖壓方向及壓料面。 然后進行實際測繪，并借助于主圖板測量斷面尺寸，畫出拉 件圖。 ③計算機繪圖 在利用計算機進行產(chǎn)品計時，可利用零 件產(chǎn)品數(shù)據(jù)直接進行拉深件圖的設(shè)計，但還需要用工藝模型 和主圖板進行驗證，不符之處要進行修正。,,注：表示載重汽車覆蓋件在汽車上的位置時，上下位置是以車架上翼面為基準(zhǔn)，上方為正,下方為負；前后位置以前輪軸線為基準(zhǔn)，前方為正，后方為負。因此，圖中標(biāo)出的1500線和800線分別表示該位置在前輪中心前1500㎜和車架上翼面的上方800㎜處。,工藝實例 1,覆蓋件的成形一般由落料（或剪切）、拉 深、修邊、翻邊、整形、沖孔、彎曲、脹形、 切口等基本工序按需要排列組合而 成，典型 結(jié)構(gòu)的覆蓋件一般需 要 4~6 道 工 序 。 圖為五十鈴某車型的前排前地板制件圖， 它由 4 道沖壓成形工序完成：第一道為拉深 工序；第二道為切邊、沖孔工序；第三道為 沖孔、翻邊工序；第四道為沖孔工序。 各道工序的工作內(nèi)容如圖1-20 至圖1-22 所示。,,圖1-20 拉深（雙動拉深）工序 圖1-21切邊、沖孔工序,沖孔、翻邊工序圖1-22,3.2 確定模具結(jié)構(gòu),3.2.1拉延模概述 3.2.2拉延模設(shè)計,3.2.1拉延模概述,一、拉深模的設(shè)計要點 （一）小批量生產(chǎn)模具的設(shè)計要點（參見左圖） 盡量減小模具閉合高度，在 設(shè)備上使用時，高度不足可采用標(biāo) 準(zhǔn)墊板。上、下模的導(dǎo)向，側(cè)壓力 小時設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套，導(dǎo)向部件若 采用導(dǎo)塊結(jié)構(gòu)，可設(shè)置單個可換耐 板。制件的取出不采用自動裝置。 制件一般用彈簧頂起，若頂出力不 足也可采用直接頂起的氣缸。坯料 采用簡單的定位銷或擋塊定位。 （二）中批量生產(chǎn)模具的設(shè)計要點（參見右圖） 上、下模的導(dǎo)向采用導(dǎo)板結(jié)構(gòu)， 使用單個耐磨板。坯料用手工放入。,拉延模的設(shè)計要點,制件用手工取出，對于形狀復(fù) 雜的大件則用機械手取出。對于簡 單制件也可用氣缸頂出。 制件采用氣缸頂起。采用多氣 缸時用直接頂起。坯件的定位， 后面用可升降的定位板，側(cè)面用定 位銷或定位板，必要時可安裝前定 位板。 （三）大批量生產(chǎn)模具的設(shè)計要點 （參見圖） 上、下模的導(dǎo)向和凸模、壓邊 圈的導(dǎo)向采用雙面耐磨板。坯件的 放入使用薄板送料器。坯件的定位 采 用后定位板、側(cè)定位板、板式 導(dǎo)正器和前定位板。制件的取出使 用機械手。制件的頂起使用氣缸， 采用連桿或頂起（杠桿式）結(jié)構(gòu)。,3.2.2 拉延模設(shè)計,1.拉深模的典型結(jié)構(gòu) 覆蓋件拉深設(shè)備有單動壓力機和雙動壓力機，形狀復(fù)雜的覆蓋件必須采用雙動壓力機拉深 。 根據(jù)設(shè)備不同，覆蓋件拉深模也可分為單動壓力機上覆蓋件拉深模和雙動壓力機上覆蓋件拉深模。(如圖所示)分別為單動壓力機上和雙動壓力機上覆蓋件拉深模的典型結(jié)構(gòu)示意圖。,,單動壓力機上覆蓋件拉深模 雙動壓力機上覆蓋件拉深模,2.拉深模主要零件的設(shè)計,（1）拉深模結(jié)構(gòu)尺寸 由于覆蓋件拉深模形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸一般都較大， 所以凸模、凹模、壓邊圈和固定座等主要零件都采用帶 加強肋的空心鑄件結(jié)構(gòu)，材料一般合金鑄鐵、球墨鑄鐵 和高強度的灰鑄鐵（HT250、HT300）。 （2）凸模設(shè)計 除工藝補充、翻邊面的展開等特殊工藝要求部分 外，凸模的外輪廓就是拉深件的內(nèi)輪廓，其輪廓尺寸和 深度即為產(chǎn)品圖尺寸。凸模工作表面和輪廓部位處的模 壁厚比其它部位的壁厚要大一些，一般為70～90（如上 圖）。為了保證凸模的外輪廓尺寸，在凸模上沿壓料面 有一段40～80的直壁必須加工（如右圖）。為了減少輪 廓面的加工量，直壁向上用45°斜面過渡，縮小距離為 15～40。,（3）凹模設(shè)計,拉深毛坯是通過凹模圓角逐步進入凹模型腔，直至拉深成凸模的形狀。 凹模結(jié)構(gòu)可分為閉口式凹模結(jié)構(gòu)和通口式凹模結(jié)構(gòu)。 閉口式凹模結(jié)構(gòu)的凹模底部是封閉的，在拉深模中，絕大多數(shù)是閉口式凹模結(jié)構(gòu)。如下圖所示為微型汽車后圍拉深模，該模具采用的是閉口式凹模結(jié)構(gòu)，在凹模的型腔上直接加工出成形的凸、凹槽部分。 下圖是汽車門里板拉深模。模具的凹模底部是通的，通孔下面加模座，反成形凸模緊固在模座上。這種凹模底部是通的凹模結(jié)構(gòu)稱為通口式凹模結(jié)構(gòu)。,采用閉口式凹模結(jié)構(gòu)的微型汽車后圍拉深模圖,1、7-起重棒；2-定位塊；3、11-通氣孔；4-凸模；5-導(dǎo)板；6-壓邊圈； 8-凹模；9-頂件裝置；10-定位鍵；12-到位標(biāo)記；13-耐磨板；14-限位板,采用通口式凹模結(jié)構(gòu)的汽車門里板拉深模圖,1、7-耐磨板；2-凹模；3-壓邊圈；4-固定板；5-凸模；6-通氣孔；8-下底板； 9-拉深筋；10-反成形凸模鑲塊；11-反成形凹模鑲塊；12-頂出器,,閉口式 這種凹 模內(nèi)腔底部 不開通，常用于拉深形狀不太 復(fù)雜的覆蓋件。沖模上沒有頂 出器，或雖有頂出器但輪廓簡 單，能夠直接在凹模上劃線加 工，方便活動頂出器或固定凹 模裝入凹模里，同步進行靠模 （仿形）。 （1）沒有頂出 器的一般結(jié)構(gòu)（見圖） 用于拉深的覆蓋件形狀圓 滑，深度較淺，沒有直壁或直 壁很短，制件的頂起采用頂件 板或手工撬開的拉深模。 （2）帶活動頂出器的結(jié)構(gòu)用于 拉深的覆蓋件表面較大、直壁 較長、深度較深，需要頂出器 或壓邊圈將制件頂起的拉深模。,無頂出器的閉口式凹模的一般結(jié)構(gòu),帶活動頂出器的閉口式凹模結(jié)構(gòu) 1-凹模2-壓邊圈 3- 頂出器 4- 凸模,,2.通口式 這種凹模內(nèi)腔是貫通的，其優(yōu)越性表現(xiàn)在便于制造。這種結(jié)構(gòu)用于拉深覆蓋件形狀比較復(fù)雜，凹陷、突起較多，棱線要求清晰的拉深模。頂出器或成形凹模芯的輪廓與凸模口大體相同，由于輪廓復(fù)雜，又無法直接 在凹模形狀表面上劃線加工，而必須在底面上按圖樣或投影樣板劃線加工，以便將活動頂出器及凹模芯等裝入凹模里同步進行靠模（仿形）銑削加工。 (1) 帶有凹模芯的通口式凹模（見圖）。用于拉深深度淺、沒有直壁或直壁很低，不需要頂出器而采用頂件板或手工撬開將拉深件頂起的拉深模。 (2) 帶有活動頂出器的通口式凹模（見圖 ）。用于拉深深度較深、直壁較高，需要頂出器或壓料板將拉深件頂起的拉深模。,帶有凹模芯的通口式凹模結(jié)構(gòu),帶有活動頂出器的通口式凹模,（4）拉深筋設(shè)計,拉深筋的作用是增大全部 或局部材料的變形阻力，以 控制材料的流動，提高制件 的剛性。同時利用拉深筋控 制變形區(qū)毛坯的變形的大小 和變形的分布，控制破裂、 起皺、曲面畸變等質(zhì)量問 題。 如右圖所示，設(shè)置在壓料 面上的筋狀結(jié)構(gòu)就是拉深 筋。拉深筋有圓形、半圓形 和方形三種結(jié)構(gòu)，如下圖。,拉深筋圓形、半圓形和方形三種結(jié)構(gòu),（5）覆蓋件拉深模具的導(dǎo)向,①導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向不能承受較大的側(cè)向力,常用于中小型模具的導(dǎo)向。 ②導(dǎo)向塊導(dǎo)向 導(dǎo)塊導(dǎo)向與導(dǎo)板導(dǎo)向的使用方式相同。導(dǎo)塊設(shè)置在模具對稱中心線上時,導(dǎo)塊應(yīng)為三面導(dǎo)向;如設(shè)置在模具的轉(zhuǎn)角部位時,導(dǎo)塊應(yīng)為兩面導(dǎo)向。導(dǎo)塊模適用于平面尺寸大深度小的拉深件及中大批量生產(chǎn)（右圖）。,③導(dǎo)板導(dǎo)向,導(dǎo)板導(dǎo)向常用于覆蓋件拉深、彎曲、翻邊等成形模具。其結(jié)構(gòu)相 對簡單、造價低，常安裝在凸模、凹模、壓邊圈上，應(yīng)用比較廣泛。,導(dǎo)板導(dǎo)向布置圖,a) 凸模導(dǎo)板結(jié)構(gòu)；b)壓邊圈導(dǎo)板結(jié)構(gòu) 凸模和壓邊圈之間的導(dǎo)向,,凹模和壓邊圈之間的導(dǎo)向（右圖）。這種導(dǎo)向方式稱為外導(dǎo)向，它的結(jié)構(gòu)特點是凸臺與凹槽的配合。其作用與一般沖模導(dǎo)柱與導(dǎo)套相似，但間隙較大，一般為0.3 mm。導(dǎo)板材料為T8A或T10A，其淬火硬度為52～56HRC，為使導(dǎo)板能容易的進入導(dǎo)向面，其一端制成30°，導(dǎo)板可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用（下圖）。,凹模和壓邊圈之間的導(dǎo)向圖 a) 凸臺在凹模上； b)凸臺在壓邊圈上,單動拉深模 壓邊圈的導(dǎo)向和上、下模的導(dǎo)向,1-起落架輪叉孔 2-行程末端銷 3- 定位銷 4-銷子窩5-上模本體6-背靠塊耐磨板 7-安全襯墊的安裝面 8-下模本體 9、11-通氣孔 10-銷 12-頂料墊板保持器,1-起落架輪叉孔2-背靠塊耐磨板 3- 箱式背靠塊4、11-壓邊圈5-耐磨板 6-安全襯墊的安裝面7-固定模具槽 8-定位鍵槽9-鉤10-保險板12-緩沖銷孔 13、14-通氣孔,雙動拉深模壓邊圈和凹模的導(dǎo)向,壓邊 圈 和凹 模 的導(dǎo) 向 。 導(dǎo)向作用與一般中 小沖模的導(dǎo)柱導(dǎo)套 相似，但間 隙較 大，這是為了滿足 調(diào)節(jié)壓料面的進料 阻力而使壓邊圈支 撐面成傾斜的需 要 。,1-凹模（ 下模本體 ）2、5-通氣孔3-底座記號4-拉深筋 6-凸模7-壓邊圈8-凸模升降器9-安全套10-側(cè)定位11-背靠塊耐磨板12-提升襯墊13-鑄造孔（排 油用）14-緩沖銷（推桿銷）,壓邊圈和凸模的導(dǎo)向,壓邊圈和凸模的導(dǎo)向一般采 用設(shè)置在凸模外輪廓的直線處 或形狀最平滑部位的耐磨板。 1-推桿銷2-凹模（ 下模本體） 3-提升襯墊 4-鑄造空刀槽5-拉 深筋6-前擋料裝置7、18-氣孔 8-銷9-內(nèi)接合器板10-凸模升降 器11-螺栓12-壓邊圈升降器 13-壓邊圈14-凸模15-耐磨板 16-定位板17-隱式定位器 19-排油 用鑄造孔20-鉤,（6）拉深模具的排氣,上模排氣設(shè)置時要加出氣管或加蓋板以防止雜質(zhì)落入，如圖。,拉深模的結(jié)構(gòu)尺寸,1.模具各部分的壁厚。 2.壓邊圈內(nèi)輪廓與凸模外輪廓之間的空隙（參見圖）。 從壓邊的作用來看，壓邊圈內(nèi)輪廓和凸模外輪廓之間的空隙與凹模圓 角半徑（ 見圖），一 般 取5~12mm。,壓 邊圈 的壓 料作用示意圖 1-凹模 2- 壓邊圈 3- 凸模,凸模與壓邊圈之空隙 凸模外輪廓 壓邊圈內(nèi)輪廓,,雙動拉深模的凸模與壓邊圈連接墊板之間的間隙應(yīng)在25mm以 上。有 時在 雙動 壓力 機上 使用 單動拉 深模 ，應(yīng)保 持凸模 與內(nèi) 滑塊邊 緣 相 距20mm 以 上 （見 圖）。 沖 模的閉合高度應(yīng)適 應(yīng)雙動壓力 機規(guī)格 。內(nèi)滑塊備有墊板 ，墊板與內(nèi)滑塊緊固 ，凸模接座 （固定座安 裝在墊板上） 。在人工安裝 時，要求接座上平面高于壓邊圈上平面20mm 以 上 ，以便安裝工臥裝。,凸模與壓邊圈 連接板及內(nèi)滑塊 邊緣間隙,在雙動壓力機上安裝沖模時所用的墊板,汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 成 形 應(yīng) 用 實 例1,一、 前 門 框 沖 壓 工 藝 “前門 框”零件簡 圖見右 圖。前門 框的成形較復(fù)雜，所以需要6道工序來 完成，即落料工序、拉深工序、切 邊沖 孔工序、沖孔切斷工序、斜楔翻邊工 序、切斷工序。 （一）落料工序工藝分析 落料工序中所采用的坯料是 1575*1700的1.0厚的鋼板。落料工步圖 如圖所示。落料工序完成后，落下的料 將分別作為制作前排后地板支撐角板、 踏腳板、踏板和踏腳支承板的坯料。考 慮到后續(xù)的拉深工序，還設(shè)置了工藝輔 料和工藝切口（將在拉深工序工藝分析 中詳述）。落料后整個材料的利用率較 高。,（二）拉深工序工藝分析,覆蓋件沖壓工藝的關(guān)鍵工序就 是拉深工序，它關(guān)系到零件能否 順利制造出來，同時又直接影響 到產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn) 效率和制造成本，所以研究覆蓋 件的工藝，主要就是研究拉深工 藝。 拉 深 筋 的設(shè)置圖 右圖為前 門框拉深工步圖，根據(jù)有關(guān)原則 從該圖中可以看出，在外圍設(shè)置 了4 條拉深筋，在內(nèi)圈設(shè)置了兩 條長的拉深筋，在拉深件弧度較 大的地方各設(shè)置了一條短筋，目 的是為了增加進料阻力， 且拉深 筋的中心線與切邊線之間的距離 保 持在17mm，使切邊線平整。,拉深工序工藝分析,工藝輔料分析 為了實現(xiàn)拉深或形成良好的拉深條件，除了要認真 確定拉深方向外，還應(yīng)考慮工藝輔料的設(shè)計，以滿足 拉深、壓料面和修邊工序等方面的要求。前門框的落 料件如圖所示，其工藝輔料就是為了滿足拉深而設(shè)置 的，它不僅增加了拉深阻力，還有利于該部分拉深的 充分成形，成形終了時該處正好斷開。 前門框拉深件 的展開 為了便于拉深以后的修邊、翻邊等工序，首先將翻 邊展開，再加上必須的工藝輔料來構(gòu)成拉深件。根據(jù) 第一部分所述，翻邊展開時必須考慮修邊方向，并盡 可能采用垂直修邊，例如前門框零件在橫向線和縱向 線交界附近的切邊就是翻邊后采用垂直修邊的情況， 并在后續(xù)的斜楔翻邊工序時達到零件的尺寸要求。,落料件簡圖,,（三）切邊、沖孔工序及沖孔、切斷工序的工藝分析 兩 工序的加工要領(lǐng) 參見下圖 。切邊、沖孔工序所沖孔有 3-￠5 、8- ￠ 12 和2個 8*8 方孔，這都是垂直沖出的水 平孔。切邊將外圍分成9塊，其中兩段 不切斷，內(nèi)圈切分成11 塊，有5 段切留。沖孔、切斷工序為斜楔沖孔。,（ 四 ）翻 邊 工 序 分析,零件的翻邊對焊接及 裝配有特別重要的意 義，前門框上要裝前門外板、前門內(nèi)板等零 件，其裝配面是翻邊后的翻邊凸緣，裝配面存 在皺折一般就裝配不好，有回彈則表面位置不 準(zhǔn)、裝配困難或出現(xiàn)裝配后精度不良的情況， 所以不規(guī)則的形狀翻邊后，有良好的翻邊面才 能解決焊接和裝配問題，而且還可以增加剛性 強度，使零件邊緣光滑、整齊和美觀。而翻邊 線就是主模型輪廓線，只有翻邊后才能得到零 件精確的外形輪廓。根據(jù)需要，前門框外圍翻 邊有三處，兩處為垂直翻邊，一處為曲線的斜 楔翻邊，內(nèi)圍翻邊有一處為垂直翻邊，同時外 圍有一處小邊需折疊。參見圖。,（五）切斷工藝分析,該工序的工作內(nèi)容參見圖。 至此工序，產(chǎn)品基本成形，考慮 該類型雙排座車駕駛室門框和后 立柱上外板兩個外覆蓋件的使 用，沿汽車線 切 斷，一部分作 為門框，另部分作后立柱上外 板，剩下一段為廢料。左右門框 同在該工序的一套模具中完成切 斷，但它們有不同的定位。同類 型單排座車駕駛室門框則不需切 斷，省略此道工序。,二、“前門框”各工序的沖壓模具,（一）“前門框”落料模 該模具的結(jié)構(gòu)參見圖 本套模具主要是由下 模座 、安全側(cè)銷 、壓料板 、下切刃、上模座 、 上 切 刃 和卸料板及承接落料的箱子和滾子輸送器 等組成，模具屬于結(jié)構(gòu)比較簡單的沖裁模。 模具的 上、下切刃采用鑲塊，拼接鑲在上、下 模座上 ，這樣便于切刃的加工、修理 以及安裝 ， 卸料 板下面裝有彈簧，上、下模 座和壓料板的結(jié) 構(gòu)都是骨架式的大型鑄件，這種結(jié)構(gòu)可減輕模具的 重量，便于安裝。當(dāng)坯料放在凹模上時 ，由定位塊 定好位之后，開動壓力機，上模下行，在彈 簧 作 用下 ， 壓 料 板 上 裝 有 的 六角螺栓先行將卸板 壓下（卸料板下裝有彈簧），然后將板料壓住，上 模繼續(xù)下行，壓料板上的彈簧壓縮，使壓板料的力 增大，當(dāng)上切刃與板料接觸時開始落料。落料完成 后，上模上行，由安全螺釘帶動壓料板上行，壓料 板與板料脫離接觸，同時卸料板在彈簧作用下上行 將坯料頂起，離開凹模后，并從卸料板的帶孔小滾 輪上取走，切下的料則落入凹模下相應(yīng)的廢料箱 內(nèi)。模具導(dǎo)向裝置由導(dǎo)柱導(dǎo)套和含油導(dǎo)板共同完成。,1-下模座2-安全側(cè)銷3-壓料板 4-下切刃 5-上模座6-上切刃 7-卸料板,（ 二 ）前 門 框 拉 深 模,模具結(jié)構(gòu)參見下圖 該模具裝在雙動壓力機上工作，為了便于凸模與壓力機內(nèi)滑塊 的安裝（不必螺接），緩解內(nèi)滑塊接觸模具頂面的沖擊、平緩拉深力，并使回程時凸模升 起平穩(wěn)，采用了 4個氮氣缸彈性元件代替一般的彈簧使用，取得了良好的效果。壓邊圈通 過輔助墊板固定在外滑塊上，凹模則安裝在雙動壓力機的下工作臺面上。拉深坯料在模具 中的定位是靠四周的定位塊來實現(xiàn)的。凸、凹模之間的導(dǎo)向靠模具四角的含油導(dǎo)板導(dǎo)向， 凸模與壓邊圈之間也依靠自潤滑含油導(dǎo)板來導(dǎo)向。凹模由鑲塊組成，這樣既便于加工和安 裝，又可節(jié)省貴重材料。如該模具的弧度大，拉深變形部分的凹模鑲塊需采用一種特殊的 銅合金來制造，這就保證了該區(qū)域有良好的潤滑條件，拉深變形能順利完成。凸模為整體 式，其工作部分外形由產(chǎn)品外形決定，按工藝模型來制造，上模裝有壓延標(biāo)記，可根據(jù)它 來調(diào)節(jié)壓力機的閉合高度和外滑塊的壓邊力，保證拉深到位，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。,1-升降器2-凹模 3-凸模4-壓邊圈 5- 壓邊圈輔助墊板 6-凸模座 7-凸模固定板,（ 三 ） 前 門 框 切 邊、沖 孔 模,本套模具屬于垂直修邊模，其下模修邊刃口是由鑲塊和凹模組合而成，沖孔合并在修 邊中，由于孔的數(shù)目不多，且直徑較小，故直接將沖孔凹模作在下模上。在修外邊時，下 模設(shè)置了廢料刀，將外卸廢料分成塊；在修內(nèi)邊時，直接將模具的修邊刃口設(shè)計成可切斷 形式，正好利用了本產(chǎn)品中間無料的特征，上模的修邊刃口設(shè)計成鑲塊和上模的組合形 式，因本道工序不是一次性全部修邊，故修切刃也根據(jù)需要設(shè)計成部分不切斷結(jié)構(gòu)，切斷 以后的廢料一部分落在模座下的廢料箱內(nèi)，一部分落在工作臺上。模具的工作過程是開動 壓力機后，滑塊下行，壓料板在上模帶動下首先與板料接觸，當(dāng)滑塊繼續(xù)下行，上模與壓 料板間的彈簧壓縮使壓料板逐漸壓緊工件，滑塊再下行實現(xiàn)修邊、沖孔，到達下死點后滑 塊上行，上模也隨之上行，但壓邊圈繼續(xù)壓住工件，直至上行一定距離后，壓邊圈才上 行，下面的升降器將工件頂出，人工取走工件，至此該道工序完成。,1-上模 2-壓料板 3-下模 4- 升降頂件器,（ 四 ） 前 門 框 沖 孔、切 斷 模,本道工序所沖的孔較多，又分為垂直沖孔和斜楔沖孔。沖孔凹模也是采取鑲?cè)牍潭ㄗ?的形式，這樣便于沖頭的加工和安裝。修邊后的廢料部分落入廢料箱中，部分落在工作臺 上，沖孔廢料則落入廢料箱中。上模和下模的導(dǎo)向依靠導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及含油導(dǎo)板，這樣可 以保證較高的導(dǎo)向精度，本套模具設(shè)置了頂出器，由氣缸控制其動作，用于將加工完的工 件頂出。本套模具較大的一個特點是有5個斜楔機構(gòu)，使模具的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，斜楔沖 孔 ，斜楔修工件拐角處的邊 。模具的工作過程 ：當(dāng)壓力機開動，滑塊帶動上模下行，壓 料板 隨之下行 ，先行接觸工件，上模繼續(xù)下行，在彈簧力作用下，壓料板將工件壓緊， 滑塊再下行，由于修邊刃口和沖孔凸模高度不一，先后實現(xiàn)沖孔、切邊，而斜楔機構(gòu)的傳 動塊與滑塊導(dǎo)板接觸后從動楔也實現(xiàn)沖孔、切邊動作，當(dāng)滑塊通過下死點以后開始回程。,1-頂件器 2-下模座 3-斜楔裝置 4-壓料板 5-上模座 6-沖孔凸模 7-沖孔凹模,（五 ）前 門 框 斜 楔 翻 邊 模,前門框的翻邊模中，有三處為垂直翻邊，一處為形狀較復(fù)雜的斜楔翻邊。垂直翻邊處 模具結(jié)構(gòu)簡單，完成翻邊后包在凸模上，出料時模具上有括板，在各個方向同時將制件推 出，可防止退料后制件變形；斜楔翻邊處結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，翻邊以后制件包在翻邊凸模上 ，無 法取出，設(shè)計時就將翻邊凸模做成活動的，擴張成翻邊形狀，翻邊完成后隨著機器回程， 翻邊的內(nèi)凸模在斜楔的作用下回縮，使制件能取出。斜楔由4部分構(gòu)成 。該模具工作過程 是隨壓力機開動，滑塊下行，壓料板將料壓住，滑塊繼續(xù)下行，進行垂直翻邊和斜楔翻邊 （斜楔動作過程前面已述）。翻邊完成后，滑塊上行，帶動上模上行，壓料板在強力彈簧 作用下，繼續(xù)將工件壓住，滑塊再上行時帶動壓料板上行，頂件板和升降器動作將工件頂 出下模，人工將工件取走，本道工序完成。,1-下模 2-斜楔機構(gòu) 3-上模 4-壓 料板 5- 升降頂件器,（ 六 ）前 門 框 斜 楔 切 斷 模,本套模具適用于左、右前門框的切斷，是雙作用的，故結(jié)構(gòu)上基本對稱，下面以切斷 左門框為主，敘述模具結(jié)構(gòu)。切斷工件TL190 線位置用的是斜楔機構(gòu) ，切斷凸模鑲在從 動楔上，回程由強力彈簧控制，切斷工件TL120 線位置為垂直切斷，切斷凹模皆以鑲塊式 固定在凹模座上。本模具工作過程：開動壓力機，滑塊向下運行，上模下行，控制臺先與 工件接觸，滑塊繼續(xù)下行，控制臺壓緊工件，接著TL190 線位置的從動楔在斜楔的作用 下，帶著切斷凸模運動實行切斷作業(yè)，同時TL120 線位置的切斷凸模直接切斷工件，滑塊 到達下死點，然后回程 ， TL120 線位置的切斷凸模隨同上升， TL190 線的斜滑塊因不受 壓力在彈簧作用下實現(xiàn)回程，將切斷凸模帶起，限位塊繼續(xù)壓住工件，同時起卸料作用， 滑塊繼續(xù)上升，切斷處的廢料落入廢料箱，人工取出工件。,1-底板 2-耐磨導(dǎo)板 3-斜楔 4-從動楔 5-限位塊 6-凸模座 7-凹模座 8-下模向板,3.2.3 修邊模設(shè)計,1. 修邊模概述 2. 修邊模設(shè)計,修邊模概述,覆蓋件修邊模就是特殊的沖裁模，與一般沖孔、落料模的主要區(qū)別是：所要 修邊的沖壓件形狀復(fù)雜，模具分離刃口所在的位置可能是任意的空間曲面；沖 壓件通常存在不同程度的彈性變形；分離過程通常存在較大的側(cè)向壓力等。 覆蓋件修邊?？煞譃榇怪毙捱吥！⑺叫捱吥：蛢A斜修邊模。 （一）小批生產(chǎn)修邊模具設(shè)計要 點 盡量減小模具閉合高度，模板盡可能采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。上、下模的導(dǎo)向使 用導(dǎo)柱，在承受較大側(cè)壓力的場合，導(dǎo)柱、導(dǎo)塊可同時采用。模板為低碳鋼板 時 ，使用鑄鐵導(dǎo)向凸臺。坯件的放人和制件的取出用手工，在可利用壓力機滑 塊驅(qū)動的頂件器或凸輪杠桿等取出的場合，盡量利用這些裝置。 刃口是在低碳鋼或鑄鋼上焊接合金鋼刀片，產(chǎn)量很小時可以使用經(jīng)火焰淬火 的合金鑄鐵。模具結(jié)構(gòu)上不考慮廢料處理，而只用手工清除。不采用斜楔機構(gòu)。 （ 二 ） 中批量生產(chǎn)模具設(shè)計要點 上、下模板采用鑄鐵結(jié)構(gòu)。上、下模的導(dǎo)向采用導(dǎo)塊（單面耐磨板）、導(dǎo)柱 與導(dǎo)套并用。要考慮廢料處理，而不用手工清除。坯件的放入用手工，制件的 取出用機械手或氣動翻料器、頂件器、推料器等。需要頂起制件的場合，采取 氣缸直接頂起方式。刃口以低碳鋼或鑄鋼為基體焊接合金鋼刀片為主，在修邊 條件惡劣（受力大）的局部使用工具鋼。,（三）大量生產(chǎn)模具設(shè)計要點,見圖, 上、下模板選用鑄鐵，根據(jù)形狀也可選用鑄鋼。導(dǎo)向采用導(dǎo)塊 （雙耐磨板）與導(dǎo)柱、導(dǎo)套并用。坯件的放入用手工或送料器，制件的取出 用機械手。制件的頂起采用連桿結(jié)構(gòu)，不采用多氣缸直接頂起的方式。刃口 材料使用特殊工具鋼或模具鋼。仔細考慮廢料處理及余料回收，以免影響生 產(chǎn)效率。完善制件的導(dǎo)向和定位裝置（采用可升降的定位板等）。壓料板使 用耐磨導(dǎo)板導(dǎo)向，導(dǎo)板裝在加工深度范圍內(nèi)的下側(cè)，并盡可能長些（見圖) 壓料板限位器采用銷式。各滑動部分通過自動加油或集中加油以得到充分潤 滑。,,修邊模設(shè)計,一、修邊模刃口結(jié)構(gòu) （ 一 ）分 塊 要 點 覆蓋件的修邊輪廓多數(shù)是立體不規(guī)則的。有時中間 有孔，其尺寸差往往比較大，還需考慮到某些形狀和尺 寸在調(diào)試階段的變化，所以修邊模刃口一般不采用整體 式，而應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性、模具制造的工藝性、強度 和尺寸大小等因素分塊。鑲塊的分塊很重要也較復(fù)雜， 一般應(yīng)把握以下要點： 刃口形狀為直線部分的鑲塊，長度可適當(dāng)大些，復(fù) 雜部分或易損部分應(yīng)單獨分塊，尺寸盡量小些。 刃口鑲塊應(yīng)便于間隙調(diào)節(jié)，側(cè)面固定的鑲塊便于調(diào) 節(jié)間隙，在可能的條件下應(yīng)優(yōu)先采用。 鑲 塊 的 分 塊 線 盡量 沿刃口 形 狀 的 法線方向， 鑲塊上的接 合面應(yīng) 盡量平行或垂直，以便加工。 圓弧和直線連接處，分塊線應(yīng)在距切點的直線上。 角部應(yīng)分塊。 上、下模的分塊 線不應(yīng)重合，最小錯 開3~5mm，避免過快磨損出現(xiàn)毛刺。,修邊刃口的常用形 式,（二）刃口鑲塊結(jié)構(gòu),修邊沖孔刃口。 1.整體式。當(dāng)修邊刃口與沖孔凹模口較靠近時采用整體式（見圖），但其工藝性 能較差。 2.分離式。當(dāng)修邊刃口與沖孔凹?？谳^遠時，采用分離式（見圖）當(dāng)沖孔直徑 （或方孔對角線）小于25mm時，使用筒狀凹模壓入修邊刃口鑲塊基體中，再用 定 位銷防止轉(zhuǎn)動 （見圖）。,分離式修邊沖孔刃口 a分塊取在槽中間的修邊凸 模鑲 塊 b中間開孔的修邊凸模鑲塊,整體式修邊沖孔刃口,a沖 小孔 凹模 的定 位 b壓入鑄鐵 c 壓入鋼材,（ 三 ）廢 料 刀,廢料刀與修邊刃口的關(guān)系見圖。廢料刀原則上設(shè)計成直刃口，切刃高度應(yīng)與修邊刃口有一高度差，切入深度參見圖. 廢料刀切刃長度應(yīng)略大于廢 料對 應(yīng)尺寸 。,廢料刀與修邊刃口 1-切刀吃模量 2-切入深度3-剪切刃口 4、11-卸料板5、12-下模凸模 6、10-上模凹7-切刃 8-廢料刀 9-切刀刃口,廢料刀切入深度,廢料刀切刃長度,廢 料 刀,廢料刀的垂直刃口應(yīng)盡量避免相對配置，不得已時，應(yīng)使廢料刀口的垂直刃 變成銳角，同時使上模切刃的切入深度加大至足以使廢料自動落下（見圖）。 對于不需要自動化、小批生產(chǎn)的廢料，可采用字形廢料刀（見圖）。 刀垂直刃口 配置 1- 垂 直壁 2-廢料刀 3-上模凹模剪切刃口 4-下模凸模剪切刃口 5-后 角（讓料 ）,1-剪切刃口2-凸模 3- 廢料刀,二、修邊時的沖孔,沖孔凸模優(yōu)先采用凸肩式，當(dāng)凸模固定板的安裝位置緊張時，也可采用鋼球鎖緊 式，即 在 沖 7mm 以下圓孔及沖25mm 以下異形孔（長孔、方孔、鍵形孔等）時采用 鋼球鎖緊式。為簡化卸料面的 制造 ，卸料板的接觸面可以削減，一般以距沖裁線15mm 的范圍作為接觸面就可以，但對于預(yù)計沖裁部位有回彈時，應(yīng)具體分析結(jié)構(gòu)后再決定接 觸面的大小。鑄造結(jié)構(gòu) 的卸料 板在沖孔部位的結(jié)構(gòu)如圖所示。對于鋼球鎖緊式凸?？?配用聚氨酯卸料板。為了便于操作時觀察、安裝及更換凸模，應(yīng)在鑄件壁部的適當(dāng)位置 開設(shè)通孔，若不便設(shè)置通孔，可考慮采用鑲塊式切刃結(jié)構(gòu)，凸模采用鋼球鎖緊式。,1-墊板2-卸料板（頂料墊板 ） 3-上模固定板4-導(dǎo)板5-彈簧6-調(diào)整墊板（凹模座 ）7-上模座 8-沖孔凸模9-修邊用凹模10-修邊 用凸 模11-凹模12-下模座13-半卸料板14-凹模座15-沖孔凹模 1-鋼珠 2-鋼珠壓入孔3-固定板,三. 修邊沖孔模的結(jié)構(gòu),修邊沖孔模的導(dǎo)向一般需采用導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，也經(jīng) 常采用導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)與導(dǎo)向塊（導(dǎo) 板）結(jié)構(gòu)同時使用。修邊沖孔模的主體構(gòu)件有鑄件和鋼板結(jié)構(gòu)兩種形式，根據(jù)具體情況選 用。左圖所示為一垂直修邊沖孔模。右圖為一利用斜楔機構(gòu)來實現(xiàn)水平方向修邊的模具結(jié) 構(gòu)示意圖。,垂直修邊沖孔模 斜楔修邊模 1-修邊凹模2-修邊凸模（焊接 刃口）3-廢料刀 1-上模座 2- 斜楔 3-從動楔 4-下模座,汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 成 形 應(yīng) 用 實 例2 “ 前 圍 邊 板 ” 的 沖 壓 工 藝 及 模 具,一、工藝分析 “前圍邊板”屬于中小型的汽車覆蓋件，其結(jié) 構(gòu)形狀不很復(fù)雜，主要是平滑的空間曲面，拉深 較 淺，零件簡圖如圖所示。 同時因 “前圍邊板 ” 尺寸不大，零件本身不對稱，所以采取一模一次 沖左右件的方法，即在一次拉深中同時制出左右 兩塊“前圍邊板”，這樣既可以提高生產(chǎn)效率， 平 衡模具以及壓力機受力，又不至于 使模具的結(jié) 構(gòu) 尺寸過大。以下分工序進行分析。 （ 一 ）前 圍 邊 板 ”拉 深 工 序 本工序?qū)⒆笥覂闪慵淮卫畛尚?，并在一?拉深中同時反拉深出左右兩件的圓形凹部，以便 在沖孔后該部分不必再翻邊；,“前圍邊 板”零件簡圖,工藝分析,凹部的另一作用是在各后續(xù)工序中配合 型腔和定位塊起定位作用。左右兩件中間有 工藝槽，這個工藝槽不僅是后續(xù)工序中通過 沖孔、切斷將左右兩件分離的必要的工藝補 充部分，而且反拉深突出的工藝筋還在以后 各工序中起到左、右方向的定位作用，同時 拉深方向也在該圖中表示清楚。拉深凸模在 下面 ，拉 深 是 由 下 往上 進行，這便于利 用壓力機的氣墊，不僅簡化了模具的結(jié)構(gòu)， 而且可以得到較穩(wěn)定的壓邊力。拉深時板料 放置方向成一定角度，這樣使拉深件的最深 點位于凸模中間，并且降低了拉深深度，可 以防止拉深毛坯相對于凸模頂部竄動降低模 具壽命和表面質(zhì)量等現(xiàn)象的發(fā)生。,工藝分析,拉深方向確定之后，考慮到凸模能進入凹模，因而將翻邊部分展開成與零件 平滑過渡的曲 面。同時考慮到凸模與拉深毛坯在開始拉深時盡量大面積的接 觸，壓邊面采用碗形結(jié)構(gòu)，這樣可使壓邊圈在拉深開始時將拉深毛坯壓在壓邊 面上，形成的形狀與凸模頂面形狀接近，這不僅增大了接觸面積，防止了因應(yīng) 力降 低拉深 深度 。但是另 一 方面，將產(chǎn)生另外兩方面的問題，其一是必須保 證凸模對拉深毛坯有一定的拉深作用，否則得不到滿意的拉深件。這就要求在 壓料面設(shè)計時必須保證壓料面曲 邊周長小于凸模頂面 的周長。拉深時，為了保 證足夠的進料阻力，必須采用拉深筋或拉深檻，并通過拉深筋（檻）的位置、 尺寸調(diào)節(jié)進料阻力，必 須 盡量 得到 均勻 的進 料 阻力。本零件深度較均勻，這 樣在相同的壓料條件下就可以得到相近的進料阻力，因而本零件的拉深筋和拉 深檻應(yīng)在四周均勻設(shè)置。,（ 二 ）前 圍 邊 板 切 邊、沖 孔 工 序