畢業(yè)設(shè)計(jì)--汽車縱梁的沖壓工藝制定和模具設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書</p><p>　　汽車縱梁的沖壓工藝制定和模具設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 機(jī)械工程及自動(dòng)化8班 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文

2、詳細(xì)介紹了汽車覆蓋件——縱梁的沖壓工藝制定及其模具設(shè)計(jì)的過(guò)程。本文針對(duì)CAD這一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于給定的數(shù)模，采用CATIA，進(jìn)行對(duì)縱梁沖壓進(jìn)行第一工序（拉深）、第二工序（修邊沖孔）的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　本文先對(duì)現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外汽車模具行業(yè)現(xiàn)狀和作了簡(jiǎn)介，對(duì)覆蓋件的含義、特點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明；而后對(duì)本次設(shè)計(jì)的鈑件進(jìn)行材質(zhì)以及力學(xué)性能方面的分析，然后分別對(duì)兩個(gè)工序工藝數(shù)模作詳細(xì)的解釋說(shuō)明，并對(duì)整個(gè)沖壓工序方案的選擇確

3、定；然后計(jì)算沖壓過(guò)程中的各種工藝參數(shù)，包括各種力的計(jì)算、壓力機(jī)的選擇校核等；最后對(duì)拉深、修邊沖孔的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析和說(shuō)明，著重強(qiáng)調(diào)了鑲塊在設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)和需要考慮的問(wèn)題。</p><p>　　本文選取一些常用的汽車模具設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合對(duì)以上兩個(gè)工序的設(shè)計(jì)，解決模具方案選擇，部件設(shè)計(jì)要領(lǐng)等問(wèn)題，說(shuō)明了汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，并對(duì)本次設(shè)計(jì)歸納出結(jié)論。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

4、汽車覆蓋件；拉延；修邊沖孔；模具設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, the stamping process of auto longer on formulating and die design about automobile panel are introduced particular

5、ly. According to CAD this one link, for a given mathematical model, selecting CATIA and design the die structure of the first stamping(drawing), the second step(trimming and punching) . </p><p>　　In this pap

6、er, the automobile die industry at home and abroad is introduced briefly, and describe the meaning and characteristics of automobile panel. And then analysis the mechanical property of the stamping parts. Next, for a det

7、ailed explanation of the two mathematical model in two process, and determine the various process parameters in stamping process, including the force calculation, selection of press machine, etc. Finally, analysis the ma

8、in points of design in the two operation above. A</p><p>　　This paper selects some of the commonly used automobile die design specification, combined with the design of the above process, to solve the die sc

9、heme selection and essentials, explained the process of automobile panel dies, and drew a conclusion. </p><p>　　Key words: Automobile panel; Drawing; Trimming and Punching; Die design</p><p><

10、;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題背景及意義1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究

11、現(xiàn)狀及發(fā)展情況趨勢(shì)1</p><p>　　1.3汽車模具發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題2</p><p>　　1.4汽車模具的種類定義概述3</p><p>　　1.4.1汽車覆蓋件簡(jiǎn)介3</p><p>　　1.4.2汽車模具的種類4</p><p>　　1.5 CATIA和AutoCAD在本次設(shè)計(jì)中的應(yīng)用5</p

12、><p>　　第二章 沖壓件工藝分析6</p><p><b>　　2.1產(chǎn)品分析6</b></p><p>　　2.2沖壓模具設(shè)計(jì)方案的提出與論證7</p><p>　　2.3產(chǎn)品數(shù)模分析7</p><p>　　2.3.1拉延模數(shù)模7</p><p>　　2.3.2

13、修邊沖孔數(shù)模8</p><p>　　2.3.3模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)9</b></p><p>　　第三章 工藝計(jì)算及相關(guān)參數(shù)的確定10</p><p>　　3.1 拉延力計(jì)算10</p><p>　　3.2沖裁力的計(jì)算11</p>&

14、lt;p>　　3.3壓料板壓料力的計(jì)算11</p><p>　　3.4 卸料力的計(jì)算12</p><p>　　3.5本章小結(jié)12</p><p>　　第四章 拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.1 拉延模介紹13</p><p>　　4.1.1 拉延模材料13</p><

15、p>　　4.1.2 拉延模鑄件結(jié)構(gòu)14</p><p>　　4.2 拉延模的導(dǎo)向方式15</p><p>　　4.3 下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.3.1 下模鑲塊設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.3.2 鑄件鑲塊及下模座16</p><p>　　4.4 上模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p>

16、;<p>　　4.5 壓邊圈設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.5.1 壓料面設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.5.2 壓邊圈尺寸16</p><p>　　4.6 其他組件設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.7 壓力機(jī)的校核16</p><p>　　4.8 模具工作原理16</p>

17、<p>　　4.9本章小結(jié)16</p><p>　　第五章 修邊沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.1 修邊沖孔模介紹16</p><p>　　5.1.1 修邊沖孔模材料16</p><p>　　5.1.2修邊沖孔模鑄件結(jié)構(gòu)16</p><p>　　5.2 上模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p&

18、gt;<p>　　5.2.1修邊刀塊設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.2.2壓料設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.2.3 上模座組件16</p><p>　　5.3 下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.3.1廢料刀設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.3.2廢料滑槽16</p>

19、<p>　　5.4 其他組件設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.5壓力機(jī)的校核16</p><p>　　5.6 模具工作原理16</p><p>　　5.7本章小結(jié)16</p><p>　　第六章 圖紙繪制16</p><p>　　6.1三維圖面16</p><p>　　6

20、.2二維圖紙16</p><p><b>　　結(jié)論16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>

21、;　　1.1課題背景及意義</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是“汽車縱梁的工藝制定及沖壓模具設(shè)計(jì)”，課題來(lái)源于廣州屹豐模具制造有限公司，產(chǎn)品是實(shí)習(xí)中的汽車覆蓋件，產(chǎn)品名稱為縱梁件。該產(chǎn)品為某轎車車型的的專用零部件，本課題針對(duì)其第一工序（以下簡(jiǎn)稱“OP10”）——拉延模、第二工序（以下簡(jiǎn)稱“OP20”）——修邊沖孔模分別進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。</p><p>　　題目通過(guò)對(duì)鈑金件的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)沖壓

22、成形工藝方案進(jìn)行合理的編排，對(duì)比分析集中不同的方案，選擇比較合理的方案進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而后進(jìn)行相關(guān)的工藝參數(shù)的計(jì)算，使設(shè)計(jì)出來(lái)的模具具有經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，而且符合客戶的生產(chǎn)要求。</p><p>　　通過(guò)這一課題的設(shè)計(jì)，查閱了許多相關(guān)的資料，在這一方面有了比較清楚的了解，在做設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅是我懂得了汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)知識(shí)，而且對(duì)于這個(gè)領(lǐng)域的其他知識(shí)也有所涉獵。結(jié)合之前的實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成這個(gè)課題，把知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際

23、結(jié)合起來(lái)，對(duì)整個(gè)模具從設(shè)計(jì)到制造生產(chǎn)的過(guò)程有了直觀且深刻的理解。專業(yè)知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)互相結(jié)合，了解不同客戶之間不同的設(shè)計(jì)規(guī)范，三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，與生產(chǎn)一線的員工進(jìn)行交流，都使我在這個(gè)領(lǐng)域獲益匪淺。最重要的是，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，并獨(dú)立解決問(wèn)題。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況趨勢(shì)</p><p>　　如今經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，帶動(dòng)了我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展

24、，從而又帶動(dòng)了汽車模具制造工業(yè)的發(fā)展，使我國(guó)模具的生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。因此，全國(guó)各地都遍布著大大小小的模具制造廠家，而隨著模具制造水平比以往有了顯著提高，我國(guó)也結(jié)束了汽車覆蓋件模具完全依賴國(guó)外進(jìn)口的狀況。</p><p>　　在美國(guó)、德國(guó)、日本等汽車制造業(yè)十分發(fā)達(dá)的國(guó)家，模具產(chǎn)業(yè)超過(guò)四成的產(chǎn)品是汽車模具，而在我國(guó)僅有三分之一左右的模具產(chǎn)品是為汽車制造業(yè)服務(wù)[1]。模具是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備，在汽車生產(chǎn)中九成以上的

25、零部件都需要依靠于模具成形。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，制造一輛普通的轎車大約需要1000-1500套模具，沖壓模具占了八成左右，特別是一些比較大型的汽車制造廠商，如奔馳、寶馬、大眾、雷諾等，這么多的車型中，許多零件都是通用的，只有外觀上的差異，這種外觀基本都是通過(guò)沖壓模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而且越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)商也擁有了自己的模具加工場(chǎng)地。現(xiàn)在，我國(guó)汽車制造業(yè)也面臨著十分激烈的競(jìng)爭(zhēng)，</p><p>　　國(guó)外的汽車廠商逐漸擴(kuò)大其在中國(guó)

26、市場(chǎng)的占有率。為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，各大廠商的開(kāi)發(fā)周期不斷縮短，已經(jīng)從過(guò)去的1.5年縮短至1年左右，并且將繼續(xù)縮短。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)全球化、汽車工業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)使得有必要在汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上盡量地減少所用的時(shí)間。因此，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段在汽車模具行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。據(jù)了解，模具CAD/CAM的重點(diǎn)在于產(chǎn)品的外觀造型、模具結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)、圖面繪制繪圖和數(shù)控加工數(shù)據(jù)及指令的生成，而CAE則將工程試驗(yàn)、分析

27、仿真、文件生成乃至制造貫穿于產(chǎn)品研制過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)之中，用于指導(dǎo)和預(yù)測(cè)產(chǎn)品在構(gòu)思、設(shè)計(jì)和制造階段的行為結(jié)果[2]。模具CAD/CAE/CAM的集成從根本上改變了傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)與制造的方式，它采用幾何造型技術(shù)，一般不需要把產(chǎn)品沖壓出來(lái)，它的形狀就可以在軟件中顯示出來(lái)，借助有限元分析，對(duì)板件的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)必須要沖壓出實(shí)際產(chǎn)品時(shí)，可采用快速成型技術(shù)直接由保存在計(jì)算機(jī)中的產(chǎn)品幾何模型自動(dòng)、迅速地將產(chǎn)品制造出來(lái)[2]。</p>

28、<p>　　對(duì)汽車覆蓋件模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，日本豐田公司在1989年正式推出汽車覆蓋件CAD/CAM系統(tǒng)，即Die face-CAD軟件，后來(lái)又在Mazda等幾家大汽車公司得到應(yīng)用[3]。歐美國(guó)家推出一款新的車型需要費(fèi)時(shí)四年，而日本只需要兩年多，這很大程度上歸功于日本擁有先進(jìn)的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)[4]。</p><p>　　行業(yè)中工人的四大汽車模具廠都已有了主產(chǎn)大中型汽車覆蓋件模

29、具200萬(wàn)左右公式的能力，模具年產(chǎn)值超過(guò)億元[5]。</p><p>　　總而言之，汽車模具制造技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)朝著自動(dòng)化技術(shù)的方向發(fā)展，其中包括高水平的裝備，先進(jìn)的加工制造技術(shù)，例如五軸的數(shù)控機(jī)床，激光切割、焊接器，機(jī)器人焊接等；設(shè)計(jì)技術(shù)的普遍應(yīng)用，如多種設(shè)計(jì)軟件，分析模擬仿真，加工仿真等都給模具設(shè)計(jì)提供了一體化的解決方案，極大地提高了模具設(shè)計(jì)的效率；標(biāo)準(zhǔn)件的使用越來(lái)越精細(xì)化、集成化，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化但兼顧生產(chǎn)要求等

30、。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)模具制造業(yè)的影響是巨大的，隨著各種電腦技術(shù)的飛速發(fā)展，這種轉(zhuǎn)變必將越來(lái)越深。</p><p>　　雖然模具總體呈現(xiàn)以上所描述的趨勢(shì)發(fā)展，但是反觀國(guó)內(nèi)的汽車模具制造業(yè)，仍有不少的技術(shù)是參考國(guó)外的，設(shè)計(jì)規(guī)范也進(jìn)本參考國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)這一方面，雖然有所普及，但是應(yīng)用的根基還是不深，從業(yè)人員對(duì)軟件運(yùn)用不熟悉、設(shè)備傳統(tǒng)老舊，極少擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加工設(shè)備等等方面的因素，都變成了我國(guó)汽車覆蓋件

31、模具發(fā)展的瓶頸，制約著行業(yè)的轉(zhuǎn)型。因此，我國(guó)的模具制造技術(shù)與國(guó)外相比較，差距還是非常大的。</p><p>　　1.3汽車模具發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題</p><p>　　針對(duì)以上出現(xiàn)的情況，歸納出如今我國(guó)汽車模具行業(yè)發(fā)展面臨的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。首先，模具的自動(dòng)化加工是大勢(shì)所趨，國(guó)內(nèi)的加工裝備自動(dòng)化遠(yuǎn)低于國(guó)外的同等水平，這一方面要求我們必須要加大力度去研發(fā)同類產(chǎn)品，提高裝備質(zhì)量，模具加工能做到“自給自足

32、”，不依賴于進(jìn)口的設(shè)備；其次，仿真技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展已經(jīng)成為如今模具設(shè)計(jì)的必要借助手段，有了前期的仿真和分析，模具設(shè)計(jì)的問(wèn)題點(diǎn)就會(huì)有所減少，模具的質(zhì)量也會(huì)顯著提高；然后，車身的分塊盡量少，采用盡量大的合理的分塊，如采用整塊式的車身左右側(cè)板和車頂蓋，這樣可以減少模具的數(shù)量，提高生產(chǎn)效率；最后，減少?zèng)_壓工序數(shù)，這樣就可以減少?zèng)_壓件數(shù)，減少工藝裝備數(shù)量和設(shè)備占地面積，簡(jiǎn)化沖壓的傳送裝置，減少操作工人，這樣可以節(jié)省投資成本和能源消耗。除了這些方面

33、，其他的關(guān)鍵問(wèn)題如材料選擇等都亟需研究解決，這樣才有可能迎來(lái)我國(guó)汽車模具行業(yè)的春天。</p><p>　　1.4汽車模具的種類定義概述</p><p>　　生活中，無(wú)論是貨車的駕駛室，還是高檔汽車的車身，都是由覆蓋件構(gòu)成的。而這里所說(shuō)的覆蓋件，大部分是采用冷沖壓加工制造成形的。與一些鈑金類的小型模具相比，汽車模具的體積要大得多，成形這些車身覆蓋件的且采用冷壓的模具都是汽車模具。</p

34、><p>　　1.4.1汽車覆蓋件簡(jiǎn)介</p><p>　　汽車覆蓋件（以下簡(jiǎn)稱“覆蓋件”）指的是汽車車身外表形狀的零件，俗稱為“白車身”?；蛘呖梢赃@樣認(rèn)為，是暴露在汽車外表面的鈑件。覆蓋件又分為外覆蓋件和內(nèi)覆蓋件。外門板、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)外板、行李箱外板、側(cè)圍外板等，這些部件都是暴露在汽車外表面，稱為外覆蓋件；內(nèi)門板、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)板、行李箱內(nèi)板、前后擋泥板等，這些部件不暴露在汽車外表面，不能直觀地被

35、看見(jiàn)，稱為內(nèi)覆蓋件[6]。其如圖1-1所示。這些鈑件經(jīng)過(guò)焊接之后就形成了汽車的車身。</p><p>　　圖1-1 捷達(dá)轎車的車身殼體</p><p>　　汽車覆蓋件在稱身不同的部位其作用也不相同，其成形的加工工藝也不盡相同，但制造覆蓋件的板材通常要求有以下的特性：強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、成形性能好；具有良好的焊接性能、抗凹陷性、耐腐蝕性，表面光潔，易涂裝，材料不污染環(huán)境，且可以再生；質(zhì)量均勻、供

36、應(yīng)渠道寬、價(jià)格合理等[7]。</p><p>　　1.4.2汽車模具的種類</p><p>　　拉延模，也叫拉深模，它是將有一定厚度的板材通過(guò)模具拉深變成具有一定形狀的殼體，這套模具就叫拉延模，如圖1-2所示。按照拉延模的結(jié)構(gòu)形式，可分為單動(dòng)拉延模和雙動(dòng)拉延模。單動(dòng)拉延模（圖1-2a）的凹模在上方，凸模在下方；雙動(dòng)拉延模（圖1-2b）的凹模在下方，凸模在上方。</p><

37、;p>　　a) 單動(dòng)拉延模 b) 雙動(dòng)拉延模</p><p><b>　　圖1-2 拉延模</b></p><p>　　修邊沖孔模，是拉延成形后的板件按要求進(jìn)行輪廓修邊，將板件沒(méi)有用的部分剪去，并把板件上的孔用沖頭沖出來(lái)的一種復(fù)合模具。修邊沖孔?？梢苑譃榇怪毙捱厸_孔模、水平修邊沖孔模以及傾斜修邊沖孔模三大類，本課題設(shè)計(jì)的是垂

38、直修邊沖孔模，。其大致結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。</p><p>　　圖1-3 修邊沖孔模</p><p>　　因?yàn)楦采w件上通常會(huì)有數(shù)量比較多的孔，設(shè)計(jì)中除了采用單獨(dú)的沖孔模具之外，常常將一部分的孔合并到修邊的工序中，這樣就減少了一些工序。</p><p>　　翻邊整形模，這類模具主要完成拉延無(wú)法成形或者可以成形但后工序無(wú)法處理的局部邊以及形面，其結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。&l

39、t;/p><p>　　圖1-4 翻邊整形模</p><p>　　包括下料模在內(nèi)的四種類型是汽車覆蓋件模具的主要種類。通常汽車覆蓋件的沖壓都需要用到以上的幾套模具。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)將重點(diǎn)放在拉延模與修邊沖孔模兩種類型的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。翻邊整形模不做描述。</p><p>　　1.5 CATIA和AutoCAD在本次設(shè)計(jì)中的應(yīng)用<

40、/p><p>　　CATIA是法國(guó)達(dá)索開(kāi)發(fā)的一個(gè)三維軟件，自從問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)廣泛地為世界各地的生產(chǎn)制造商提供了許多解決方案。在汽車模具設(shè)計(jì)方面，CATIA更是以其強(qiáng)大的曲面造型功能、裝配功能在設(shè)計(jì)中獨(dú)占鰲頭，深受設(shè)計(jì)者的喜愛(ài)。本次設(shè)計(jì)主要使用軟件的曲面造型、零件設(shè)計(jì)、裝配體設(shè)計(jì)以及工程圖設(shè)計(jì)這幾大模塊。先從模具總體的形狀出發(fā)考慮，繪制出大體的結(jié)構(gòu)，再繪制其他的零部件，然后進(jìn)行裝配，不合適的地方可以很方便的進(jìn)行修改，并

41、同步更新。 AutoCAD主要用于二維圖的出圖，繪制模具的總裝配圖、以及工作部分的零件圖。</p><p>　　第二章首先對(duì)沖壓的產(chǎn)品板件——縱梁進(jìn)行材質(zhì)與力學(xué)性能方面的分析，提取軟件中的數(shù)模，對(duì)相關(guān)的工序內(nèi)容進(jìn)行一一列出說(shuō)明。之后對(duì)需要進(jìn)行的工序進(jìn)行編排，并確認(rèn)，分析要用到的模具的特點(diǎn)，對(duì)其大體結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)思。</p><p>　　第三章主要是工藝參數(shù)的確定，包括拉延力、沖裁力、壓料力等的

42、計(jì)算，然后對(duì)選擇的壓力機(jī)進(jìn)行校核。</p><p>　　第四章對(duì)拉延模作了詳細(xì)的介紹，包括模具主體部分結(jié)構(gòu)的材料選擇，模具常用的導(dǎo)向方式和鑲塊設(shè)計(jì)等。</p><p>　　第五章對(duì)修邊沖孔模的材料、修邊刀塊以及廢料刀的設(shè)計(jì)也作了說(shuō)明。</p><p>　　第二章 沖壓件工藝分析</p><p><b>　　2.1產(chǎn)品分析</b

43、></p><p>　　產(chǎn)品三維圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 縱梁三維圖</p><p>　　產(chǎn)品為縱梁沖壓件，材料HX260YD，料厚1.2mm，大批量生產(chǎn)。形狀不算太復(fù)雜，輪廓形狀不規(guī)則，不對(duì)稱，孔位較多，頂部與側(cè)部均有孔位，有凹凸與局部形狀突變，拉深成形的變形深度大，但是變形部分分布較均勻。該板件為左右件，可以以一模兩件的方式布排，最

44、后剪斷分離。經(jīng)過(guò)CATIA軟件對(duì)該制件的大致測(cè)量，該制件長(zhǎng)約667mm，寬約212mm，高約120mm，是典型的板材沖壓件。</p><p>　　板件的材質(zhì)是HX260YD，是歐洲標(biāo)準(zhǔn)的一種鋼的牌號(hào)。通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及資料，這種鋼近似于國(guó)內(nèi)的HC260YD+Z，是無(wú)間隙原子高強(qiáng)度鋼，表面鍍鋅，提高車身耐腐蝕性能。其化學(xué)成分如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 HX260Y

45、D的化學(xué)成分（%）</p><p>　　HX260YD的屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，取。</p><p>　　通過(guò)控制鋼中的化學(xué)成分來(lái)改善鋼的塑性應(yīng)變比和應(yīng)變硬化指數(shù)。查閱相關(guān)資料卡，由于鋼中元素的固溶強(qiáng)化和無(wú)間隙原子的微觀結(jié)構(gòu)，這種鋼既具有高強(qiáng)度，又具有非常好的冷成型性能，通常用來(lái)制作需要深沖壓的復(fù)雜部件[8]。</p><p>　　現(xiàn)代汽車的質(zhì)量越來(lái)越輕，因此，汽車制造

46、在選用材料方面也花費(fèi)了大量的功夫。這種高強(qiáng)度板就是在低碳鋼的基礎(chǔ)上采用一些強(qiáng)化方法來(lái)獲得的，其抗拉強(qiáng)度得到很大的提高，正是因?yàn)檫@種特性，可以在減小厚度的情況下仍然能達(dá)到汽車的車身要求，這樣便可</p><p>　　以達(dá)到減輕汽車車身重量的要求。</p><p>　　2.2沖壓模具設(shè)計(jì)方案的提出與論證</p><p>　　汽車覆蓋件的形狀比較復(fù)雜，不可能一個(gè)工序就能沖

47、出合格的產(chǎn)品，通常都要安排幾個(gè)工序來(lái)完成沖壓過(guò)程。為了保證板件成形后的質(zhì)量，尺寸精度等各種要求，必須要制定合理的沖壓工藝流程，</p><p>　　如果要想沖壓出所需要的產(chǎn)品，那么需要的工序如下：</p><p>　　（1）下料；（2）拉延；（3）修邊；（4）沖孔；（5）翻邊整形。</p><p>　　根據(jù)以上所列出的幾種工序，可以組合出以下幾種沖壓方案：</

48、p><p>　　方案一：下料→拉延→修邊→沖孔→翻邊整形</p><p>　　方案二： 下料→拉延→沖孔→修邊→翻邊整形</p><p>　　方案三：下料→拉延→修邊沖孔→翻邊整形</p><p>　　對(duì)比以上的三種方案，分析每種方案的特點(diǎn)：</p><p>　　方案一：從生產(chǎn)效率和模具結(jié)構(gòu)的以及模具的壽命三個(gè)方面來(lái)考慮，

49、將修邊和沖孔兩個(gè)工序分開(kāi)，有利于降低沖裁力，提高模具壽命，但是分為兩個(gè)工序，會(huì)增加一套模具，從而增加模具的成本，而且生產(chǎn)效率略低。</p><p>　　方案二：這個(gè)方案的缺點(diǎn)與方案一的相差不大。</p><p>　　方案三：這個(gè)方案是將修邊和沖孔兩個(gè)工序合并為一個(gè)工序，雖然模具結(jié)構(gòu)比方案一的要復(fù)雜一些，但是只需一套模具即可完成，既節(jié)省了成本，又提高了效率；在同一套模具上完成兩個(gè)工序，沖出來(lái)

50、的孔位的精度會(huì)高一些，避免后工序二次定位。</p><p>　　經(jīng)過(guò)分析與對(duì)比，結(jié)合模具壽命、模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等多方面的因素考慮，可以看出方案三比較理想，因此，本課題設(shè)計(jì)采用方案三進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.3產(chǎn)品數(shù)模分析</b></p><p>　　產(chǎn)品數(shù)模是接到客戶提供的數(shù)據(jù)模型后，根據(jù)一些參數(shù)，結(jié)合CAE軟件進(jìn)

51、行工藝分析之后的產(chǎn)品模型，里面包含設(shè)計(jì)所需要的信息，如板件的形狀、模具行程、板件的材質(zhì)厚度、成形所用的壓力機(jī)信息等等。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是根據(jù)產(chǎn)品數(shù)模來(lái)進(jìn)行的。</p><p>　　2.3.1拉延模數(shù)模</p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)拉延工序的數(shù)模（如圖2-2所示）進(jìn)行分析。</p><p>　　圖2-2 拉延工序數(shù)模</p><p>　　結(jié)合CAT

52、IA測(cè)量，拉延之前的板料形狀輪廓為上圖表示的素材線，板料長(zhǎng)約1200mm，寬約475mm，料厚為1.2mm屬于尺寸比較大的板件，四周向內(nèi)凹陷的半圓弧形狀為定位板件而設(shè)置。從拉延的特點(diǎn)可以知道，為了不使板料在拉深過(guò)程中出現(xiàn)拉裂、起皺等現(xiàn)象，需要添加工藝補(bǔ)充面。金屬的流動(dòng)量不大，兩側(cè)設(shè)置拉延筋，平衡材料流動(dòng)量，減緩材料的流動(dòng)速度，。收料線為拉伸過(guò)程結(jié)束后，板件在自然狀態(tài)下的輪廓線。分模線是凹模與凸模的分界線，決定凸模和凹模的形狀。數(shù)模的壓機(jī)

53、選用濟(jì)二2000T。</p><p>　　2.3.2修邊沖孔數(shù)模</p><p>　　從圖2-3的分析，結(jié)合CATIA軟件的測(cè)量結(jié)果，這套模具包括修邊與沖孔兩個(gè)工序，其中，修邊有垂直修邊與側(cè)修邊，有5個(gè)孔，都是以垂直沖孔（正沖）的形式?jīng)_裁出來(lái)，同時(shí)還設(shè)置了4處把廢料分塊的廢料刀。經(jīng)軟件計(jì)算，修邊線長(zhǎng)度總長(zhǎng)為，沖孔部分長(zhǎng)度為，廢料刀部分的長(zhǎng)度總長(zhǎng)為，綜上所述，整套模具的剪切長(zhǎng)度為。數(shù)模的壓機(jī)

54、選用濟(jì)二1000T。</p><p>　　a）正剪 b）側(cè)剪 </p><p>　　圖2-3 修邊沖孔模數(shù)模</p><p>　　2.3.3模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　根據(jù)客戶所提出的要求，拉延模具采用雙動(dòng)拉延。主體結(jié)構(gòu)大致可以分為上模、壓邊圈、下模

55、，因?yàn)榘寮牧鲜歉邚?qiáng)度鋼，因此下模與壓邊圈采用鑲塊結(jié)構(gòu)。從節(jié)省材料成本的角度考慮，下模的型面部分也需采用鑲件。模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向來(lái)保證沖壓精度。</p><p>　　修邊沖孔模具主體結(jié)構(gòu)可分為上模、上壓料以及下模，，壓力源采用氮?dú)飧?，?dǎo)向機(jī)構(gòu)也是采用導(dǎo)柱來(lái)保證精度。下模型面部分鑲鋼塊，沖裁部分采用分刀塊形式，設(shè)置四處廢料刀。模具上有兩處斜楔，一處用于沖孔，另外一處用于側(cè)剪。按掉料方向設(shè)置，設(shè)置六處廢料滑槽，將廢料排

56、出模具外。</p><p>　　根據(jù)汽車模具的制造特點(diǎn)，上模、下模和壓邊圈都采用實(shí)型鑄造制造出來(lái)，考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工人安裝模具的問(wèn)題，在不影響模具的強(qiáng)度和剛度的前提下，對(duì)模具上作用不大的部分進(jìn)行挖空，影響剛度和強(qiáng)度的地方補(bǔ)上加強(qiáng)筋。模具外輪廓尺寸都要根據(jù)壓力機(jī)的參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　根據(jù)有關(guān)汽車模具的設(shè)計(jì)知識(shí)，模具應(yīng)該盡量可能地根據(jù)客戶要求來(lái)選用標(biāo)準(zhǔn)件，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候

57、，應(yīng)該結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)件的形狀來(lái)設(shè)計(jì)其安裝位置，模具各個(gè)部分的部件不可以產(chǎn)生干涉。</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對(duì)縱梁進(jìn)行分析，材料為HX260YD，其屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，沖壓時(shí)一模兩件，左右件布置。經(jīng)過(guò)工序的分析，采用下料→拉延→修邊沖孔→翻邊整形這一方案，可以有效減少工序，降低模具成本。</p><

58、p>　　數(shù)模提供的信息主要有：素材線、收料線、分模線、模面、修邊線、廢料刀位置、沖孔位置等。這些信息是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p><p>　　模具的結(jié)構(gòu)大概分為三大部分，即上模、下模和壓邊圈（壓料）。各個(gè)部分的鑄件壁厚按照規(guī)范設(shè)計(jì)。模具結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生干涉。</p><p>　　第三章 工藝計(jì)算及相關(guān)參數(shù)的確定</p><p><b>　　3.1 拉延力

59、計(jì)算</b></p><p><b>　　拉延模成形主壓力：</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　其中：：抗拉強(qiáng)度（） </p><p><b>　?。合禂?shù)</b></p><p>　　：凸模輪廓線周

60、長(zhǎng)（） </p><p><b>　　：板厚（）</b></p><p>　　系數(shù)的選取參照表3-1：</p><p>　　表3-1 系數(shù)C的選取[9]</p><p>　　本課題的板件屬于外板件，淺拉深，故選取系數(shù)的值為3.5。由上一章的介紹，板厚，抗拉強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)CATIA軟件的測(cè)量，凸模輪廓線周長(zhǎng)。</p&

61、gt;<p>　　由（3-1）可以得到，</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　即。</b></p><p><b>　　壓邊力：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p>

62、;<p>　　其中：：壓邊圈工作面積（） </p><p><b>　　：系數(shù)</b></p><p>　　系數(shù)的選取參照表3-2：</p><p>　　表3-2 系數(shù)的選取[9]</p><p>　　壓邊圈的工作面積可以近似取拉延件的坯料面積，從CATIA軟件中測(cè)得坯料的面積為，選取0.15，根據(jù)（

63、3-3）得到，</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　綜上所述，拉深加工壓力為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　3.2沖裁力的計(jì)算</b></p><p><b>　　修

64、邊沖孔模沖裁力</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　其中：：板厚（）</b></p><p><b>　?。杭羟虚L(zhǎng)度（）</b></p><p><b>　?。杭羟袕?qiáng)度（）</b></p&g

65、t;<p>　　剪切強(qiáng)度可以按表3-3選取：</p><p>　　表3-3 剪切強(qiáng)度[9]</p><p>　　取，從CATIA軟件測(cè)得的剪切長(zhǎng)度為，根據(jù)（3-6），得：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　若把剪切刃口設(shè)置為波浪形，可降低左右的剪切力；降低的剪切力可作為安全

66、加工力。</p><p><b>　　剪邊刃口側(cè)向推力</b></p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　　根據(jù)（3-8）得，</b></p><p><b>　　（3-9）</b></p><p>

67、　　3.3壓料板壓料力的計(jì)算</p><p>　　修邊沖孔模中，壓料力指的是開(kāi)始加工時(shí)，防止板件變形及竄動(dòng)所必需的壓住板料的力。</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　壓料力系數(shù)可以按板料厚度來(lái)選定，如表3-4所示：</p><p>　　表3-4 壓料力系數(shù)</p><

68、p>　　由（3-10）可得，</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　3.4 卸料力的計(jì)算</p><p>　　修邊沖孔模具中，卸料力根據(jù)板厚，形狀的不同而變化，一般沖裁力的5-20%。根據(jù)板厚不同，分為以下三種情況：</p><p>　　（1）(形狀簡(jiǎn)單)；卸料力 (形狀復(fù)雜)；為沖

69、裁力。</p><p>　　（2） (形狀簡(jiǎn)單)；卸料力 (形狀復(fù)雜)； 為沖裁力。</p><p><b>　?。?）；為沖裁力。</b></p><p><b>　　綜上所述，卸料力</b></p><p><b>　　（3-12）</b></p><

70、p><b>　　3.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要對(duì)有關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。拉延模的力包括拉延成形力和壓邊力，通過(guò)計(jì)算得到拉延過(guò)程需要的力的總和為1400T。修邊沖孔模沖裁力為228.2T，壓料力為14T。這些計(jì)算結(jié)果將作為校核壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)。</p><p>　　第四章 拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><

71、b>　　4.1 拉延模介紹</b></p><p>　　由于使用不同的沖壓設(shè)備，拉延模可以分為在單動(dòng)壓力機(jī)上使用的拉延模和在雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的雙動(dòng)拉延模兩種類型[10]。不但兩種模具的工作方式不同，而且模具的安裝方法也不一樣。單動(dòng)拉延模是利用機(jī)床的氣墊機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓料，靠凸模和凹模進(jìn)行成形。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，模具安裝也比較方便。雙動(dòng)拉延模是利用機(jī)床外滑塊機(jī)構(gòu)壓料，靠凸模和凹模進(jìn)行成形。其特點(diǎn)是四

72、角的壓料力可分別進(jìn)行調(diào)整，但是模具安裝、調(diào)整比較浪費(fèi)時(shí)間，現(xiàn)在采用較少。</p><p>　　通過(guò)第一章以及第二章對(duì)拉延模的簡(jiǎn)單介紹，這類模具的結(jié)構(gòu)可以概括為三大部分：凹模、凸模和壓邊圈，設(shè)計(jì)好基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)框架之后，還需要查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件供應(yīng)商的產(chǎn)品目錄，選取標(biāo)準(zhǔn)件，例如導(dǎo)柱導(dǎo)套、平衡塊、螺母螺栓、導(dǎo)板、定位器具等。</p><p>　　一般我們首選單動(dòng)拉延模，因?yàn)橄鄬?duì)雙動(dòng)拉延模其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，

73、而且大多企業(yè)雙動(dòng)拉延機(jī)應(yīng)用較少。但當(dāng)制件形狀復(fù)雜、拉延深度較大，板件為高張力厚板時(shí)就必須采用雙動(dòng)結(jié)構(gòu)，才能滿足拉延要求。</p><p>　　按照客戶的要求，本課題設(shè)計(jì)的拉延模屬于雙動(dòng)拉延模。</p><p>　　4.1.1 拉延模材料</p><p>　　拉延模的形狀比較復(fù)雜，而且通常汽車覆蓋件模具都會(huì)顯得比較重。因此，模具結(jié)構(gòu)經(jīng)常采用空心鑄件鑄造而成，如上、下模

74、座，壓邊圈等，在空心處，有的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度比實(shí)心的部位要低，這時(shí)候加上加強(qiáng)筋進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)。以為要大批量生產(chǎn)，這就要求鑄件材料滿足沒(méi)有毛刺，容易加工，耐磨等使用要求。使用時(shí)能進(jìn)行表面淬火。根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)批量和模具的壽命，列出以下幾種常用的鑄鐵材料，牌號(hào)以及其化學(xué)成分如表4-1所示：</p><p>　　表4-1 拉延模具結(jié)構(gòu)件材質(zhì)選用標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　結(jié)合板件的材料以及厚度，模具的凸

75、模部分采用鉬鉻鑄鐵MoCr，凹模和壓邊圈部分Cr12MoV，附加TD處理（模具表面超硬化處理技術(shù)）。</p><p>　　對(duì)于一些特殊的工作表面，材料流動(dòng)量大或壓縮性法蘭，要求表面耐磨，這時(shí)候模具需要鑲鋼塊處理，鑲塊的材質(zhì)通常選用Cr12MoV，這是一種冷作模具鋼，鋼的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、強(qiáng)度均比Cr12高。用于制造截面較大、形狀復(fù)雜、工作條件繁重下的各種冷沖模具和工具，如沖孔凹模、切邊模、滾邊模、鋼

76、板 深拉伸模、圓鋸、標(biāo)準(zhǔn)工具和量規(guī)、螺紋滾模等。其化學(xué)成分如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 Cr12MoV的化學(xué)成分</p><p>　　力學(xué)性能：硬度 ：退火，255～207HB，壓痕直徑3.8～4.2mm；淬火,≥60HRC。關(guān)于如何設(shè)計(jì)鑲塊，會(huì)在以下章節(jié)介紹。</p><p>　　4.1.2 拉延模鑄件結(jié)構(gòu)</p><p>

77、;　　拉延模的鑄件結(jié)構(gòu)采用客戶提供的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)與鑄件壁厚尺寸如圖4-1所示。圖中的表格TGSE、GSE、MP、GP、TGP是幾種模架的型號(hào)，因應(yīng)客戶要求，本次拉延模設(shè)計(jì)采用TGSE型模架。上模座、下模座以及壓邊圈的鑄件壁厚、肋條厚度都是根據(jù)圖中規(guī)定的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)的。</p><p>　　圖4-1 拉延模的鑄件結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2 拉延模的導(dǎo)向方式</p>&

78、lt;p>　　汽車模具的導(dǎo)向方式按形式可以分為導(dǎo)柱、箱根、導(dǎo)板三大類。如表4-3所示。</p><p>　　表4-3 汽車模具的導(dǎo)向方式</p><p>　　有的模具可以采用其中一種導(dǎo)向方式，但通常汽車模具都會(huì)組合使用，圖4-2僅列出幾種常見(jiàn)情況。</p><p>　　圖4-2 汽車模具幾種常見(jiàn)的導(dǎo)向</p><p>　　根據(jù)分模線形式

79、，拉延的行程，模具的大小也可分為內(nèi)導(dǎo)和外導(dǎo)，如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 外導(dǎo)向與內(nèi)導(dǎo)向</p><p>　　兩種導(dǎo)引方式的選用及優(yōu)缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）一般拉延行程比較大或模具比較大的時(shí)候會(huì)選用外導(dǎo)方式,行程比較小的時(shí)候會(huì)選用內(nèi)導(dǎo)方式。</p><p>　?。?）外導(dǎo)方式的模具平穩(wěn)性比較好,但是模具會(huì)比較大。&

80、lt;/p><p>　?。?）內(nèi)導(dǎo)方式的模具比較小.但是平穩(wěn)性不是很好。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的拉延模中，有兩處導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，分別是上下模導(dǎo)向和凸模與壓料圈之間的導(dǎo)向，上下模導(dǎo)向方式為導(dǎo)柱導(dǎo)套，凸模與壓料圈之間的導(dǎo)向?yàn)閷?dǎo)板導(dǎo)向。在設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的時(shí)候，需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）模具導(dǎo)向用導(dǎo)柱的導(dǎo)向量是否足夠。在上模壓料面開(kāi)始接觸板材的時(shí)候，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的吃入量應(yīng)大于導(dǎo)柱的直徑，模具導(dǎo)向板的

81、吃入量要大于80mm。。模具導(dǎo)向板吃入40mm以后，導(dǎo)柱導(dǎo)套才開(kāi)始咬合，如圖4-4所示。（2）壓邊圈導(dǎo)板的導(dǎo)向量是否足夠。模具在上死點(diǎn)時(shí)，要保證壓料圈導(dǎo)板的吃入量（相對(duì)于模板導(dǎo)向面）超過(guò)50mm。開(kāi)始加工時(shí)，導(dǎo)板吃入量要超過(guò)80mm。如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-4 模具上下模導(dǎo)向 圖4-5 壓力圈與凸模導(dǎo)板導(dǎo)向</p><p>　　導(dǎo)板的

82、布置形式如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 導(dǎo)板的布置形式</p><p>　　4.3 下模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-7是拉延模下模部分的三維圖。</p><p>　　圖4-7下模結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　大體結(jié)構(gòu)包括下模座、鑄件鑲塊、下模鑲塊、以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)件。這里要提到一點(diǎn)的就是，在導(dǎo)入

83、數(shù)模開(kāi)始設(shè)計(jì)畫圖的時(shí)候，繪圖的中心、模具中心、床臺(tái)的中心要與工法的中心重合，因?yàn)槟＞呤亲詣?dòng)線生產(chǎn)，送料高度是給定的，如果產(chǎn)生偏離，加工模具的時(shí)候高度就偏離了原本的中心，導(dǎo)致模具報(bào)廢。因此，這是貫穿繪制三維圖形的整個(gè)過(guò)程的。這一部分在CATIA軟件中的設(shè)計(jì)順序?yàn)椋合仍O(shè)計(jì)根據(jù)模面、分模線等給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行下模鑲塊設(shè)計(jì)，然后是鑄件鑲塊，接著是根據(jù)壓力機(jī)床臺(tái)繪制出下模座的總體形狀，最后按需選用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行模具的裝配。</p><

84、p>　　4.3.1 下模鑲塊設(shè)計(jì)</p><p>　　鑲塊對(duì)于汽車模具設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一個(gè)很重要的部分，是一個(gè)通用部分。它一般與其他工作零件分開(kāi)制造，使用時(shí)鑲嵌在主體工作零件上作為局部工作零件。圖4-8是下模鑲塊的示意圖。</p><p><b>　　圖4-8 下模鑲塊</b></p><p>　　使用鑲塊一個(gè)很重要的原因是模具成形的零

85、件較為復(fù)雜，局部易磨損。如果鑲塊改為與其他工作零件整體式制造，會(huì)給機(jī)械加工帶來(lái)極大的困難。在沖壓過(guò)程中，局部工作部分的損壞會(huì)導(dǎo)致整個(gè)主體工作部分無(wú)法使用，甚至使模具報(bào)廢，使用鑲塊后，如果發(fā)生磨損等情況，只需要更換鑲塊就可以。而且在熱處理的時(shí)候，只需要把鑲塊拆下來(lái)即可，方便工作人員安裝。 </p><p>　　當(dāng)鈑件的厚度t≥1.2，或鈑件為高強(qiáng)度板，或者鈑件拉延深度大（段差大于100）時(shí)，為了防止鈑件起

86、皺或拉裂，應(yīng)對(duì)模具上模、壓板或模仁進(jìn)行局部或全局地鑲鋼塊處理（視具體情況而定）。</p><p>　　選取局部鋼塊說(shuō)明設(shè)計(jì)原則，如圖4-9所示。</p><p><b>　　圖4-9 鑲塊局部</b></p><p>　　鑲塊加工前是一個(gè)方塊，方塊的尺寸按圖面尺寸加上加工量，進(jìn)行加工時(shí)將多余的部分加工掉。</p><p>

87、;　　分割鑲塊時(shí)，要從多個(gè)方面考慮，其中，最重要的就是思考如何節(jié)省材料，鑲塊的最大長(zhǎng)度取300-350mm為宜，寬度留下能夠鎖附螺栓的位置即可。厚度至少要有30mm，以保證鋼塊的強(qiáng)度。其次，拼接線要有利于鑲塊的組立，拼接線不能與材料流動(dòng)方向一致，且不能與上模的鑲塊拼接線重合，最好能錯(cuò)開(kāi)10mm以上或有5°～10°的夾角。在圓角處分塊時(shí)，分割線要距圓角切點(diǎn)5-10mm。當(dāng)鑲塊的質(zhì)量超過(guò)15kg時(shí)，應(yīng)該設(shè)置M16的起重孔

88、，方便現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搬運(yùn)加工。繪制螺栓孔位的時(shí)候，要保證緊固螺栓和銷釘?shù)闹睆?、?shù)量符合強(qiáng)度要求，要錯(cuò)開(kāi)分布。螺栓數(shù)量不能少于兩個(gè)，相鄰螺栓間距。</p><p>　　4.3.2 鑄件鑲塊及下模座</p><p>　　鑄件鑲塊如圖4-10所示。</p><p>　　a)鑄件鑲塊上部 b)鑄件鑲塊底部</p&

89、gt;<p>　　圖4-10 鑄件鑲塊</p><p>　　由于凹模需要加工出形面，如果將形面與模座整體制造加工，那么，話費(fèi)的成本會(huì)很高。如果將形面部分以鑲件的形式制造出來(lái)，成本將會(huì)大大降低。鑄件鑲塊長(zhǎng)1720mm，寬660mm，高145mm。表面加工成形面（凹模），周邊區(qū)域加工出用于安裝鑲塊的平面，鍵槽，上表面加工調(diào)整塊安裝面，側(cè)面四周加工背托，用于在模座上安裝鑄件鑲塊，如圖4-10a所示。底部需

90、要與下模座用螺栓連接，因此加工出一個(gè)平面，并鉆出螺栓孔，如圖4-10b所示。</p><p>　　下模座結(jié)構(gòu)如圖4-11所示。</p><p><b>　　圖4-11 下模座</b></p><p>　　根據(jù)壓力機(jī)的床臺(tái)參數(shù)確定下模座的尺寸。模具各個(gè)部分的高度一般只要均勻即可，但是因?yàn)檫@套模具用于自動(dòng)線生產(chǎn)，將下模座的中心與數(shù)模中心重合，這樣便

91、可以確定下模座的高度。在本次設(shè)計(jì)的拉延模中，床臺(tái)中心水平面與下模座底面的高度為740mm，考慮到使用的是客戶提供的標(biāo)準(zhǔn)模架，下模座長(zhǎng)度為2350mm，寬度為1600mm。</p><p>　　4.4 上模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　上模部分主要是上模座的設(shè)計(jì)，材料是MoCr,包括凸模形面加工、導(dǎo)板安裝面的設(shè)置，挖減重孔，加工用于安裝起吊螺栓的平面，大體為中空式的殼體結(jié)構(gòu)。凸模形面高度約為

92、65mm。導(dǎo)板設(shè)置按照?qǐng)D4-6的方法布置。經(jīng)CATIA軟件測(cè)得，質(zhì)量為2242kg，整體規(guī)格約為。形面部分，在分模線位置保留50-60mm的刃口厚度，刃口下部作出5-10mm的逃讓。上模座結(jié)構(gòu)如圖4-12所示。</p><p><b>　　圖4-12 上模座</b></p><p><b>　　4.5 壓邊圈設(shè)計(jì)</b></p>&

93、lt;p>　　壓邊圈也稱為環(huán)模，在拉伸過(guò)程中，為防止工件口緣部分失穩(wěn)而起皺，在凹，凸模之間邊緣部分設(shè)置的圈形壓緊裝置。如圖4-13所示。</p><p>　　a)整體形狀 b) 上部 c)底部</p><p><b>　　圖4-13 壓邊圈</b></p>&l

94、t;p>　　4.5.1 壓料面設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)工藝數(shù)模，將素材線向外偏離20mm左右就可以得到有效的壓料面積。但是壓料面的邊界距離模具中心不能小于40mm，最大的距離也不能超過(guò)100mm。壓料面的面積能夠把坯料壓住即可，面積不宜過(guò)大，避免增加工人的研磨量。</p><p>　　4.5.2 壓邊圈尺寸</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，壓邊圈的高度

95、一般不小于250mm，在保證凸模與壓邊圈導(dǎo)滑面的長(zhǎng)度以及有足夠的避讓空間的前提下，即可得到大致的壓邊圈高度。</p><p>　　壓邊圈上表面需要布置調(diào)整塊、素材定位器等部件，在確定好這些部件的安裝位置之后，就可以得出壓邊圈的長(zhǎng)度和寬度。</p><p>　　在保證壓邊圈強(qiáng)度的前提下，鑄件較厚的地方應(yīng)掏空以減輕重量，調(diào)整塊下方需要加上到底肋條進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。</p><p&g

96、t;　　綜上所述，壓邊圈的高度為數(shù)模中心到壓邊圈下表面的距離，經(jīng)軟件測(cè)得為560mm，長(zhǎng)度為2370mm，寬度為1752mm。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)由客戶提供模架，所以壓邊圈的大致形狀已經(jīng)確定下來(lái)。</p><p>　　4.6 其他組件設(shè)計(jì)</p><p>　　這里所說(shuō)的其他組件包括U溝、素材定位器、C/H孔、調(diào)整塊。U溝的形式如圖4-14所示：</p><p>　　圖4-1

97、4 U溝尺寸</p><p>　　U溝為模具安裝在壓力機(jī)上的部位。上模U溝數(shù)量：模具長(zhǎng)1600（含）以下，一側(cè)設(shè)置2處，前后共4處；模具長(zhǎng)1600以上，一側(cè)設(shè)置3處（中間U溝對(duì)角設(shè)置），前后共6處。下模U溝數(shù)量：不論模具大小，一側(cè)設(shè)置2處，前后共4處。這里值得注意的是，若客戶有提供設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或者模架，以客戶的要求為準(zhǔn)。不管是試模床臺(tái)還是生產(chǎn)床臺(tái)，U溝的設(shè)置要與床臺(tái)上的鎖槽配對(duì)，確保模具能夠固定在壓機(jī)床臺(tái)上。<

98、/p><p>　　素材定位器顧名思義，是用來(lái)定位板件的。本套模具的定位具有兩種，一種是定位導(dǎo)正銷，CAE軟件將板件的形狀割去四個(gè)半圓，以便定位。另一種是素材感應(yīng)器，位置盡量設(shè)置在較長(zhǎng)的一邊，素材邊線與感應(yīng)器平面貼合。這兩種部件都可以在標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中選取，安放在合理的位置即可，對(duì)應(yīng)模具的干涉部分作出逃讓。這里不作詳細(xì)介紹。</p><p>　　到底標(biāo)記和C/H銷，如圖4-15所示，吃入板件的厚度為0

99、.3mm。到底標(biāo)記是為了驗(yàn)證一些成形類模具，如拉延、成形、整形類模具是否達(dá)到成形所需要的深度而設(shè)定的。一般在凹模上，在板件最終接觸點(diǎn)（凹部）組裝。C/H銷是為了了解在試模過(guò)程中模具的定位情況而設(shè)立的，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工法圖所給的位置來(lái)布置。</p><p><b>　　圖4-15到底記號(hào)</b></p><p>　　調(diào)整墊塊主要用來(lái)承受機(jī)床加載上模具的壓力。墊塊最好的間距是

100、300-350mm，且下面應(yīng)有肋條支撐到底。調(diào)整塊應(yīng)盡量靠近凸模輪廓線來(lái)布置，但至少要保留30mm，安裝面也應(yīng)該要比形面低，以免加工形面時(shí)破壞安裝面。安裝面的尺寸應(yīng)該要比調(diào)整塊的直徑多10mm，如圖4-16所示。調(diào)整塊的數(shù)量=壓邊力/10N（kgf）；小型模具設(shè)6個(gè)，中、大型模具設(shè)8個(gè)以上（調(diào)整塊許用單位面壓力）。</p><p>　　圖4-16 調(diào)整塊安裝尺寸</p><p>　　4.7

101、 壓力機(jī)的校核</p><p>　　設(shè)計(jì)出模具以后，用軟件測(cè)得拉延模模具的長(zhǎng)為2380mm，寬為1640mm，閉合高度為1450mm。通過(guò)第二章的數(shù)模分析可得，數(shù)模提供的壓力機(jī)為濟(jì)二2000T，其規(guī)格參數(shù)如表4-4所示。</p><p>　　表4-4 濟(jì)二2000T壓機(jī)規(guī)格</p><p>　　拉延成形力為1400T，壓力機(jī)的公稱壓力為2000T，模具閉合高度為14

102、50mm，壓力機(jī)的最小裝模高度為最大裝模高度與裝模高度調(diào)節(jié)量之差，即，壓力機(jī)的選擇符合要求。</p><p>　　4.8 模具工作原理</p><p>　?。?）將模具安裝在壓力機(jī)上；</p><p>　?。?）將板件放在模具的壓料面上，并準(zhǔn)確定位；</p><p>　?。?）壓力機(jī)上的滑塊下行帶動(dòng)上模下行；</p><p

103、>　?。?）上模和壓邊圈壓料面首先與板料接觸，將板料壓??；</p><p>　?。?）上模繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始拉深成形；</p><p>　?。?）壓力機(jī)的上滑塊到達(dá)下死點(diǎn)，拉延過(guò)程結(jié)束；</p><p>　　（7）彈頂銷將制件頂出，取出制件。</p><p><b>　　4.9本章小結(jié)</b></p>

104、<p>　　本章對(duì)拉延模的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。拉延模按照壓力機(jī)壓料方式的不同分為單動(dòng)拉延模與雙動(dòng)拉延模。以客戶要求采用的雙動(dòng)拉延模為例，首先確定了模具主體的材料，凸模部分采用鉬鉻鑄鐵MoCr，凹模和壓邊圈部分Cr12MoV。介紹了模具導(dǎo)向，采用導(dǎo)柱導(dǎo)套和導(dǎo)板進(jìn)行導(dǎo)向。模具最關(guān)鍵的工作部分是壓邊圈鑲塊和下模鑲塊，分割鑲塊時(shí)主要從節(jié)省材料的角度考慮，便于制造和裝配。鑄件壁厚按規(guī)范設(shè)置，保證強(qiáng)度與剛度即可。</p>

105、<p>　　第五章 修邊沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 修邊沖孔模介紹</p><p>　　修邊沖孔模具是在完成拉延工序后的板件在側(cè)壁上按照要求將輪廓進(jìn)行修邊和孔的沖制的復(fù)合模具。汽車板件上通常都會(huì)有許多的孔，但是在汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，一般不會(huì)采用單沖孔的模具，通常將一些孔的沖制合并到修邊的工序中，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本。因?yàn)樾捱吺窃诎寮耐廨喞M(jìn)行的，沖孔在板件

106、的內(nèi)部進(jìn)行，因此，沖孔的工序不會(huì)對(duì)修邊工序產(chǎn)生影響，節(jié)省了一個(gè)工序。</p><p>　　如上一章寫道，修邊沖孔?？梢苑譃榇怪毙捱厸_孔模、水平修邊沖孔模以及傾斜修邊沖孔模三大類。</p><p>　　修邊沖孔方向與壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)方向一致的是垂直修邊沖孔模，這是覆蓋件模具中形式最簡(jiǎn)單的一種，也是最常用的一種形式[11]。如圖5-1所示。</p><p>　　水平修邊沖

107、孔模，其修邊沖孔方向與壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)方向垂直，如圖5-2所示。這種模具需要將壓力機(jī)滑塊的垂直運(yùn)動(dòng)變?yōu)樗竭\(yùn)動(dòng)，但是一般不這樣做，選用斜楔滑塊機(jī)構(gòu)即可，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，有一些板件的修邊的位置與孔的位置并不一定垂直或水平，它們往往與壓力機(jī)上滑塊的運(yùn)動(dòng)方向成一定的夾角，這類模具就是傾斜修邊沖孔模[11]，如圖5-3所示。這類模具也需要斜楔滑塊機(jī)構(gòu)。</p><p

108、>　　圖5-1 垂直修邊示意圖 圖5-2 水平修邊示意圖 5-3 傾斜修邊示意圖</p><p>　　結(jié)合本設(shè)計(jì)，板件上有垂直修邊與傾斜修邊，因此要采用斜楔滑塊機(jī)構(gòu)。</p><p>　　5.1.1 修邊沖孔模材料</p><p>　　與拉延模一樣，修邊沖孔模具的鑄件材料也大同小異，具體可以參考表4-1，這里不重復(fù)介紹。&l

109、t;/p><p>　　5.1.2修邊沖孔模鑄件結(jié)構(gòu)</p><p>　　參照客戶提供的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用客戶提供的模架，其結(jié)構(gòu)和鑄件壁厚尺寸如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4 修邊沖孔模的鑄件結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.2 上模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　上模部分主要包括上模座主體、壓料芯、修邊刀塊、斜楔滑塊機(jī)

110、構(gòu)等部件。在軟件中的設(shè)計(jì)順序?yàn)樾捱叺秹K設(shè)計(jì)→壓料芯設(shè)計(jì)→上模座設(shè)計(jì)→斜楔機(jī)構(gòu)選用。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-5所示。</p><p>　　圖5-5 上模結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　5.2.1修邊刀塊設(shè)計(jì)</p><p>　　修邊刀塊的材料為Cr12MoV，熱處理HRC58～62。本課題的板件厚度為1.2mm，以上模為基準(zhǔn)，下?？鄣袅虾瘛Ｐ捱叺秹K尺寸設(shè)計(jì)如圖5-6所示，

111、吃入位置如圖5-7所示。</p><p>　　圖5-6 修邊刀塊設(shè)計(jì)尺寸圖 5-7修邊刀塊吃入示意圖</p><p>　　閉合狀態(tài)下修邊刀塊的設(shè)定吃入6mm即可。刀塊上鎖附螺栓的位置盡量為間隔20mm的網(wǎng)格式排列。 切邊刀的固定原則上采用銷孔定位和螺栓緊固，布置數(shù)量視切邊刀的大小及形狀而定。具體原則與第四章鑲塊的螺栓設(shè)置原則相同。設(shè)刀塊長(zhǎng)度為L(zhǎng)，當(dāng)

112、L≤200mm時(shí)用2個(gè)螺栓；當(dāng)L>200mm時(shí)用3個(gè)以上螺栓。 使用螺栓 M16×50 （經(jīng)驗(yàn)值為每 100mm 刀長(zhǎng)布置 1 個(gè)螺栓，螺栓盡可能丁字形布置）。效果圖如圖5-8所示。</p><p><b>　　圖5-8 修邊刀塊</b></p><p>　　上、下刀塊的拼縫不要重合，防止剪邊時(shí)產(chǎn)生毛刺；刀塊的拼縫要避開(kāi)鈑件的尖角和R角；刀塊拼接處需避

113、讓逃料；刀塊末端為斜面時(shí)，需補(bǔ)強(qiáng)處理；刀塊為鍛鋼時(shí)，不要太長(zhǎng)或形狀厚度有急劇變化；刀塊設(shè)計(jì)時(shí)，盡量減小刀塊尺寸，分割合理；刀塊的重量盡量在15Kg以下。若大于15kg，要設(shè)起吊螺栓孔。</p><p><b>　　5.2.2壓料設(shè)計(jì)</b></p><p>　　壓料的作用是在沖壓過(guò)程中，將板件壓住，防止板件在沖壓過(guò)程中發(fā)生跳動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品不及格，壓料的行程可以通過(guò)三個(gè)部

114、分計(jì)算得出，首先是修邊刀塊的吃入量6mm，然后是壓料對(duì)板件進(jìn)行預(yù)壓的量10mm以上，接著是料厚1.2mm，加起來(lái)行程大于17.2mm。模具上作用于壓料的壓力源是氮?dú)鈴椈?，本次氮?dú)鈴椈傻男吞?hào)選用KALLER的TU750-050型，其規(guī)格如圖5-9所示，行程為50mm壓料的行程限位采用側(cè)銷。側(cè)銷的作用是防止上壓料緊固螺栓松動(dòng)或斷裂導(dǎo)致壓料落下，對(duì)人員及設(shè)備造成傷害。側(cè)銷的行程一般為壓料行程加上20mm，即37mm，模具一般設(shè)置4處側(cè)銷。側(cè)銷