某MPV汽车后侧门导轨加强板汽车覆盖件拉延模具设计

0 毕业设计（论文） 毕业设计毕业设计( (论文论文) )任务书任务书 一、课题的主要内容和基本要求 课题名称：某 MPV 汽车后侧门导轨加强板汽车覆盖 件拉延模具设计 专 业：机械工程（模具） 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 1 1、设计内容 工艺内容解读，包括板件材质，料厚，型面分模线，拉延素材尺寸等。 主要设计计算，包括冲裁力计算，压边力计算等。 模具总体设计，包括凸模设计。凹模设计，压边圈设计，导向装置设计。 主要零部件设计，包括定位规设计，平衡块和到底垫块设计等。 本课题为汽车覆盖件模具设计，是在传统设计方法的基础上，结合目前先进的设计 手段，根据模具设计手册，运用三维 UG 以及 CAD 软件对模具结构进行三维设计。指定 钣金件为某型汽车覆盖件零件，数模曲面为钣金内表面，产品材质为 08Al，厚度 0.9mm，大批量生产。生产用 1500 吨单动油压机顶杆布置、顶杆行程、安装槽距离如 下图所示，模具闭合最大高度 950 mm，工作台面 45002500mm。 50 250 150 150 150 2 要求：毕业设计（论文）应着重下面各方面的培养： 1、了解，查找和阅读中外文献和把有用的资料都收集起来的能力； 2、使用理论对其进行仔细分析，把方案设计出来，并进行论证、作互相比较的 能力； 3、设计并对数据进行公式计算以及作图的能力； 4、分析数据并对其整理的能力； 5、对英文资料进行阅读并理解与把它翻译出来的能力； 6、使用计算机的能力； 二 进度计划与工作任务 （一）进度计划： 1、第一至二周：查看任务书，查找并熟悉汽车覆盖件模具设计相关知识，熟悉 应用 UG 或 Pro/E、Dynaform、Autoform 等软件，为设计打下相关基础； 2、第三周：查找一篇跟设计有关系的英文资料并把其翻译出来，把开题报告给 弄好，把设计的方案给定下来； 3、第四至六周：有限元分析和对模具的设计来进行运算； 4、第七至九周：把三维模型和工程图纸给做出来； 5、第十至十二周：写说明书，做完设计所要求的内容，为答辩做好准备； 6、第十三周：答辩，把毕业设计给修改好，归档。 （二 ）工作任务： 1、设计一副模具； 2、写说明书，字数不能比 20000 字还低，在里面，要有大概 400 字中文摘要， 而且英文摘要中的内容跟中文摘要大体相符； 3、查找一篇跟设计有关系的英文资料并翻译出来，字数要求不能够低于三千字 （附带有英文原文）； 4、在计算机打的帮助下，进行设计并作图，图幅至少要有四张 A0 图纸； 5、至少要查找并阅读与设计有关的资料文献十五篇 四、主要参考文献、资料 1、现代模具技术编委会.汽车覆盖件模具设计与制造.北京:国防工业出版社,1998. 2、郭春生,汤宝骏,孙继明. 汽车大型覆盖件模具.北京:国防工业出版社,1993. 3、冲模设计应用实例 模具实用技术丛书编委会编著 机械工业出版社 2003 3 4、冷冲模具设计 李双义著 清华大学出版社 2002 5、冲压工艺模具学 卢险峰著 机械工业出版社 1998 6、冲模设计手册 冲模设计手册编写组编著 机械工业出版社 1996 7、实用冲压模设计技术 王同海著 机械工业出版社 1995 8、机械设计手册 人民教育出版社 9、模具设计手册 机械工业出版社 10、机械设计 人民教育出版社 11、模具制造工艺及装备 机械工业出版社； 12、模具制造工艺 机械工业出版社 13、模具标准件应用手册 中国模具工业协会标准件委员会 14、肖祥芷,李志刚,李德群.CAD 在模具设计中的应用.北京:科学出版社,1993. 摘 要 此次冲压模具毕业设计是实物产品测绘，在大多数的情况下，冲压模具一般都是冲 压工艺的选择，分析的时候需要查找很多资料和依据它们的形状来进行；由于是最基 本零件冲压工艺下进行考虑，如产品尺寸计算多因素的复杂性，方便成型的前提下不 影响使用性能并能简化对模具的结构。在冲压件和与它相关的零件的原理和方法之中， 对有关一些毛坯外形的算法作了一些介绍，使毛坯尺寸的算法有了依据和模型得到简 单化，而且借鉴了一些类型的参考书关于冲压模具设计方面的校核办法。 对生产钣金件来说，冲压是现在的工业里面具有举足轻重地位的加工办法，它有 非常多的优势，它的形成附带有很多优点，例如：重量比较轻、强度够大、兼容性也 非常好、成本不高等优点，对生产过程实现自动化来说非常方便，生产效率也够高， 代替了另外一些无法使用先进制造技术的加工办法，竞争力非常强大，在制造业方面， 已经在更多应用版本中使用比如和新能源、机械、航天、国防工业及多方面的日常生活用品。 在确定主模具设计过程的基础上，对工件的形成过程进行仔细了解，而且对模具 装配图和零件图进行绘制。在冲裁冲裁复合模设计及冲裁模设计。 简简单单的对冲压模具的现在状况及未来的发展趋势作了介绍。然后对工件进行 了详细的分析，确定了冲压方案。按照冲压模具普通情况下的程序设计，计算设计了 模具的主要部件，如：冲床、冲床、冲床板、板、模板、脱模板等。非标准模具，选 择合适的冲压设备。本文里面还介绍了冲压成型的零件和另外一些相关零件的选择要 求与办法而且也对一些产品外形的毛坯展开尺寸的算法作了说明和简化模型，而且还 有关于冲压模具设计方面的一些参照书籍的查找办法。 在确定工艺方案的基础上对主要模具进行设计，分析工件成型过程，并画出模具 4 装配图及零件图。在本次设计中主要对冲孔落料复合模以及切断模进行设计。 关键词关键词: :工艺工艺性；冲压工序；冲压模具；尺寸计算 Abstract This design is the design of the stamping die for the product of the multifunctional bowl taking device. The choice of the stamping process is based on careful analysis of the shape of the product through access to relevant information and the stamping die; option is considered in the basic economy parts stamping process and the complexity of factors on product size calculation; the blank is in the premise of convenient construction and molding does not affect the familiar to simplify the model of the. The selection principle and method of stamping parts and other related parts are described, also introduces several methods of product shape of blank development size calculation and simplified model, and several reference books which are used in stamping die design of the check method. Stamping as modern industry an important processing method for the production of sheet metal parts, has many unique advantages, its forming has the advantages of light weight, high stiffness, high strength, good compatibility, low cost, convenient production process automation and high production efficiencyenergy, machinery, information, aerospace, defense industry and daily production. In the process of determining the basis of the main mold design, analysis of the workpiece forming process, and draw the mold assembly drawing and parts drawing. In the design of the blanking blanking compound die and cutting die design. The development status and development trend of stamping die are briefly described in the design specification. Then the detailed analysis of the workpiece and the determination of the stamping scheme are made. According to the general procedure of stamping mould design, calculation and design of the main components of the sets of molds, such as: punch, punch, punch plate, plate, die plate, stripper plate, etc The non standard mold mold, choose a suitable stamping equipment. 5 Key word：Process; process; stamping process;stamping die; size calculation 6 目录目录 摘摘 要要 5 5 1 1 概概 论论 9 9 1.1 课题背景及意义 9 1.2 本课题及相关领域的国内外现状及发展 9 1.2.1 国内冲压模具技术及发展9 1.2.2 国外冲压模具技术与发展 12 2 2 冲模设计程序与步骤概述冲模设计程序与步骤概述 1414 2.1 冲件工艺性分析 14 2.2 确定合理的冲压工艺方案14 2.3 进行工艺计算15 2.4 模具总体设计15 2.4.1 设计模具的结构，把结构件的形式以及标准给确定下来。 15 2.4.2 模架种类及规格的确认 16 2.5 选择冲压设备16 2.6 模具图样设计16 2.6.1 绘制模具总图 16 2.7 工艺流程设计17 3 3 工艺计算及主要参数的确定工艺计算及主要参数的确定 1818 3.1 汽车覆盖件拉延件的设计 18 3.1.1 确定拉延件冲压的方向 18 3.1.2 确定压料面 19 3.1.3 判断能不能一次拉延成形 20 3.1.4 设计工艺补充部分 21 3.1.5 拉延筋设计 22 3.1.6 零件毛坯尺寸 25 3.1.7 拉延凸、凹模尺寸计算 26 3.1.8 拉延力和压边力的计算 26 3.1.9 压力中心的确定 27 3.2 压力机的选择27 3.3 模具闭合高度校核 28 4 4 模具总体结构设计模具总体结构设计 2929 4.1 拉延模具设计原则29 7 4.2 拉延模结构设计 30 4.3 压边圈的设计30 4.4 拉延凸凹模设计 32 4.4.1 拉延凸模设计 32 4.4.2 拉延凹模设计 33 4.5 其他部分的设计 34 4.5.1 铸造孔及加强筋的设计 34 4.5.2 导向装置 37 4.5.3 定位装置的设计 38 4.6 细节部分设计 39 4.6.1 限位装置的设计 39 4.6.2 平衡块的设计与布置 40 4.6.3 模具的加工基准台 42 4.6.4 起吊装置的设计 43 4.6.5 模具的压板槽 43 4.7 模具功能分析及工作过程 43 总结与展望总结与展望 4646 主要参考文献主要参考文献 4747 致谢致谢.48.48 8 1 概 论 1.1 课题背景及意义 近些年的发展趋势表明，模具行业在中国有很好的发展势头，有了这个行业使我 们的生活丰富了起来。在机械、轮船、汽修等很多行业都有冲压技术的身影，现代工 业生产，基本上离不开它，紧密相连，是以后工业的发展方向。 冲压工艺具有很多其它无法比拟的优点，比如说，它的生产效率很好、并不需要 投入太大的成本、材料也可以得到很好的利用、能够成形各种零件、特别适合大批量 生产的零件，在一些领域已成为领头羊。所以说，它对于现在社会的发展至关重要， 占有很大的地位。 就目前这个速度来说，制造业产生的变化非常大，市场竞争非常激烈，许多国家 加快了新能源的研发，因为这是个火热市场，成形的产品开发周期已经大大缩短，过 去需要两年时间的话，现在只需要一年。成品能否被成功的开发出来，这得由冲压模 具来决定，假如制造冲压模具的时间越短的话，产品上市的速度也会比较快，冲压模 具质量过关，成形的产品质量也会非常好，冲压模具是至关重要的。 模具发展与制造业紧密相关，假如模具发展的比较好的话，制造业也会跟着好起 来，因此它是影响制造业至关重要的因素，制造业想要发展，就得模具先发展起来， 并且要想要想生产各种机械，电器产品，就得用到模具设备。最近这几年，参照统计 的数据来看，市场上占有一定份额的产品，它们之中使用的模具，大约百分之六十五 为冷冲模，锻模与压铸模大概占百分之五，塑料模为百分之二十，在其它品种的模具 占百分之十。那些精度高、够复杂、生产率快、耗费低的制件就是它生产出来的。只 要能对它进行很好的设计，就会加快产品的生产速度、可以对材料 重复利用、投入的 生产成本就不用那么多，工作不用那么难等优势。 设计了本次模具之后，让我见识了很多，使自己的设计能力得到大大增强，从中 体会到了设计不是个简单的问题，必须得努力学习，增长自己的知识。与此之时，在 学习的时候，有很多困难困扰着我们，但是这都不是问题，最终都被我们自己给克服 了。经过这次设计，我认识到模具具有的作用非常大，同时，了解了产品的各种属性， 不要浪费材料，能省则省，在工作中不仅要讲究效率，还要讲究效益，为日后工作积 累了大量经验。 1.2 本课题及相关领域的国内外现状及发展 1.2.1 国内冲压模具技术及发展 在工业生产的过程中，模具是不可缺少的，所以说，模具是工业生产的必要条件。 在生活中所用到的很多塑料产品，百分之五十的精加工零件，百分之七十五的粗加工 零件等都得需要模具来成形。总的来说，使用模具的地方很多，作为国家经济的支柱 9 行业，航空、电子、重工、钢铁、运输、机械等各个行业都与模具相关。最近很多年 来，给我国的模具行业带来了很多机会，很多发达国家的公司都来我国建厂，振兴了 我国的制造业。我国也慢慢的走上了发展的快车道，模具在我国得到了大量生产和大 量消费，因此，模具事业蒸蒸日上。各种行业的飞速发展，使模具的要求变得越来越 高，同时，压力会产生动力，我相信，这对模具行业来说是一件好事。现在，模具在 国际竞争中地位异常激烈，在国际中，模具的整体价格已经降低，全世界半数以上的 模具都是由西方国家生产的，东方国家仅占有很少的比例。现在，就模具总体数量来 说，我国在世界上排名第三位。在我国，从事模具生产的产家大约都两万家，从事模 具生产的产家也得到了很大的利润，生产总值大大提高。在最近的一些年来看，我国 的模具技术已经更上一层楼了，甚至有一些已经达到了发达国家的水平。 假如模具发展的比较好的话，也会给国家带来很多好处。例如：提供了很多就业 岗位，把一部分的就业难等问题给解决掉了，特别是在全球经济危机的情况下。所以， 我们也为此感到高兴，为从事这个行业的人民感到骄傲。相比过去，我 7 们今天生活 在如此好的条件之下，商品更加丰富，也会遇到更多的机遇，特别是经济全球化，也 为模具的高速发展作了铺垫。大家技术上的互相交流，促进了共同进步，形成了你中 有我，我中有你的局面，如今通讯非常发达，技术交流也很方便，不受地域的限制。 模具能带给我们很多新花样，能为我们做出各种各样的产品，这可是前所未有的，随 着工艺过程的不断改进，这也使产品制造越来越方便，不用像以前那样那么复杂。完 成同样一件产品，现在需要的时间也不用那么久了，使生产效率得到大大提高，极大 的减缓了人们的劳动强度。这个行业正在发生日新月异的改变，这个行业涵盖了许多 领域，上至航空，下至潜海，让我们为之感叹。在以前看来很复杂，高难度的产品， 现在来看也不过如此，可以说得上是轻轻松松，因此，知识就是力量，谁掌握了知识， 谁就拥有了力量。 现在来说，中国有 16500 个模具生产厂家，从事这个行业的就业人数 60 多万。 1997 年中国模具的生产总值是 233 亿人民币。在卖出去的模具当中，那种商品模具占 到三分之一，企业自己产自己用的模具占三分之二，这是在工业总产值中所占的比例。 在模具的总产值里面，冲压模占的比例比较大，能够达到其中的一半，以模具这个行 业的总产值来看，冲压模约占一半，压铸模占约百分之六，塑料模具占百分之三十三， 剩余的各种类模具约占百分之十一。最近这几年，中国模具发展势头很好，都是以百 分之十五的的速度进行增长。大多数产品的生产出来都必须得用到模具，没有模具， 这是办不到的，例如，小到笔记本电脑盖板，更大的有汽车外壳，车后备箱，这些都 得用模具来生产，没有模具，这些东西是不可能生产出来的。到现在为止，有关模具 的一半市场是有关车辆的，这也说明了一个问题，即在模具这个行业，它的主要市场 是机械、电子、与汽车等行业。有压力才会有动力，国家经济在快速发展的同时，对 产品的质量越来越高，模具的质量也必须跟上去，所以，给它注入了一股源源不断的 动力。要将二轮摩托车这个产品做出来，没有一千多套模具是完成不了，这些模具值 10 接近一千多万块，亦或者要将一辆汽车造出来，至少要用到的模具那便是几千套，估 价值好几个亿。 汽车经历了无数次的更新换代，人们对汽车的性能要求更高，配置要十分充足， 一眼看去，外观能满足欣赏的要求，在我国现阶段里面，汽车行业发展的比较快，因 此，产生了比较激烈的竞争，最终的结果是那些落后的，不思进取的汽车型号会被淘 汰掉。为了跟上时代的步伐，汽车等行业必须不断的经过更新换代，研发出新的产品， 这样才能站稳脚跟。科学技术是第一生产力，模具的企业要想在发展的道路上走的更 宽，更远，就必须重视技术的发展，加大技术研发的力度。除此之外，其它地方也在 加大对模具技术的研究力度，比如所很多科研机构和本科院校。 就目前来说，在我们国家汽车冲压技术的进展状况表现在下面这几方面。 （1） 覆盖件工艺和模具设计流程 汽车覆盖件由几大部分组成，其中包括动力部分、休息室、车的底部结构，还有 车的外部结构等零件。与其他冲压件互相比较的话，材料厚度明显不一样，汽车覆盖 件的比较小，但是汽车覆盖件的表面质量要求比较苛刻，结构也较为复杂。汽车覆盖 件的工艺和模具的产生过程可以总结为：寻找模具设计与工艺所需的资料，有关成品 是否能成形分析，做出一份工艺进行的方案，工序与顺序；为此，我们还需要建出一 个工序件模型，接下来便是预想一下有没有工艺缺陷和改进工艺方案。首先，把压边 力、坯料外形、冲模行程与在模具里面的工作型面等这些给确定下来，除此之外，要 学会选用正确的压力机、模具使用什么样的结构、写工艺卡、预评一下模具的可制造 性，怎么样来设计模具结构等等细节问题。由于覆盖件的工艺与模具设计都不简单， 都是比较复杂的，所以上面的过程是个循环往复的过程，还得需要持续的改进。 （2）多选择零部件企业制造底盘骨架件 零部件公司负责把底盘骨架造出来，然后送往负责的主厂。大型的零部件制造厂 都有数量可观的冲压线。除此之外，为了做出更好的产品和方便运输管理，零部件的 企业一般只做简单的工作，例如焊缝，向零件用油来漆一下或者喷盆涂涂，它们能够 向主厂送去部件。 （3） 精密冲压技术发展迅速 在全世界的钟表行业中，瑞士表是最有名的，因此精密的冲压技术首先在瑞士兴 起， 汽车行业的发展与它息息相关，在汽车的组装与制造都占有非常大的份量。以前 的模具跟现在的模具相比跟本不在一个等级上，现在模具做出的产品精度用以前的模 具是根本做不出来的。多工位连续模、精密冲压模具、精密塑胶模具等能做出很精密 的零件。国内的一些企业做多工位连续模的技术已经跟上国际的发展水平，做的非常 成熟，有一种厚度2-4mm的零件，要求的质量比较高，耐碰撞，组装起来要感觉稳定。 （4） 模具材料及表面处理技术 在整套模具的制造中，只需要在材料方面投入较少的成本，大概为百分之二十五 11 到百分之三十五，因此，为了使模具更耐用，选用质量好的模具钢和把表面处理非常 好的技术是很关键的。例如质量好的钢，使用电渣重熔的方法，能极大的提高钢的质 量，让它没有那么多杂质，如平均性、特别性，同等的方向性与致密度。除此之外， 钢能不能充分的发挥它的作用，热处理技术和便面处理技术是很重要的。从仅加进单 个元素向多个元素共进改变；从平常散开向其它离子渗进、离子加入等改进；这是模 具热处理的发展前景；在同个时间内，热处理的方式由以前定的空气热处理向无空气 热处理改进。 （5 5） 模具CAD/CAM技术的发展 在现在时代背景之下，计算机与机械制造等技术得到了空前的发展，因此，产生 了计算机绘图与建造(CAD/CAM)这一门新生技术，极大的方便了人们的工作。 CAD 作为一门新生技术，给社会带来了极大的改变，它改变了模具古老的生产方法， 是一种含金量非常高的科技，人们通过操作计算机软件可以带来更大的帮助，使工作 人员用它对成本的投入情况、产品质量、模具的构造、成形的方法、思路等不断完善， 极大的方便了人们的工作。在生产质量高的产品、减少生产本钱的投入、减少模具建 造及时间方面，CAD 是起非常明显的作用。 最近几年来，许多操作性能高强的软件和效率高集成制作装备的产生，能做出三 维模型的软件使人们工作很方便，因此以三维模型制造为根本的 CAD 技术正成为发展 的主流趋势，它能完成制作设计和组装的整个过程，能有效的仿拟出形成过程和做出 仿真的数控加工过程，使制作、设计的工作更方便，效率更好。 概括性来说，大多数情况下，在国外都是用多工位级进模来做中小型冲压件，而 且都能做的很快，汽车覆盖件比较大块，因此成线的生产方法比较适合它用。中国的 经济在发展，汽车行业也不断发展，在此影响之下，在国内，与汽车相关的模具行业 也在步步高升。 1.2.2 国外冲压模具技术与发展 国外的冲压模具技术进展概况如下 1.2.2.1 模具的标准化和专业化 现在的模具生产不像以前那么传统，它逐渐变得越来越专业化和标准化，这种改 变，前所未有。即使一套模具只能生产出一种类型的产品，产品的形状决定了凸凹模 的形状。但在整套模具内，很多部分的零件其实还是能用标准件的，例如上模板、下 模板、压边圈、凹模固定板、整个模架、导向用的装置等。由此可知，模具构造、还 有它的部位零件和模具的加工方法等都属于模具的标准化。模具标准化能带来很多好 处，使材料得到最大化利用，从而节省材料，工作量不用那么多，成本投入也相对较 少 。直到现在来说，在国外的大半数模具已实现标准化，要想模具进行专业化生产， 首先就得必须实现模具标准化。因为国外的模具标准化程度够高，所以它能在较短的 时间内生产，效率得到极大提高，专业化生产得到极大完善。 尽量把标准部件应用到生产中去。日本是个发达国家，因此它的模具行业发展也 不错，模具的标准件各类都有，互相互换的性能好，应用起来非常方便，除了少些特 12 别的部件，与模具有关的的大多数零件都有标准件，在厂家那里都可以买得到。要想 买到，它们的生产厂家会把用户所需要知道的各种信息都印在广告或者标签上，想买 的时候就会一览无余，找到自己想要的标准件，省去很多不必要的麻烦。 1.2.2.2 模具的制造工艺及加工设备 1）数控仿形锐床功能强大，仅通过自己就可以仿形加工或者数控加工，而且它还 有一个特别之处，那便是二者都结合起来，变成一个数控仿形加工。随着自动化技术 的发展，加工中心也可以很好的进行自动化，可以加工棋板上的孔，内腔，能很好的 达到精度要求。以前大多数都是用液压仿形 ，但这种情况现在发生了变化，现在大多 数都是用电气仿形。 2） 数控电火花成形加工：这种方式普遍得到通用，因为不管是小型精密模具， 亦或是大型模具，对它们二者来说，都是非常适用的。有一些型腔材料硬度高、切削 难大，还有一些型腔是比较复杂的，孔又非常小等，这种方法就是为它们而产生的。 就现在整体情况而言，火花成形正在以提高效率、尽可能的自动化、耗费少、智能化 的方向延伸。 3)数控电火花线切割加工:在以前的时候，线切割机床的规模大多数都是比较小， 现在规模越来越大。大多数的模具加工都用到它，应用可以说是非常广泛，这是它的 一种发展趋势，得益于它自己的优点。 4) 电解加工：电解加工在模具上来说并不陌生，一般这种机床的特点是，加工的 东西质量都不错，设备也是蛮不错的，还有一个特点，它不仅有电解液温控制装置， 还能很好的用废液离心分离装置来处理废弃的液体。 5） CNC 连续轨迹坐标脚加工：此磨床功能强大，加工圆孔效率好，很实用、方 便， 对于那些形状复杂的任何曲线凸模与凹模，它都可以进行加工，这是一种非常好 的设备，用它来做多工位级进模最合适不过了。 6）模具的光整加工：模具光整加工非常重要，在保证产品的质量与耐用性方面起 到非常大的作用。它的加工方法有好多种，不仅包括喷丸抛光、挤压街磨、超声抛光， 而且还包括电动抛光和电化学机械抛光。 1.2.2.3 软件环境 模具CAD / CAM:模具制造业飞速发展，为了适应它的需要，模具需要有精度非常 高、耐用性持久、成本很低、制造出来的时间短等特点。要实现以上这些特点，就必 须采用CAD技术，它能使模具制造的时间缩短，极大的提升了效率。除此之外，在模具 设计的过程中，还有许多其它软件是可以帮的上忙的，例如 AutoForm、PamStamp、DynaForrn、Indeed等，这些软件方便实用，能与CAD起到互补 的作用，从而使我们的工作更好的开展，这种应用新技术极大的提高了设计的效率。 13 2 冲模设计程序与步骤概述 2.1 冲件工艺性分析 1）对产品仔细了解一下，清楚冲压件的外形、大小、断面的质量好坏、怎样 装配等。 2）以冲压的生产数量为依据，努力把模具的结构、采用何种材料给确定下来。 3）了解给冲压件用的材料能否用来加工、是否符合要求等。要不要用到条料、 板料、卷料或者是边角废料。 4）依据厂内的装备以及冲压产品需要何种设备，再选用正确的压力机。 5）以厂内的条件设备为前提，为做模具设计做好准备。 6）熟悉模具标准件市场的供求与需求状况。 2.2 确定合理的冲压工艺方案 1）了解制作产品的工艺，把工序给制定下来，例如落料、弯曲、冲孔等。 2）计算工艺，把工序次数给定下来，例如：拉深次数。 3）要把工序组合给确定下来，这需要把冲压件的生产数量和厂内的各种条件 综合起来判断，比如：是选择使用连续冲压工序，亦或者是使用复合冲压工序。 4）在工序变形状况、大小的要求等基础上，制定好工序的排列顺序，例如： 是选择先弯曲后冲孔，或者还是选择先冲孔后弯曲。 图 2.2-1 如图 2.2-1 所示，该零件的材料为 08 钢，厚度为 t=0.9mm，有一圆形孔，其工艺 方案可以拟定如下： 第一个方案：落料拉延切边冲孔； 第二个方案：落料拉延冲孔切边； 第三个方案：落料拉延切边、冲孔。 14 把方案一与方案来进行仔细了解：如果是先切边后冲孔，那么就使模具变得更复 杂了，这要是在切边时，必须使坯料给定位好，所以要设计定位装置在模具上面，但 假如是先冲孔后切边，在切边的时候，在孔的帮助下可以对坯料进行定位，使模具变 得没有那么复杂，操作便捷，与此同时，也减少了模具的设计成本，因此，总体上来 说，第二个方案比第一个方案要好一些。 把第三个方案与第二个方案进行仔细了解：在第二个方案里面，就得要三套模具 才能制造出零件，而第三个方案只需要两套模具便可以了，降低了生产成本。因此第 三个方案相对于第二个方案来说比较好。 因此，选用第三个设计方案较好。 2.3 进行工艺计算 1）把毛坯尺寸给计算出来，正确的进行排样，而且做出排样图，计算出材料利用 率。 2）计算冲压力，冲压力不仅包括冲裁力、弯曲力、拉深力，它还包括卸料力、推 件力、压边力等，之后，便确定压力机。 3）查资料选用符合要求的压力机种类、规格。 4）把压力中心算出来，这样做的目的是防止减少模具的寿命。 5）不仅要确定出凸模、凹模的尺寸，还要确定出凸凹模固定板、压边圈等相关尺 寸，以及弹性元件的自由高度。 6）计算出凸凹模间隙，计算出凸凹模工作部分的尺寸。 7）此外，不仅需要确定压边圈、拉深的次数等，还必须要确定多种工序模具的尺 寸，还有半成品尺寸。 2.4 模具总体设计 2.4.1 设计模具的结构，把结构件的形式以及标准给确定下来。 1）成形工作零件与标准确定 例如说：凸凹模的结构是选择使用整体式、组合 式亦或者还是镶拼式的。 2）定位元件的选用 例如说：是选择使用定位板，或者是挡料销，亦或者是选 择使用导正销等等。在级进模方面呢，要想清楚要不要用挡料销、导正销以及定距凸 模。 3）卸料以及推件机构的确定 有两种方式来进行卸料，第一种是刚性卸料，第 二种是弹性卸料。固定卸料板是刚性卸料一般情况下都使用的结构，现在在大多数情 况之下都选择使用弹簧、橡皮等作为卸料元件。 15 4）把导向零件的类型与用的标准定下来 例如：要不要使用导向零件，运用什 么样的导向零件。在大多数情况下都是用一般情况下用滑动导柱导套导向和滚动导柱 导套。 2.4.2 模架种类及规格的确认 1）画出模具结构草图，与此之时，把模具闭合高度给计算出来，把整体模具的各 个尺寸确定好。 2.5 选择冲压设备 参考工具的整体状况及所做的冲压工序，在冲压加工的时候产生的变形力、变形 功和模具闭合高度以及轮毂尺寸等参数，来对压力机进行选择，在选择压力机的时候， 要首先满足以下要求： 1）压力机公称压力必须大于冲压力。 2）模具的闭合高度要处于压力机的最小闭合高度与压力机的最大闭合高度之间， 如果在一台压力机上装上几副模具的话，那么这几副模具就应该取相同的闭合高度。 3）一定要依据制件才能确定压力机的滑块行程，要能够成形出制件。为了在拉 深的时候，放料与取料都比较简单，它的行程一定要大于拉深高度的 2-2.5 倍。 4）假如想容易安装模具，想模具安装方便的话，模具下模座尺寸必须比压力机 工作台面尺寸小，大概每边小 50-70mm，而且制件、废料要能从台面上的孔掉下去。 2.6 模具图样设计 2.6.1 绘制模具总图 1）主视图 选取模具的工作位置，使用剖面画法。 2）俯视图 将模具的上模部分去掉，俯视图反映的是向下看的时候，可以看见 的下模部分，这是一种经常性的画法。 3）有些视图在需要的时候是要画出来的，比如说侧视图和局部视图等。 4）制件图 大多数情况都是画在图的右上角处，而且不仅要写上制件的质量、 规格，还要写上尺寸、公差等这些技术要求。有一些制件是由几副模具冲压出来的， 因此，不仅要把本工序的成品制件图画出来，还要画出工序的半成品图。 5）排样图 对于有些模具而言，排样图必须要画在制件图的下面。举些例子， 比如说：落料模、级进模和复合模。而且还要在图上标出一些必要的数值，例如料宽、 步距和搭边值。对于一些特别的排样图，比如说：复杂模具和多工位级进模具，一定 要在一张图样上把它们的排样图给绘制出来。 6）技术要求及说明 模具的冲压力、闭合高度、模具所选的设备型号等信息通 16 常情况下要在标题栏的上方写出来。 2.7 工艺流程设计 图 2.7.1 工艺流程图如上图所示： 第一道工序：拉延。运用单动拉延，凸模在下面，凹模在上面。 图 2.7.1 工序一 拉延 本设计主要完成第一道工序拉延模设计。 17 3 工艺计算及主要参数的确定 3.1 汽车覆盖件拉延件的设计 3.1.1 确定拉延件冲压的方向 汽车覆盖件一般情况下都不是平坦的，大多数情况下是由非常复杂的空间曲线组 成的，一个零件在成形的过程中，大多数情况下会伴随着拉深，胀形和弯曲等变形发 生，所以说，我们在对冲压方向进行确定的时，不仅要确保材料的极限变形程度一定 要大于最大变形区材料的变形量，防止把材料给拉坏，还要确保最小的变形材料不能 出现弹性畸变，以免出现回弹，起皱等不好的现象。所以说，为了确保材料可以在冲 压的时候均匀流动，防止冲压缺陷的产生，必须要在对模具进行设计之前，把最合适 的冲压方向给确定好。 在设计拉延件之前，首要任务是要确定拉延件的冲压方向。要想把其方向给确定， 需要满足下面这几点要求： 1.在拉延的过程中，一定要避免出现凸模接触不到的死角，凸模必须能非常顺利 的进到凹模里面，不仅如此，需要拉延的地方一定要保证在一次冲压过程中就把拉延 给成功完成。 2.在对毛坯进行拉延时，凸模跟毛坯互相接触的非常多，因此，必须防止出现点 接触状况，选择模具中心作为接触部位，这样子的目的是确保材料在成形的时候不会 四处跳动。 3.压料面主要起两个作用，第一个是确保毛坯能安稳的放置，第二个使各个部位 进料阻力能够达到均匀状态。要想进料阻力比较均衡的话，必须使拉延深度够均匀、 且拉入角要一致。 要是冲压方向和覆盖件在汽车上面的坐标一样的话，那么在模具上可以用汽车覆 盖件上面那些坐标值。相反的说，假如冲压方向和汽车覆盖件在汽车上面的坐标不一 样的话，在汽车覆盖件上面，那些点的坐标不能用，一定要经过转换运算，那样才可 以在模具上面使用。因此可知，假如冲压方向和汽车的坐标都一样的话，那会省去许 多麻烦，比较简便。 18 3.1.1-1 如上图 3.1.1-1 所示，箭头所表示的方向就是该拉延件的拉延方向 3.1.2 确定压料面 在汽车覆盖件拉深模里面，它的凹模型面由三大部分组成，第一部分是零件，第 二部分是压料面，第三部分是它们之间的工艺补充面。在把零件冲压方向给定下来之 后，要先把压料面给确定，之后才能确定工艺补充面。这样子比较有助于把材料的变 形空间给确定下来。压料面的形状对某些方面有重大影响，把周边材料向模腔内流动 进行很好的控制，确保拉深深度，均匀性等。 压料面的外形在汽车覆盖件拉延成形的过程中占有非常关键的作用，它是确保材 料在拉延的时候没有那么轻易损坏、开裂、而且能使它拉延比较顺利成形的重要条件。 在一般的情况下，在对压料面形状进行确定的时候，要从以下几个方面进行考虑： 1.压料面的表面尽最大可能平坦与光顺，要是可展的曲面的话，那就更好了，绝 不允许有在局部上有缺陷，更加不能允许有皱面的现象出现。 2.拉深内部任意一个断面的曲线长度至少要比压料面相应断面的曲线长度还要大。 3.压料面要最大限度的使成形的深度小一些而且各个部分深度要尽可能的相同， 尽最大可能的与零件截面形状接近。 4.如若覆盖件的最下面（即底部）存在反成形形状时，压料面至少要高于反成形 形状的最高点。 5.在任何方向压料面都不允许有非常大的侧向力产生。 6.压料面的外形要最大可能的使拉延的深度减少。如下图所示，在这三个图之中， （a）平压料面压料起来的作用是最好的，这是毫无疑问的，但为了能使拉延的深度更 低一些，一般情况下把压料面弄成有一些角度的倾斜角，像下面图中的（b）和（c） 展示的那样，它们的拉延深度相对来说要低于(a)的拉延深度。 19 （a） （b） （c） 覆盖件拉延模的压料面 7.要使凸模能对毛料产生显著的拉延效果。凸模形状大多数情况下要与压料面存 在几何关系，绝不能够有余的材料以产生皱纹这种情况发生。为了在拉延的时候，让 毛料一直处在紧的状态之中，而且安稳、慢慢地贴住凸模。压料面与凸模它们两个的 几何关系如下所示： ； ll 1 其中 压料面展开长度；1 l 凸模展开长度；l 凸模的表面夹角； 压料面的表面夹角。 3.1.3 判断能不能一次拉延成形 汽车覆盖件有一些比较明显的特征，例如：结构尺寸比较大、形状不简单、材料 比较薄而且精度的要求比较高，因此，大多数情况下，拉延成形的工序要求一次就能 够把它拉延成形。经过对零件分析一番之后，它的曲面不简单，比较复杂，且拉深的 20 程度还可以，不算太深，因此拉深的时候并不用多次，只用一次便可成形，另外，不 容易把它拉裂。 3.1.4 设计工艺补充部分 工艺补充面的形状和尺寸受很多种因素的影响，其中包括零件的形状，拉深深度， 还有坯料的张紧条件，以及切边空位和切边方式等，现在分别对它们进行叙述： 1.产品零件形状 假如产品零件形状相对来说是比较平坦，要想对整个零件进行充足的拉深，那么 就需要在零件周边加上拉深台，以至于能够达到一种胀形变形的目的。另外，拉深台 侧壁还起到切边定位作用。 2.切边位置 一般情况之下，大部分的产品零件都会有翻边的工序，在翻边展开之后，放在工 艺补充面内。当我们在对工艺补充面进行设计的时候，一定要思考到翻边展开形式还 有切边的预留空间。不仅如此，而且工艺补充面的形状必须要达到翻边的要求。这不 仅要求要提前清楚翻边的形状，还一定要清楚翻边线展开的长度，以至于把切边线的 位置给确定好。 3.拉深深度不仅要达到拉深深度的要求，还必须要使拉深深度分布的时候比较均 匀，确保凹模侧壁进料的阻力也是非常均衡的的。 在拉延时，汽车覆盖件的条件一定要好。第一，我们必须要把零件上的孔（普通/ 异型孔）给补充好， 在零件上有缺口的地方，要缝补起来成为一个封闭面，假如没有 凸缘的话，我们便给它添加压料面，这样子有助于拉延顺利；假如有凸缘的的话，我 们便让它变为平顺光滑，直接用它作为压料面。为了让拉延顺利进行，增加的这些部 分全都是为工艺补充部分而进行设计的。在拉延工序里面，一定不能缺少工艺补充的 部分，但在拉延完成之后，必须要把它们切除下来，因此，材料利用率很低。为了节 约资源，把材料利用率给提升上来，当我们在工艺补充部分设计时，尽最大的限度把 工艺补充部分给减少。 在工艺补充方面的设计，我们要考虑周到，不能仅是想到拉延工艺和压料面，还 要考虑到翻边和修边的工序的要求（比如：修边方向的时候尽最大能力选用垂直修边） 。一般情况下选用的修边方式有下面这几种： 21 工艺补充之后的拉延件如下图 3.1.4-1 所示： 图 3.1.4-1 3.1.5 拉延筋设计 一、设拉延筋的需要性 在对汽车覆盖件进行拉延成形时，为了使进料阻力得到改变，以及改变进料速度 22 （效果是让进料比较均匀、避免它起皱纹），因此，必须要设置与拉延筋互相匹配的 轮廓线在压料面上面，假如不设计拉延筋，制件会受到拉延力比较大，或者可能是受 力不够均匀等因素所影响，以至于拉延成形比较坎坷，不会顺利进行，例如：会有拉 裂了或者是拉延深度达不到要求等一系列现象发生，因此，拉延工序里面，拉延筋的 设计具有举足轻重的作用。设置拉延筋有以下几方面的作用： (1)使各个局部区域的进料所产生的阻力增大，这样子就会使制件的进料阻力处于 均匀状态； (2)使制件的内应力得到增加，以至于可以使汽车覆盖件的刚性得到增强； (3)减弱切向的压应力、增加径向的拉应力，这样子做可以