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汽车覆盖件模具设计毕业论文1. 汽车覆盖件模具结构基本组成 汽车覆盖件模具有很多种，但就其所实现的功能而言一般可分为成形模、刀口模和成形刀口复合模。而现生产中为了能让制造者对模具的功能能一目了然，对模具的命名也采用了功能说明法。如：拉延模、修边冲孔模、翻边整形模、斜楔翻边冲孔整形模等。然而，对于如果按模具实现的功能来对覆盖件模具结构进行划分，既不利于设计者对各结构建立清晰的概念，也不利于覆盖件模具的模块化设计。因此我们将覆盖件模具的结构分为两大部分：工作部分和非工作部分（通用部分）。工作部分是指按照覆盖件冲压工艺要求，在模具上直接用于实现的产品冲压的部分。工作部分与产品和冲压工艺息息相关，对模具设计师来讲很多地方是不能更改的，对这部分结构的设计要求在满足产品和冲压工艺的前提下尽可能的提高模具的强度、寿命、设计合理性和良好的操作性。非工作部分虽然不直接参与冲压产品，但往往是起到保证冲压精度、冲压连续性、冲压安全性及可操作性的重要作用。覆盖件模具虽然只是一种工具，但它自身的特点决定了覆盖件模具结构设计是一种产品性很强的设计，它要求设计者除了保证其应有功能的实现外，还要充分考虑人机工程学，设计出操作舒适、安全的覆盖件模具。因此，抛开冲压工艺设计水平，覆盖件模具非工作部分结构的设计是衡量一副模具设计好坏的标准。2. 通用部分结构设计 21 导向部分 导向结构在汽车覆盖件模具中主要用于三个地方：上下模之间、位于上模或下模的活动部件与底板或固定部件之间（如修边或翻边模的压料板）、斜楔的滑块和底板或固定部件之间。由于斜楔的设计已经模块化，所以本节导向结构的设计主要针对上下模之间和活动部件的导向，斜楔模中滑块的导向请见3.5节斜楔模。 211导向结构的种类及导向特点 模具上的导向通常有两大类导向结构：导柱导向和导板导向。1导柱导向 导柱导向顾名思义是采用圆柱体导向，它的特点是加工容易，导向精度高，一般在0.02-0.04mm，用于刀口模的导向。按导套润滑方式可分为普通钢导套和自润滑导套（基体一般为铜），出于制造成本考虑一般采用普通钢导套，而按导柱导套的固定方式一般可将其分为以下三种类型： 配入式 如图20.6-1所示，导柱、导套与上下底板导柱、导套 孔之间为过盈配合（H7/p6），以便克服导向零件之间的摩 擦力，防止导柱导套在导向过程中被拔出，由于其装配及 拆卸不便，一般用于中小模具。 图20.6-1 装配式如图20.6-2所示，导柱、导套与上下底板导柱、导套孔之间为H7/m6配合，导向零件依靠压板固定，其拆卸方便，但钳工装配麻烦，且浪费材料，常用于大中型模具。压板 图 20.6-2 侧面固定式如图20.6-3所示，导柱、导套与上下底板导柱、导套孔之间为H7/n6配合，导柱依靠侧面紧钉螺丝，导套通过正面紧钉螺丝固定，其装配拆卸均很方便，精度由机加工保证，且节省材料，常用于大中型模具。紧钉螺丝 图 20.6-3 2导板导向 导板导向顾名思义是采用长方体三面导向，它的特点是装 配简单，磨损后易于修补，且能承受侧向力但导向精度低，一般在0.06-0.08mm，用于成形模的导向。按导板的不同类型一般可将其分为以下两种类型： 整体配入式 如图20.6-4所示，导板为一块整体，与底板安装槽之 间为H7/h7配合，其拆卸方便，但钳工装配麻烦，精度不 易保证，且导向距离小，强度刚性都不好，承受侧向力的 能力差，一般用于中型模具。 图 20.6-4 镶块靠背式 如图20.6-5所示，导板为镶拼式，用螺钉紧固在底板 铸出的安装台上（俗称导向腿），其装配拆卸方便，精度依 靠机加工保证，导向距离可以很大，自身强度刚性好，承 受侧向力的能力强，一般用于大中型模具。b)a) 图 20.6-5采用镶块式导板时按照使用的个数可分为单面导板导 向（见图 20.6-5 a），双面导板导向（见图 20.6-5 b）， 按照镶块式导板的润滑型式还分为普通钢导板（如图 20.6-6 a）所示导向面开有油槽，靠加外来润滑剂润滑） 和自润滑导板（如图 20.6-6 b）所示导向面上装有石墨， 可以自动润滑），而自润滑导板按基体材料的不同又分为铜 基自润导板，铸铁基自润导板两种。石墨（均布）油槽b)a） 图 20.6-6 现生产证明，当两个导向滑动面，一面材质硬一面材 质软时，导向零件的磨损最小。所以出于磨损和成本考虑 设计汽车覆盖件模具时，一般采用单面导向，导板采用铸 铁基自润导板。如用户要求也可采用双面导向，一面用普 通钢导板，另一面用铜基自润导板。212导向结构的设计规范 导向零件的尺寸已经标准化，因此对于模具设计人员来说，不需要设计导向零件的尺寸，只需要掌握对不同的模具，应该如何选取其导向型式，如何在导向零件标准的不同系列尺寸中进行选择，以及相关的导向原则即可。对不同的标准，导向零件的尺寸会不同，但以上的原则是一样的。1 导向型式及尺寸的选取 汽车覆盖件模具工作部件（如压料板）的导向除特殊情况外（受制件形状限制没有布导板的位置或压合类导向精度要求高的模具）一般采用导板导向，而上下模之间的导向则是由以上两种导向型式组合而成，即导板导向、导柱导向、导板导柱导向。下面主要介绍模具上下模之间导向型式尺寸的选取。 导向型式的选取 使用2根导柱导向时，导柱直径的选取模具长度L模具宽度W料厚=1.2 使用4根导柱导向时，导柱直径的选取模具长度L模具宽度W 使用整体配入式导板导向时，导板宽度的选取见 图20.6-7：A尺寸 B尺寸600 增加数量 图 20.6-7 使用镶块靠背式导板导向时，导板相关尺寸的设计见图 20.6-8: 上平面图下平面图 图 20.6-82 导向结构设计的一般原则 导柱导向结构尺寸的设计要注意： a. 保证在工作部分接触零件时，即整个模具开始工作时，导向零件导向面之间最少要有1015mm的接触（不计导向圆角）。简言之，要先导向后工作，以确保模具有良好的工作状态，保证冲压精度和稳定性。如图20.6-9所示。b. 导柱导向时导柱导套配入孔中心距边尺寸最小要 等于导套的配入直径。如图20.6-9所示。尺寸=D下死点工作部分初接触初导向尺寸（不计导向圆角）=10-15图 20.6-9 导板导向结构尺寸的设计要注意（图20.6-10）： a. 保证无论在模具行程的上死点还是下死点，实际导 向面最少要占整个导向面的1/2,最好是2/3以上。b. 导板应镶拼在易于钻孔的一侧，当两侧都封闭时， 要留有可共手钻操作的300mm以上的空间。c. 配入式导板一面要设计挂台，以抵消导向面的摩擦 力，防止导板固定螺钉受较大的剪应力。挂台一般 设计在工作时起作用的一侧，如图20.6-10所示， 当压料板接触制件开始压料时导板所受的摩擦力 向下，因此挂台设计在导板下方。d. 为方便导板的磨配及检查，对于如图20.6-10所示 的四周封闭的导板，要在底板相应出设计观察孔， 观察孔可以是园孔也可以是长方孔，观察孔铸出不 加工，所以其尺寸应以能铸出为准，一般最小的地该尺寸保证露出导滑面 方不能小于40mm。观察孔下死点钻孔方向，该方向上无遮挡1/2-2/3的导滑面自由状态位置 图 20.6-10 如果是选用的导板加导柱的导向型式，则导向的顺序一定是先导板导向，然后导柱才开始导向。如图20.6-11所示。保证导板面高于导柱 图 20.6-11 上下模的导向结构尺寸不能设计成完全对称一致，要在模具宽度方向的尺寸上进行防反设计。以保证合模时不会出现合反的错误而导致模具的损坏，尤其对于对称的零件。a. 当用导柱导向结构时防反设计如图20.6-12所示。或取消b）中右下角的导柱，采用3个导柱。b)a) 图20.6-12b. 当采用导板导向或导板导柱导向结构时，用导板防反，其设计如图20.6-13所示。 图 20.6-13 22 限位部分 限位顾名思义就是对有相对运动的零部件或活动部件的运动范围进行必要的限制，以保证模具能正常安全的工作。对于覆盖件模具而言，其上的限位结构与导向结构一样主要用于三个地方：上下模之间、位于上模或下模的活动部件与底板或固定部件之间（如修边或翻边模的压料板）、斜楔的滑块和底板或固定部件之间。同样，我们在这里只介绍前两处限位结构的设计，斜楔模中滑块的限位请见3.5节斜楔模。221上下模之间的限位结构设计1 限位结构型式特点及用途 工作限位结构 a) 刚性限位结构行程限制器 行程限制器是用来防止模具的工作行程过大的限位装置。覆盖件模具上下模之间的工作行程是靠调节压力机的行程来实现的，但是压力机的行程往往不能精确控制，其控制程度取决于设备状态。而工作行程一旦过大则会压损坏模具，甚至压力设备，所以汽车覆盖件模具无论大小都设计有行程限制器。汽车覆盖件模具上使用的刚性限位结构主要有两种： 一种用于中小模具，有两种型式，如图20.6-14所示紧钉螺钉a)b) 图20.6-14a)结构为一个带螺纹的圆柱体，其安装拆卸方便，但占用模具空间，b）结构为一个可以套在导柱上的园环，为防止丢失用紧钉螺钉卡在导柱上。其加工方便，最大的优点时节省模具空间。 一种用于大中型覆盖件模具，如图20.6-15所示固定螺钉GB70行程限制器 图 20.6-15（模具处于下死点）b) 弹性限位结构缓冲器初始接触位置下死点缓冲器是利用聚氨酯的弹性吸收压床滑块运动能量，其缓冲作用大于限位，主要用于减少震动和噪音。往往与刚性行程限制器一起用于大型覆盖件模具。其一般结构如图20.6-16所示。固定螺钉GB70定心器焊接防护罩聚氨酯 图 20.6-16 非工作限位结构 a) 存放用限位结构存放限制器存放限制器主要用于模具存放时，为避免模具内的弹性元件由于上模的重量而受压长期不能处于自由状态，从而导致失效，减少其寿命。为节约模具空间，存放限制器往往与行程限制器作为合件设计。其结构如图20.6-17所示。工作高度行程限制器存放限制器 图 20.6-17 （模具处于闭合存放状态） b) 运输用限位结构连接板连接板是为了使模具在运往用户处的长途运输过程中，不会因为模具上下模出现相对运动而导致模具损坏。其结构如图20.6-18所示。连接板的长度固定螺钉GB70连接板 图 20.6-182 限位结构型式的选取原则及限位尺寸设计与导向结构相同，限位零件的尺寸也已经标准化，而不需要设计人员设计，因此对于限位部分应掌握以下原则： 对于100T以下的模具，由于是摸柄安装，其存放时模具上不会再堆放其他模具，因此不需要存放限制器，此时应根据模具空间情况选取图20.6-14 a),b)所示的行程限制器。a) 型式一般视模具空间的大小设计12个。b) 型式则应与导柱的数量一致。 对于用压板槽安装的大中型模具，一般将图20.6-15和图20.6-17所示的行程限制器和存放限制器联合使用，并用标准的联合件将二者连接起来（见图20.6-17）。我们称之为限制器合件。 当模具长度1000mm时，应在模具左右两侧均布设计四个限制器合件。 缓冲器和连接板都应设计四个均布于模具四角。连接板的长度要按模具存放时的状态设计，即要考虑存放限制器的工作高度（见图20.6-18）。 行程限制器与模具上模的距离有0mm和1mm两种，对于成形类整形类上下模有墩死时该值取0mm，修边类模具该值取1mm。 存放限制器的工作高度（见图20.6-17）要大于模具中活动部件的行程，即要保证模具存放时弹性元件仅受预压。 222活动部件的限位结构设计1 限位结构型式及特点 限位螺钉 a) 普通限位螺钉 如图20.6-19所示，普通限位螺钉实际上就是一个带台阶的螺钉，其结构简单，装配拆卸方便，但承受的载荷小，易松动，安全性差。普通限位螺钉 图20.6-19 b) 套筒式限位螺钉 如图20.6-20所示，套筒式限位螺钉由普通内六角螺钉、套管、垫圈、弹簧垫圈组成，与同规格的普通限位螺钉相比承受的载荷大，弹簧垫圈可以起到防松作用，安全性好，但装配拆卸较之麻烦。垫圈套管弹簧垫圈GB93内六角螺钉GB70 图 20.6-20 侧销 锁片 如图20.6-21所示，侧销合件由侧销、锁片和固定锁片用的普通内六角螺钉组成，其与限位螺钉相比能承受的更大载荷，锁片起防松作用，安全性好，且在装配修模时还可以用侧销将活动部件固定到模具在上死点时的状态，但其加工复杂，加工精通要求高，装配拆卸也比较麻烦。行程装配修模时用的锁片卡槽装配修模时用的侧销插孔侧销本体内六角螺钉GB70 图 20.6-212 限位结构型式的选取原则及相关尺寸设计限位螺钉和侧销在覆盖件模具中也属于标准件，因此设计人员只需掌握以下选取原则： 普通限位螺钉由于承受的载荷小，安全性差，因此一般只用于中小模具，对于大型覆盖件模具往往只有当要限位的活动部件在下模时才准许考虑使用普通限位螺钉（如单动拉延模的压料圈）。 套筒式限位螺钉和侧销则被用于大型模具尤其时要限位的活动部件在上模时，当模具有足够的空间时，应首选侧销。 无论何种模具标准，其限位螺钉和侧销的标准中都包含该零件不同尺寸时的最大载荷，设计人员只需要计算出活动部件的重量，保证重量小于选用的限位零件允许的许用载荷即可。 为了使的模具受力平衡，只要有位置，就应该设计四个数量的限位螺钉或侧销。 与限位螺钉和侧销设计相关的铸件尺寸设计原则，请见2.10 铸件结构设计。 23 安全部分冲压作业由于其枯燥单调、重复性的特点是一项危险性很大的工作，总的来说冲压事故的发生主要以下两个原因：1 操作者的疏忽大意。2 模具结构缺陷或安全性不好。因此，作为一名合格的模具设计人员，一定要在设计时做到充分考虑第第1点，绝对杜绝第2点。覆盖件模具中的常用安全部分就是针对以上两点而产生的。231模具安全设计的三大原则对于覆盖件模具，模具安全部分的设计有三大原则：1 安全第一原则 即安全性是第一位的，任何时候都要把安全性放在减少冲压工序数、降低模具制造成本之前。2 双重安全原则即模具设计时要充分考虑操作失误和出现不可预测事件的可能性，在安全结构的设计上要做到既要保证模具在正常情况下的安全，还要保证模具在误操作和出现不可预测事件时的安全。3 最大安全原则即在模具设计时要努力保证被设计的模具能完全杜绝事故 的发生。232安全结构种类及其用途覆盖件模具中常见的安全结构有以下几种：1 安全区如图20.6-22所示，分别在模具上下底板四个角处设计四个正方形平台，其作用时当模具在压床上修模时，在此处放置四个支持柱，从而防止压床滑块结构出现故障自动下行，导致事故。 BL模具下死点时安全区高度HA向A向上平面图下平面图安全区（WxW） 图 20.6-22安全区的大小一般有两种，可根据模具的单边长度L和单边宽度B之和来设计： LB2500 ，时WxW150x150，H150;2 防护板 如图20.6-23所示，对于外露的活动部件，我们采用23mm的钢板做成防护板，安装在模具上，既避免操作者的手误入活动部件和固定部件间的间隙处而压伤，也防止杂物掉入，未被发现，而导致模具损坏或造成事故。防护板典型的使用例子是用于防护单动拉延模的压料圈。 其设计原则见图20.6-23，防护板的高度应在保证不影响模具工作，即不超过活动部件的工作面的情况下保证 h1015mmh活动部件行程初始位置固定部件螺钉紧固防护板 图 20.6-233 弹性元件的安全如图20.6-24所示，对于外露的弹性元件如弹簧，为防止其由于加工或装配的不好而在工作中飞出伤人，弹簧孔的深度H应如a）所示大于弹簧长度的1/2,最好可以达到2/3，而不能满足时应如图b）所示设计弹簧定位销，以保证安全。弹簧定位销Hb)a) 图 20.6-244 活动部件的安全用于活动部件的安全零件与活动部件上的限位零件结构基本一致。其选用原则一般是与限位部件保持一致，即限位部件选用什么类型，安全零件就选用什么类型，当模具空间不够时可以采用侧销限位套筒式安全螺钉。一般一套覆盖件模具设计两个安全零件就够了，因为限位螺钉全部失效的可能性几乎为零。 安全螺钉其实质上就是限位螺钉，其结构参见图20.6-19及图20.6-20。当覆盖件模具上的活动部件的限位结构采用了限位螺钉时，我们也同时按限位螺钉的尺寸设计两个安全螺钉，唯一不同的是安全螺钉的长度应该比限位螺钉长1015mm，这1015mm被称为安全量，其保证模具正常工作时安全螺钉不起作用，而一旦限位螺钉断裂或由于其他外来原因限位螺钉不能承受活动部件的重量或冲击载荷时，安全螺钉则发挥作用，防止出现冲压事故。 安全侧销如图20.6-25所示，其结构与限位侧销基本相同，不同处是安全侧销在装配修模时不起固定活动部件的作用，因此其侧销本体比限位侧销本体短，相应的铸件上也不用开固定用侧销插孔，与安全螺钉一样安全侧销相对于限位侧销控制行程要加安全量1015mm活动部件行程1015MM 图 20.6-25 24 安装部分覆盖件模具的安装部分包括两个方面：整个模具的安装、模具零件的安装（包括工作零件和非工作零件）。241模具的安装模具的安装是指模具与使用设备之间的连接方式及尺寸，根据使用设备的不同有以下两种安装方式1。曲柄压力机上模具的安装曲柄压力机设备吨位较小，其上安装的都是小模具，如图20.6-26所示，上模采用摸柄安装，摸柄是标准件，其选用按模具安装设备滑块上的摸柄孔径选取，滑块上除摸柄孔外还有安装螺钉孔，如果模具上模过大超出滑块或过重，则此时出于安全性考虑，除采用摸柄安装外，还要使用安装螺钉连接上模和滑块。其相关尺寸见下表。 下模采用压板安装，模具上只需搭压板的位置即可。但要注意式是，曲柄压力机的下垫板一般都有气垫孔，为保证模具的强度，模具的下底板应该足够大，使得模具导向零件未与气垫孔以外。下垫板压板安装螺钉滑块边界摸柄气垫孔压床滑块 图 20.6-262。立柱式压力机上模具的安装立柱式压力机上下模的安装方式是一样的，都是通过模具上的压板台和带垫片的T型螺钉将模具的上下模连接在滑块和下垫板的压板槽上。其安装型式如图 20.6-27所示：压边槽压板台压床工作台模具底板垫片T型螺钉螺母 图 20.6-27覆盖件模具上压板台的设计要遵循以下原则： 压板台的尺寸是根据压床上压板槽来设计的，其关系见 图20.6-28 图 20.6-28其中，考虑到模具上需要留有扳手活动空间，尺寸F=100,如果模具采用图中双点划线的结构时，考虑安装用T型螺钉的长 度，尺寸H=120mm。 覆盖件模具的压板台应以模具中心对称均匀布置，其个数可参照以下原则：242模具零件的安装对于覆盖件模具，无论时工作零件还是非工作零件，其与底板之间或相互之间都是用GB70内六角螺钉和GB120带螺纹的圆柱销连接和定位的。为减少库存，螺钉优先选用选M8、M10、M12。销钉优先选用直径8、10、12。螺钉销钉的位置尺寸和安装尺寸的设计要遵循以下原则：1 强度原则如图20.6-29，所示螺钉和销钉的位置要保证孔与边、孔与孔及孔与刃口的壁厚，防止零件在淬火或工作过程中开裂。销钉孔螺钉孔非工作边工作刃口 图 20.6-292 两销定位原则。在覆盖件模具设计中，当一个零件要被精确安装，六个自由度均要被限制时，一般采用一定数量的螺钉两个销钉即可考虑加工精度，而为了达到良好的定位效果，两个销钉的距离应尽量的远。3 对于非工作零件上的螺钉孔和销钉孔的位置，在符合前两个原则的前提下均布即可。4 对于工作零件上的螺钉孔和销钉孔的位置，为防止销钉受剪应力作用，螺钉孔应该靠工作刃口布置，而销钉孔的位置应远离刃口。（参见图20.6-29）5 相关尺寸原则如图20.6-30所示，如果螺纹孔M钻在钢件上，则hM,如果螺纹孔M钻在铸铁上时，则h1.5M。销钉的配合深度要保证L2s。如果被固定的零件高度很高时，为保证钻铰后销钉孔有良好的垂直度，此时应采用图中双点划线所示的销钉结构，即要求钳工在钻完销孔的底孔后用钻螺钉孔的台阶钻扩以下销钉孔，以减小铰孔深度，保证垂直度。铰孔深度要保证L12s。螺钉过孔尺寸见表。 图 20.6-30 25 起重部分同安装部分一样，覆盖件模具的起重部分也包括两个方面：整个模具的起重、模具超重零件的起重。251模具的起重1常用的起重结构及其特点覆盖件模具的起重根据模具的大小有三种起重结构： 起重孔起重孔是指在模具的上下底板的侧面分别钻出四个孔，在模具运输和安装过程中用天车上带的十字吊棒来实现模具的起吊，其主要用于中小模具，安全性较差。其结构和尺寸如图20.6-31所示。 图 20.6-31 起重棒 起重棒按照其与模具底板的连接方式又分为以下三种：a）拧入式起重棒其结构尺寸及可吊重量参见QM1505QM1507。b）紧固式起重棒其结构尺寸及可吊重量参见QM1508QM1511。c）铸入式起重棒其结构尺寸及可吊重量参见QM1501。 吊耳 吊耳按照其与模具底板的连接方式又分为以下两种： a) 小型紧固式吊耳其结构尺寸及可吊重量参见QM1512。 b）大型一体式吊耳其结构尺寸及可吊重量参见QM1504。2模具起重结构的一般设计原则 尽管育以上许多中起重结构，但在覆盖件模具中主要使用的只有三种：a） 起重孔；用于小型模具。b） 铸入式起重棒；用于中型模具，如长度在1600mm以内的模具。c） 大型一体式吊耳；用于大型模具，如长度在1600mm以上的模具。 对于具体的一套模具，起重结构选定后，其具体尺寸的选择要以可吊重量大于模具总重量为原则，可吊重量应该按两个起吊零件计算，以保证模具在翻转时的安全。 对于封闭在模具里面的大型零铸件如修边、翻边模的上压料板；双动拉延模分体式的凸模等，没有位置设计入式起重棒时，应利用铸件的减轻孔作为起吊孔。 对于细长类模具，即当模具长宽比L/B=2.5时， 起重零件应布置在模具宽度方向上，同时考虑到模具的翻转在模具长度方向上仍布置四个起重零件，如图20.6-32所示。用于日常模具起重仅用于模具翻转 图 20.6-32252模具中超重零件的起重当模具零件净重超过15KG时，出于生产和安全需要，该零件上必须设计起重螺孔，其规格按零件大小可设计为M8、M10、M12、M16和M20。同一套模具上的超重零件的起重螺钉尺寸应尽量设计成一致。 26 进出料部分覆盖件模具的进出料部分是体现模具可操作性好坏的一个重要方面，也在一定程度上反映了覆盖件模具设计具有产品性、使用性。覆盖件模具的进出料机构主要是使用带滚轮的托架，如图20.6-33所示，以减轻工人的劳动强度。图 20.6-33覆盖件模具的进出料具体结构尺寸请参见QM5101QM5113。其选用的原则是对于汽车内部结构件和内板件，可以采用钢制滚轮架，而对于汽车外表件或表面由要求的零件，一定要采用聚氨酯或耐油橡胶为滚轮的进出料架。 27 顶件装置同进出料部分一样，覆盖件模具的顶出装置也是体现模具可操作性好坏、反映模具设计产品性的一个重要方面。根据顶件装置运动源的不同，常用的覆盖件模具顶件装置有两类：弹性顶件装置、气动顶件装置。顶件装置的作用主要有两个：1 当板料成形后由于其贴模性或回弹，使得零件不易取出，此时应考虑采用弹性顶件装置。2 当零件较大，直接从模具型腔中取出困难时，此时应考虑采用气动顶件装置。271弹性顶件装置其结构型式一般根据零件的不同而不同，设计时要考虑整个装置的导向和限位，图20.6-34所示为车门门锁处沿周内缘翻边时采用的弹性顶件装置结构示意图。 图 20.6-34272气动顶件装置气动顶件装置是覆盖件模具中经常使用的结构，其零件的结构和尺寸已经标准化，请参见QM5424QM5458。 28 弹性元件弹性元件的作用是不仅给模具的活动部件提供运动的动力来源，并且要提供强大的压料力。目前覆盖件模具上常用的弹性元件有以下三种。281 扁钢丝弹簧1 扁钢丝弹簧的优缺点扁钢丝弹簧有以下优点：a）较之于圆钢丝弹簧在相同的空间下载荷能力大，在 相同的体积内变形量更大b）耐用性好，承受交变载荷的能力强，可靠性高扁钢丝弹簧有以下缺点是成本较高。2 橡胶弹簧的结构尺寸参见QM7111QM7114282橡胶弹簧1 橡胶弹簧的优缺点橡胶弹簧有以下优点：a） 形状受限制，各个方向的刚度可以不同b） 弹性模量较小，可以得到较大的弹簧变形，容易实现非线性特性的要求c） 具有较高的内阻，可以吸收冲击和高频振动的能量，隔音效果良好d） 能承受多向载荷，因而可以使结构简化e） 安装和拆卸方便，不需要润滑，便于维护和保养橡胶弹簧也有以下缺点：a） 耐高温、低温和耐油性比钢制弹簧差b) 形状比较简单，由于材质不是纯弹性体，属于粘弹性材料，其力学特性比较复杂，因而要精确计算其弹性特性是很困难的，这也是其设计弹力与实际应用弹了误差较大的原因正是由于以上缺点，橡胶弹簧在模具上使用时，经常出现碎裂、发粘、弹力不足或“涨死”等故障，从而限制了其应用。2 橡胶弹簧的结构尺寸参见QM7301QM7308283 氮气缸1氮气缸的原理氮气弹簧是近些年来应用在覆盖件模具设计和制造当中的先进的弹性元件将高压氮气密封在压力容器内,通过高压氮气的压缩和膨胀得到一定的压力。其结构如图20.6-35所示,通过充气口在缸体内充1015MPa 的高压氮气,当向下压柱塞时,被压缩的氮气就会对柱塞产生一个反作用力,这就是弹压力。高压气体通过一次压缩和膨胀就完成一个工作循环。图 20.6-35 2氮气弹簧的特点及与其他弹性元件的比较在传统的模具设计当中一般都采用弹簧和橡胶作为弹性元件来进行压料和顶出件的。但是弹簧和橡胶都存在以下缺点,即压缩量少,初始压力小,压力随着压缩量的增加而急剧加大。在通常的落料、压弯、拉深模设计制造时,理论上都需要较大而稳定的初始压力以满足退料、压料及压边的需求。若初始压力不足,则会造成落料时零件和废料不能从凹模与凸模中退出; 压弯时材料发生偏移;拉深成形时材料流动过快造成零件起皱。若用压床自带的气垫虽可以解决以上问题,但是必须配备专门的空压站,而且对模具的顶杆孔加工精度要求较高,装模时也极为不便。但是若采用氮气弹簧则可以取得很好的效果,由于是通过高压氮气压缩与膨胀时产生压力,因此其工作性能与压力机气垫相仿,且由于其固定在模具内部,所以在装卸模具时非常方便。图20.6-36所示为模具上常用的弹性元件工作时的压力曲线图。从图中可以看出,氮气弹簧与气垫的图线相似,均有较大的初始压力,且随着压缩量的增加压力增加比较平缓。弹簧初始压力为零,倔强系数恒定,橡胶初始压力为零,压力随压缩量增加而急剧上升,这说明橡胶在压缩到一定程度后很难再变形。在使用过程中,由于弹簧与橡胶的压缩量仅能在20 %30 %之间,这样在需要较大行程的模具当中,其原始长度将增加,导致模具闭合高度加大,且在受到侧向力时,弹簧与橡胶均容易失稳。而氮气弹簧不仅寿命长,行程大(一般可达50100 万次,行程在20300mm之间) 且安装使用可靠,因此在模具当中应用,可有效地降低闭合高度(氮气弹簧的压缩量在50 %60 %) ,且由于单个压力较大,因此在模具空间狭小的地方更加适用。图 20.6-36 29 定位部分覆盖件模具的定位部分主要有两大类：1 整个模具在压床上的定位；2 上道序的工序件在本工序模具中的定位由于第二类定位与工序内容有关，即不同类型的模具中制件的定位方式不同，因此这里主要介绍第一类通用的模具定位结构，第二类将在典型模具结构设计中介绍。覆盖件模具相对与压床的定位部分现生产中又称为快速定位结构，主要就是因为有了定位部分，可以大大减少装模和换模时间，提高了冲压效率。因此，快速定位结构已经成了覆盖件模具上必须设计的通用结构。其按照模具与压床工作台之间定位的方式的不同，分为以下两类。 291 利用压床托杆定位的快速定位结构典型结构尺寸如图20.6-37所示,L、B为压床托杆孔位置。 图 20.6-37 292 利用压床键槽定位的快速定位结构典型结构尺寸如图20.6-38所示:键槽宽度按压床规格 图20.6-38 210 铸件结构设计 2101铸件结构设计的重要性大中型覆盖件模具的上下底板、工作部分以及压料板都是采用的铸件，既减轻了模具重量减少了加工量，又可以获得良好的刚性，因此铸件结构是覆盖件模具中最重要的结构。对覆盖件模具结构设计而言，铸件结构设计的是否合理是整个模具设计成败的关键。 2102铸件结构设计的基本原则覆盖件模具的结构设计要充分考虑铸造工艺和后序机加工工艺，设计出的铸件要有良好的工艺性和合理性。1铸件筋的设计准则 筋的厚度及间隔尺寸为保证铸件的强度和铸造工艺性，铸件的筋的厚度及间隔尺寸要满足图20.6-39。510x45度A或B8T12TA x B = 25mmH max = 3A或3BH 3A或3B时侧面需开孔L 图 20.6-39 筋的平面布置应避免斜交叉易产生铸造缺陷合理不合理 图 20.6-40 非直角不可避免时，应加一定的圆角。 图 20.6-41 筋厚要尽量均等合理不合理 图 20.6-42 当不同厚度筋不可避免时，其交叉时应增大相接面。增大相接面，合理不合理，易产生铸造缺陷 图 20.6-43 为使模具外观好看，应多采用侧面挖空，其尺寸要求见图20.6-44。注：当深度B超过上表的值时，则要在筋上开铸造孔，D=80 A和B的尺寸关系 图 20.6-442铸件铸造孔的设计准则为满足模具上出水、气路、传线及减重美观等要求，模具的筋上往往大量的设计铸造孔，其分布和尺寸要求如下。 铸造通孔尺寸要求D = T 时为理想值，当无法做到时应按下表设计 图 20.6-45 铸造盲孔尺寸要求D = H 时为理想值，当无法做到时应按下表设计 图 20.6-46 铸造孔的用途a）作为减重孔（可以兼做起重孔）为降低材料费用，在可能的情况下，筋全部要设计减轻孔，如铸件强度不足时，应慎重对待。图 20.6-47b）作为铸造排屑孔（兼做底面观测孔）图 20.6-48c）导板观测孔50 = L = L1 + 2045 = 40,L = 40 图 20.6-64 铸件设计要充分考虑清砂，避免清砂死角。（如图20.6-65至图20.6-69所示）无法清砂开清砂孔 图 20.6-65 图 20.6-66（同上） 图 20.6-67（同上） 图 20.6-68（改结构） 图 20.6-68（改结构） 要考虑填砂后，砂型是否存在局部过弱的情况，如果存在，要在结构上采取措施（参见图20.6-61），避免浇铸时冲坏型芯。 尺寸设计上要充分考虑加工余量，避免实型在贴了加工余量后出现局部狭长，影响填砂和清砂。加工余量 图 20.6-70 铸件设计要充分考虑浇铸性,不要使铁水流动受阻。铁水流动受阻 图 20.6-715铸件机加工工艺性准则 铸件设计时应尽量减少加工面 图 20.6-72 铸件窝