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某汽车覆盖件模具设计毕业论文第一章 绪言 第一节 冲压概念冲压加工是指在常温下利用冲模在压力机或其他相关设备上对板料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的产品零件（俗称冲压件或冲件）的加工方法1。它是机械设计与制造中常用的一种冷冲压加工方法之一。 将板料批量加工成所需冲件的特殊专用工具叫做冲压模具即叫冲模。冲模是冲压生产的必要装备之一，冲压件的表面质量的好坏、尺寸精度的高低、生产效率的快慢与经济效益好坏与冲模的设计有着至关重要的关系。因此，对冲压模具结构的研究和对冲压模具各项指标的提高是相当有必要的。若在生产中，没有合理地按照冲模的加工要求进行加工，就很难进行批量的冲压生产，更不能做出一流的产品。先进的冲模是实现先进的冲压工艺的基础，倘若没有先进的冲模与冲压技术，那么先进的冲压工艺是根本没办法实现的。冲压加工的三要素分别是冲压材料、冲压设备、冲压工艺，在他们共同作用下形成了冲压件。第二节 冲压模具的状况（一）冲压模具市场情况经过多年的奋斗，国民经济正在高速发展，市场对模具的需求量渐渐地增长，尤其是在航天航空、国防工业、机械能源、日常生活等都已经广泛用到冲压模具。模具的复杂程度、精密度、和寿命长度的提高证明我国冲压模具已经拥有很好技术并得到了很好的发展。但从国际经济发展的需要及世界先进的技术水平来看，我国冲压模具在质量、数量、技术和管理等各方面相对来说发展还是比较慢，这还需要我国模具行业加强合作与联系，共同为模具行业而继续努力。我国目前的基本情况是：可以生产一些低档次的冲模，可以为中档桥车配套，但由于制造水平有限，显得有点力不从心，目前国际化程度只达50%。这很明显就要求我国还依靠进口来满足生产的需要，特别是对于中高档汽车覆盖件及一些复杂程度大、质量要求好、精度要求高、寿命要求长的冲压模具。（二）冲压模具水平状况据统计，日本、美国模具生产速度在这几年有所缓慢，而我模具工业生产在崛起，2005年模具资产达610亿，增长率保持在高达25%水平状态，模具行业的生产总能量约占世界总量的10%，而位居第三。单套重量达50多吨的模具已经可以在大型冲压模具中生产。渐渐地也具备了生产中档轿车配套的覆盖件模具的技术能力。我们国家很多企业已经拥有生产精度高达12m，2亿次左右的多工位级进模技术。精冲模已经达到很高的水平，主要是指精冲模表面粗糙Ra1.5m，大尺寸（300mm）。此外，令人兴奋的是，CAD/CAM/CAE技术开始得到广泛应用，先进的加工技术如高速加工、复合加工的进一步推广。 （1） 模具CAD/CAM技术状况我国首个自行开发的精冲模CAD/CAM系统是在1984年由原华中工学院和武汉733厂一起研发的；我国首个开发冲裁模CAD/CAM系统是在1986年由华中工学院和北京模具厂等共同研发的。至今已经有了20 多年的发展过程。 国内汽车行业的模具设计制造在20世纪90年代开始采用CAD/CAM技术。在1996年初期，汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统的开发通过鉴定。一汽车模具工作站首次引进并应用CAD/CAM软件系统与1997年引用计算机模拟CAE软件都取得了很好的效益。这必然为模具行业注入新的血液。CAD/CAM技术真正得到普及是从 21世纪开始的，到此时，基本上所有的冲压模具企业都运用了CAD/CAM技术。还有重点骨干企业已经具备了应用CAE技术。这将是模具行业里的一个极大喜讯。如何才能投入最低的成本，获得最高的效益，要怎样才能减短模具生产周期，如何减小成本，如何提高制件质量？这些问题使人们意识到开发出具有竞争力的新产品的重要性。 人们开始意识到CAD/CAM技术的重要性，它可以发挥巨大的作用，解决以上一些问题。 一大批具有商业嗅觉的模具工厂已经开始在“八五”、九五“期间运用计算机绘图技术和数控加工技术，并引进CAD/CAM系统。如美国引进的UG、Pro、/Engineer三维软件以及英国公司的DOCT5软件、法国的运用于汽车覆盖件的 Euclid-IS 软件等。国内许多模具企业由二维技术渐渐地向三维技术过渡，少数模具工厂开始引进模具参数化并尝试研发出新的产品。同时冲压成型CAE软件和快速原型（RP）软件方面也应用到实际生产过程中，取得了很好的效益。这些软件的不断更新和完善，将有力地推动模具行业的发展，特别是汽车覆盖件模具的发展。（2）模具设计与制造能力状况我国冲压模具设计与制造之所以能达到今天的水平，除了有正确的国家产业政策以及正确的发展方针外，主要还是靠模具行业自身的不断努力与不断创新。目前，虚拟技术和信息工程技术以及很多先进的现代模具制造技术已经普及并在模具企业中得到广泛的应用。虽然中国模具工业取得了令人瞩目的发展，但许多方面与国际先进水平相比，还存在着很多的距离。比如说，在模具设计与制造中，精密加工设备的比重不是很高；CAD/CAE/CAM技术得不到全面的普及。使得我国不得不向外国进口一些大型、精密度高、复杂程度大和使用寿命长的模具。 我国重点发展的精密模具品主要是指多工位级进模和多功能模具。以汽车覆盖件模具制造技术为代表，已经可以进行超精加工。现有的软件及技术正在不断地改进和完善，包括NC、DNC技术的应用也日趋成熟。高精度、高设备的加工方法已经被大部分的企业所拥有。同时，工艺成熟的、没有污染的，成本合适的离子氮技术已经通过鉴定并得到认可，真空处理技术、刃口堆焊技术、实型铸造技术已经在冲压模具行业得到了广泛的利用。这些技术使得模具质量提高了，寿命延长了、精度提高了，这在某种程度上说，我国的模具行业必将更上一层楼。第三节 冲压模具的发展重点与展望 当务之急，我们要加快发展的模具是汽车覆盖件，特别是具有多功能、多工位级进模和精冲模的模具。这些模具具有很大的发展空间，因为目前市场对这些模具需求量是很大的，这个趋势是不会减弱的。如果我们研发出更高水平、更好质量的新产品，以及更周到的工程服务，那么就必须引进模具数字化、逆向工程、集成系统及计算机辅助应用技术。信息化、高速化生产和高速化生产时未来模具技术的发展趋势，这是毋容置疑的。所以说从模具设计技术的发展应该向智能化，集成化、人化、网络化等多化方向看齐。以下是冲压模具主要发展趋势： （1）集成化、智能化、三维化网络化将是模具CAD/CAM/CAE技术奋斗的目标。第一，如果要全面支持模具设计与制造、装配与检验、测试及生产管理全过程，实现信息有效的综合管理与资源的共享，最终达到实现最好的效益，那么就要求模具软件集成化功能模块比较齐全且采用同一数据模型。第二，模具模具行业对三维数字化的的需求急速增长，因为它能更好地评价模具的可造性；更方便地用CAE分析产品结构；更先进地对成形模型进行模拟；更准确地实现资源信息的管理与共享。因此，具有多种功能的新一代模具设计软件必将取代传统的二维模具机构设计，以便于适应现代化生产与集成技术。 （2）我国模具检测、加工设备的长远发展方向是为模具制造提高精密度高、效率高、功能的的工具。 要为模具制造注入了新的活力，满足人们的生活欲望，模具制造业就必须不断地更新技术和完善软件等设备，研发出具有震撼力的新产品。新产品的质量、外形、使用功能都能满足消费者是所以模具企业想突破的瓶颈。为此，精密的、高效的、多功能的模具检查是模具制造业的发展趋势之一。第四节 汽车覆盖件的定义汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶室和车身的薄钢板的异形体的表面零件和内部零件。日常生活中常见的载重汽车的驾驶室、桥车车身、摩托车车身、拖拉机等都是由覆盖件和一般冲压件共同构成的。汽车覆盖件的外形制造是一个很关键的环节，好的外形往往可以提高人们的审美观。从某种意义上说它是外观装饰性的零件，又是一种封闭薄壳状的受力零件。与一般冲压件相比，汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、自由曲面多、结构尺寸大、配合协调性要求高以及表面质量要求高等特点覆盖件成形时，坯料各部分的变形状态很复杂各处的应力很不均匀，一个零件的成形往往需要拉深、冲孔、修边、翻边、整形等多道工序。2。汽车覆盖件的成形一般需要很多道工序才完成，包括常见的拉延成形、切边冲孔、翻边整形。所以就决定了汽车覆盖件冲压成形工艺会比一般工艺更复杂，所需要考虑的问题也更多。为了更好地理解和区分覆盖件，从它的按作用和要求可分为外覆盖件、内覆盖件、和骨架件三类。那么，什么叫外覆盖件、内覆盖件、和骨架件呢？一般说，由厚度为0.7、0.8、0.9、1mm或09A1钢板冲压而成的称为外覆盖件、内覆盖件；由厚度为1、1.2 、1.5、2mm的08或09A1钢板冲压而成叫做多数骨架件。事实上，覆盖件的结构是非常非常的的复杂，单从其工艺特征可以就可以分为五小类。第一类是对称的覆盖件，如生活常见的散热器罩、水箱罩。第二类是不对称的覆盖件。比如说，汽车的内板和外板、翼子板等。第三类是指冲压成型时可以双冲压的覆盖件。第四类是指如车内板一样具有凸缘平面的覆盖件。第五类是指可以采用压弯成型的覆盖件。由汽车覆盖件的这些基本特点可以看出，要生产出质量高的汽车覆盖件，就必须对汽车覆盖件进行科学的分析，理解其基本形状之间的关系，才能运用冲压成型原理和科学技术制造出令人满意的覆盖件。第五节 汽车覆盖件应满足的条件我们知道，汽车覆盖件形状一般较为复杂，绝大部分都是非轴对称、非回转体的较为复杂的曲面形状的薄钢板零件。实际上在制造汽车覆盖件汽车覆盖件过程中，一般把覆盖件从一般工艺中分离出来，加以研究很和分析。为了满足消费者对其外形美观和质量寿命的追求，应注意满足以下条件：（1）表面质量 在我们日常生活中，我们知道，光线的漫反射会对涂漆后的制件起反应，如果汽车覆盖件上有一点点的缺陷，如有凹痕、擦伤、波纹边缘拉痕等在光线的慢发射作用下，会使制件的外形受到损害而影响外观。所以说，覆盖件上不允许有破坏制件表面而影响外形美观的缺陷存在，很微小的裂纹也不允许。覆盖件追求结构上的功能齐全，也追求表面的装饰受到消费者的青睐。这就要求汽车覆盖件有清晰的、平滑的、左右对称的装饰棱线和筋条，并且覆盖件棱线之间的衔接要自然吻合。 （2）尺寸形状 覆盖件主要是依据主模型来制造的，这就要求覆盖件的图纸标注的形状尺寸与主模型的尺寸一致。通过主模型可以描述汽车覆盖件复杂的空间立体曲面的尺寸形状。也可以量取覆盖件图上无法标注的尺寸。从某种意义上说，主模型在汽车覆盖件设计中起到很关键的作用，所以说主模型是覆盖件图一种必要的补充一点也不为过。（3） 刚性 覆盖件的制造主要包括三道基本工序，分别是拉延成形、切边冲孔、翻边整形。在这些制造过程中，拉延过程中所引起的起皱与开裂是覆盖件制造的主要障碍。因为在拉延的时候，覆盖件的塑性变形是很不均匀的，因此在某些部位就会表现出很差的刚性。如果某汽车运用了刚性很差的覆盖件来装车，结果可想而知，汽车在高速行驶的时候就会发生振动接着就是空洞声，这样子下去就会造成覆盖件的破坏，严重的还会影响整个汽车的整体功能，此外，长期下去还会增加交通事故的发生率。由此可以知道，覆盖件的刚性要求是不可以忽视不顾。那么，该如何检查覆盖件的刚性呢？经验告诉我们，用我们的手去按一下，看看是否会发生一些松弛的现象或者听敲打零件的声音。 第六节 覆盖件模具的现状近年来，在国家宏观调控下，国内汽车制造得到了迅速发展，汽车产量提高得很快，已经名列世界汽车生产前茅。目前，我国模具行业可以独立自主地进生产与管理；模具制造已经开始引进先进的、精度高、自动化的的设备；CAD/CAM也开始进入了新纪元，与十多年前相比，显然我国模具行业已经抓住了机遇并得到了迅速发展。但我国的模具的利用率非常低，特别是表现在汽车行业中。调查表明，我国模具行业仅占百分之三十与发达国家的百分之五十相对较，很显然距距离。下面是我国汽车覆盖件模具的主要情况：(1)设计水平不高据最近的调查发现，西方国家具有非常熟练的汽车覆盖件技术，因此它们的设计效率非常高。究其原因，主要是因为它们懂得抓住模具“工业之母”发展的机遇。引进比较先进的汽车工业技术，采用高精度的软件进行设计，如采用CAD、Pro/E，UG等作图软件，使得绘图的精度更高，数据更加可靠，同时在设计覆盖件时运用CAE技术，逆向工程、虚拟制造技术；对汽车覆盖件工艺进行模拟与仿真。这些技术使得模具开发周期大大缩短,质量明显提高。但我国的模具水平还是比较低，主要表现在精度不够精确，批量生产不够稳定、操作性和维修性比较差，制件的质量满足不了高标准要求等。导致这些问题的原因很多，客观上是因为国外技术上的封锁，CAE/CAM技术得不到充分利用，使得我国大多数的中小型的模具制造业缺乏系统的“控制检测标准”使得模具制造受到水平的限制。主观上是因为我国技术水平低，缺乏开发能力，模具行业之间、模具行业与汽车行业之间缺乏交流与合作，很多模具企业感觉不到压力所在，没有扬长避短，缺乏竞争力，导致没有实质性的创新。(2)制造水平不高目前我国汽车覆盖件与发达国家汽车行业相比还有一段距离，这不仅表现在模具技术水平方面也表现在模具制造水平方面。尽管我国一些大型企业开始引进CAE技术，但普及率与应用率不高，模具发展不平衡是显而易见的。而国外发达国家基本已经普及高科技软件与技术。众所周知，模具制造的关键要素是技术，尽管我国近几年的制造技术有了很大的提高，可是应用率非常低，没有被大多数技术人员所掌握。很大一部分企业还是运用很传统的工艺方法，并没有让先进的技术取代已经不适合模具行业更新步调的传统技术，制造水平还是停留在以前比较落后的水平上。由于技术的缺陷，我国的产品生产率不够高，利用率也不高、产品的精度不足。而工业发达欧美国家，从模具的开发、研制、经营的始终，计算机集成工程已经得到大范围的普及及广泛的运用、从模具的开发、设计、经营一体化直到完成，从而摆脱了传统的工序分散造成生产效率不高的现象，相应地模具的生产效率大幅度地提高。(3)标准化程度不高目前，我国模具行业要求标准不高，每一套模具的生产需要专门的生产制造设备，很明显地增加了模具设计的制造过程的时间，同时也增加了模具制造的成本，经济效益不高。市场对汽车覆盖件的需求量不同往日，日益庞大，而我国汽车覆盖件的设计水平还停留在相对比较落后的水平上，汽车覆盖件要用很多的标准件，而绝大部分的标准件是我国面前的能力标准所达不到的，这就不得不不得不化费大量外汇,依靠国外技术力量来完成。现在，我国覆盖模具结构和工艺标准还不够完善，没有网络标准化，已经与国际轨道脱节。生产出来的产品就 有很多与市场需求不一样。此时，外国已经建立了完善的设计、生产、与调制标准，随着时代的脚步，抓住市场的需求特点，开发出具有创造性的产品，进行网络销售，普及世界。（4）管理水平不高企业的文化对一个企业的发展起到很关键的作用。若一个企业没有统一明确的企业文化，那么它们的发展目标就不明确，缺乏竞争力，同时企业人员素质也不会不高，即使有再高的生产技术，再先进的生产设备，也无法在市场上立根，最终限制了企业发展潜能，使其停滞不前。恰恰地我国目前还不够重视企业的信息化管理，对企业的管理要求方面不重视，没有意识到企业文化的重要性。相对于欧美等国家来说，它们在信息管理，人员管理等方面做得很到位，已经建立了一支庞大的素质高的技术队伍，物力、人力都得到了很好的发挥。由此我们可以得出，倘若一个国家想要提高自己的综合水平和国际地位，一座城市想要雄起，一个企业想在激烈的竞争获胜，那么就必须重视企业管理的信息化。不得不重视企业的信息化管理。第七节 覆盖件模具发展的方向当今世界，计算机技术、智能技术和电子信息技术正在迅速发展，汽车覆盖件冲压工艺技术发展应与众多学科技术相交叉、紧密。各国对汽车工业越来越重视，甚至看做是衡量国民经济的支柱产业之一导致了汽车行业竞争日益激烈，那么未来汽车技术的发展将是如何呢？（1）规模的初步完成尽管我国汽车行业相对来说起点比较低，但经过多年的不断努力，不断的吸收先进技术，尝试独立研发产品，渐渐地把模具企业从产品的“代工厂”从属地位中解救出来。如今，我国的汽车覆盖件模具行业的规模已初步完成，其中表现在产品的研发方面、技术的运用方面、销售的渠道方面、信息的管理方面。在国家的政策和指导下，我国的模具行业抓住机遇，已得到了很大的发展，汽车覆盖件的发展空间越来越大。现在的社会，经济全球化席卷而来，各企业为了在浪潮中立好脚步，保存实力，都在不断地提高技术和研发新的产品，模具行业也不例外。所以，我国的模具行业特别是汽车行业必须不断地调节机构，使得模具产品能高效率地生产，从而得到更好地收入。（2）信息化程度的提高 汽车企业竞争日益激烈，市场对覆盖件的需求越来越大。汽车行业也得到可持续的发展就必须重视信息化程度。只有把信息化程度提高一个层次，企业才能有计划地完成任务目标；才能是日常生产作业更加有效，才能调高效率和完善管理模式；才能充分地运用好物力、人力，使其发挥最大优势；才能与国际接上轨迹，研发出更有创造力的新产品。（3）技术的开发运用覆盖件在汽车中占有很重要的作用，它的好坏起到决定性的作用。主要表现在：生产成本、生产周期、产品外观质量、产品使用效率方面。汽车行业的关键技术是车体成型技术。而成型技术是汽车制造的关键性技术。这是我国汽车行业发展的一个瓶颈，要想有所突破，就必须对技术进行开发和运用。采取多种智能技术，配合管理技术和仿真技术。对CAPP技术进行研究，采用模拟成形技术，对CAE/CAD/CAM集成技术进行普遍的运用。只有这样才能从根本上攻克覆盖件制造的问题，才能具备自主的开发能力和生产制造能力，从而推动我国汽车也的发展，实现模具设计的国产化，提高我国的综合经济实力。（4）挖掘潜能，开拓市场我国一直强调走自己的路，所以才有今天的富裕生活。如果国家要发展壮大，就必须走出一条属于自己的有特设的路子。模具行业也如此。那么作为“工业之母”的模具业，在激烈竞争的市场环境下，怎样才能发挥其内在潜力呢，将如何开拓市场，又将走怎样的路子呢？首先，汽车行业必须要形成自己的产业链，从市场中来，到市场中去，发掘市场潜能，快速开拓市场；其次，对自身的产品进行建设，提高服务水平，树立自己的企业形象，满足客户的要求。 第二章 工艺分析第1节 零件结构特点 某汽车覆盖件零件图如下图2.1所示，材料为ST13,料厚t=0.75mm。要求大批量生产。该零件上表面有两个方形孔，孔距适中，可以同时冲出，零件都是由圆弧和直线组成，边线相对来说比较简单，成形工艺性好。根据图形很容易看出该零件包括三道基本的工序，分别是拉深成形、切边冲孔、翻边整形模。而本次我主要设计的是切边冲孔模具设计。第2节 材料性能分析 （1）材料特征及使用性能： ST13低碳钢材料，韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性，其强度和刚度也能满足汽车汽车的强度和刚度要求，同时能满足车身焊接的点焊工艺要求。（2）力学性能：屈服强度：120240 ，抗拉强度：270370 ，伸长率 (%)：32.0 硬度： 57 HRB 第三节 冲模制造精度冲裁件的尺寸精度直接由冲模的制造精度决定的。冲裁件尺寸精度与冲模精度成正比例关系，即冲模精度高，冲压件精度也高。一般情况下，冲裁件所能达到的精度比冲模精度低13级。模具制造精度与冲裁件精度的关系见表2.1。 表2.1 冲裁件的精度冲模制造精度板料厚度t/mm0.50.81.01.523456IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT10IT7IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT14IT14 由于零件未标注公差，制造精度要求不是很高，考虑到模具的制造成本的高低和制造难度的大小，以及结合材料的厚度为0.75mm, 查表取冲模制造精度等级为IT8级，所以按IT8级进行切边冲孔的设计。 第三节 工艺方案的确定 经过对该汽车覆盖件的进行工艺性分析后，对所给零件图进行相关必要的工艺计算，并对冲压件进行冲压工艺类型分析、冲压顺序和工序组合方式等进行综合方面的分析，在此基础上，提出多种可能的冲压工艺方案，然后对产品的制造成本、制造效率、制造难易、以及冲压件经济性、周期性进行综合的分析与比较，最终确定一种比较适合此冲压件生产的工艺方案。 一般地，冲压加工包括的基本工序有两大类，它们分别是成形工序和分离工序。成形工序包括缩口、扩口、胀形、翻边、拉深、弯曲等工序，它们是在材料的变形力学范围发生的塑性变形；分离工序是指在材料的变形力学范围表现为产生断裂变形的工序，主要包括落料、修边，切断、剖切、冲孔、整修等工艺。在本工序中，主要任务是对零件进行切边冲孔设计，也就是将拉延中的工艺补充部分切除，切周边至产品图中要求的尺寸，冲方形孔。切边冲孔后得到的零件图如下图三所示 正面反面图三 冲压工艺过程的主要内容是冲压工艺方案的确定，需要综合考虑多种因素，有的还要进行必要的工艺计算，通过对产品各方面的分析，最终选择出一种能保证冲压质量、节约材料与成本、缩短时间的工艺方案。该零件包括拉延、翻边成形工序，也包括冲孔、切边分离工序。如果要满足大批量生产、提高产品的生产效率、保证产品的质量和各工序的顺利完成，那么就要对工序进行合理的组合、对冲压工艺的先后顺序进行合理的安排。根据该零件的特点及冲压工艺等特性，我初拟出一下三种工艺方案：方案一方案二方案三拉延成形冲孔切边翻边拉延成形切边冲孔翻边拉延成形切边冲孔翻边对上述的工艺方案进行分析和确定： 方案一：此方案与另外两种方案不同之处是先冲孔再切边，、翻边。结合该零件的结构特征和基本要求，先冲孔后切边、会很容易引起产品的变形，在我们实际操作中是不可行的，因为它容易产生废品，难以获得合格的产品。 方案二：此方案与另外两只方案不同的是先切边再冲孔，该方案加工出来的零件质量比较好，完全满足产品的设计要求。但是，该方案的工艺相对比较长，所需要的要涉及四套模具，模具加工成本高，工序较为分散，零件多次定位会存在误差，降低了零件的精度，零件在转序的过程中也浪费了大量时间，劳动力大，总体效率不高，不利于大批量生产，提高了生产成本、对资源造成了不必要的浪费。 方案三：此方案与前两种方案不同之处是切边与冲孔同时进行，在保证质量的前提下，切边与冲孔是可以同时进行的，此方案减少了设备使用、降低了产品的成本。获得很好的经济效益。经过以上全面分析、综合考虑，从零件的经济性、效率性、可行性等考虑，我认为方案三是比较理想的，故这次的毕业设计我采用方案三。第四章 相关参数的计算与冲压设备的选择第一节 相关工艺的计算（一）冲孔力的计算 冲孔是冲裁的一种，冲孔力可根据冲裁力的计算公式计算： = 1.3（ 12.001326.198324.79404.78264.7933 +4.7821）0.75 350 =1.355.550.75 350 =18956.4 = 1.3（ 6.00626.198324.78284.7935+ 4.7825 4.7931）0.75 350 =1.343.550.75350 =14861.4 上面式子中： 冲孔力， 所冲的孔的周长，mm 材料的抗剪强度，MPa 查冲模设计应用实例附录A1得=350MPa t 材料的厚度，mm 从上述对零件的描述中可知t=0.75mm 安全系数， K是在实际生产中，考虑到冲裁力刃口的磨损，模具间隙值的波动（数值的变化或分布不均匀）、润滑情况、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取。（二）卸料力计算 卸下留在凸模上的材料所需要的力称为卸料力，其计算公式为 =0.06 18956.4 =1137.4 =0.06 14861.4 = 891.7 （三）推件力计算 顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需要的力称为推件力，其计算公 式为 = 80.0718956.4 = 10615.6 = 80.0714861.4= 8322 （四）顶件力的计算 逆着冲裁件方向顶出卡在凹模里的材料所需要的力一般叫做顶件力，其计算公式为 =0.0618956.4= 1137.4 = 0.0614861.4 =891.7式中， 冲裁力，N; 、分别为卸料力、推件力、顶件力系数，见表5-5 梗塞在凹模内的制件（或废料）数量； =6/0.75 =8 凹模洞口的直壁高度，mm； 材料厚度，mm。表5-5 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚(mm)钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铅、铝合金0.0250.080.030.07纯铜、黄铜0.020.060.030.09凹模孔口形式及主要参数如表5-6所示 表5-6 凹模孔口形式及主要参数 材料厚度(mm)刃口高度(mm)0.50.5.01.02.52.56.06.0采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模时：由于采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，故冲压力 = = 18956.4 1137.4 10615.6 30709.4 = =14861.4 891.7 8322 24075.1 （五）切边力的计算在这套冲压模具中，可采用的是平刃冲裁模，所以其切边力可按落料力计算，可按下列式子计算：=tL上面式子中： 落料力，kN L 工件外轮廓周长，mm其中L=1521.415mm 材料的抗剪强度，MPa 查冲模设计应用实例附录A1得=350MPa t 材料的厚度，mm 其中t=0.75mm 安全系数，一般取1.3 代入数据得落料力 =1.30.751521.415350=519.2KN(六)冲压工艺总力 =+=30.7+24.1 +519.2=574 KN第二节 冲压设备的选择冲压工艺能否顺利进行生产主要取决于冲压设备的正确选择和合理使用，冲压设备与产品的投资情况、产品质量的好坏、产品的生产效率的高低、产品的使用寿命、制造厂的的情况具有密切的关系。冲压设备在冲压生产中具有很多种类型，在选择冲压设备前要充分理解冲压件的的特点，其中包括冲压件的几何形状及基本尺寸要求、产批量的多少、精度的要求、取件的方法等。因此，在选择冲压设备的时候要注意一下几点：（1） 冲压设备的工作方式是否能确保在安全生产和环保生产的前提下完成加工任务。（2） 冲压设备的标称压力、速度大小是否可以满足工序的顺利完成。（3） 冲压设备的装模空间、操作空间、形成等是否适应冲压过程中所适应的模具。（4） 冲压设备的行程次数、辅助装置及功能否满足制件生产效率及精度要求。 根据以上的工艺分析及工艺计算，我选用YB32-100B型号 第五章 切边冲孔复合模结构设计 在这次的毕业设计中，该汽车覆盖件主要是经过拉延、切边冲孔、翻边的工序。覆盖件切边模与其它模具不同，涉及到的零件形状不规则，比较特殊。正是因为零件的不规则，加上工艺补充的因素，切边线的位置往往会在不同的曲面上，各个空间曲面的变形程度不一样。因此，在进行本套切边冲孔复合模具设计时，除了模具结构设计之外，还应该对冲压方向、废料的排出、工件的取出、模具的导向等问题进行充分的考虑。覆盖件切边冲孔模分为两个步骤，把拉延成形时切边线以外的工艺补充部分去掉，还有就是按照零件的要求，冲裁出符合要求的孔，本套模具需要冲裁出两个大小不一的方形孔。切边形式可分为垂直切边、水平切边和倾斜切边。垂直切边模的切边方向与压力机滑块运动方向一致，结构较为简单、出来废料方便，是覆盖件切边模进行工艺设计时优先选择的形式。 第一节 凸凹模的结构设计 凸凹模是冲压件是否能成型的重要部分，在一定程度上说，它是决定冲压件质量的好与坏。在此工序中，凸模包括冲孔凸模与切边凸模，凸模的外轮廓就是切边件的内轮廓，它们的轮廓尺寸和深度就是产品图所要求的尺寸。一般地，我们在设计凸模时，可以考虑采用两种基本的形式：整体式和组合式。所谓整体式，就是冲孔凸模与上模座一起铸造，切边凸凹模与下模座一起铸造出来；相反，冲孔凸模与上模座、切边凸凹模与下模座分开铸造，然后装配在一起加工的形式叫做组合式。在本设计中，要求该冲压件有比较清晰的轮廓线、而且尺寸比较小。因此不能采用对内部进行挖空处理，凸模、凸凹模与模座的各处厚度都是不同的，一起铸造就会产生应力集中，因此，在本设计中，我采用组合式。每个冲孔凸模用标准的凸模固定板固定，与上模座用两颗M10X40内六角螺钉固定，两颗8X50定位销定位。冲孔凸模的形状及与上模座的固定方式切边冲孔凸凹模在凸凹模的设计过程中，要考虑到凸凹模的固定方式和定位方式。本设计采用6颗均匀分布的M16X30的内六角螺钉固定，所以在凸凹模的设计上要留有螺钉孔，采用两颗10X50的销钉定位，凸凹模销钉孔与下模座一起配作。 第二节 上模座结构设计在设计时要考虑冲压件的外形尺寸,由于该冲压件的外形尺寸较大，为防止切边时受到侧向力的影响,所以，该模具导向采用导柱导套导向。同时，为了方便下模废料的排出，尽量压缩上模座的高度。设计这套模具时,由于模具尺寸较大,同时又受到压床压板槽的限制,模具起吊装置的摆放设计不同于以往的结构。采用这种结构设计,不但加大了两起重棒之间的距离,而且结省了空间。安全平台和导柱、导套的设置也更合理。上模座在上模座的设计中，由于需要安装安全螺钉，所以需要整体铸出安全螺钉的凸台，本设计凸台直径为20mm,高度为5mm，均匀分布6个。上模座安全螺钉凸台形状图为了防止上下合模时模具发生碰撞，需要安装合模限位块，此时也需要在上模座铸造的时候同时铸造出来，本设计中合模限位块凸台直径为60mm，高度为45mm。上模座合模限位块凸台形状及位置图修边镶块与上模座用M16X30内六角螺钉连接，并用10X50定位销钉定位螺钉连接示意图第三节 下模座结构设计 下模座的结构设计重点在于处理修边与冲孔废料的排放问题。废料分为切边废料和冲孔废料，由于切边废料是大件的，会用自身的重力依靠斜面落下，所以在下模座设计的时候，为了便于废料的排出，采用30斜面，与下模座一起铸造；冲孔废料是比较小件的，考虑到没有占用很大的体积和质量比较小，采用废料盒收集，所以在模具侧壁设计出废料盒进出的长方形孔(如图所示)。 下模座 和上模座一样，为了与合模限位块的安装，下模座也需要铸造出合模限位块的凸台，凸台直径为60mm高度为45mm，并在凸台中间开有螺纹孔，与合模限位块用M12X25内六角螺钉连接。下模座合模限位块凸台形状及位置图 在下模座的设计中，要充分考虑到废料刀的安装位置，并在此面设置为平面，30斜坡增加凸台，宽度为70mm，以便废料刀能够牢固固定，并用M16X30内六角螺钉连接，废料刀与下模座用10X50定位销钉定位，一起配作。废料刀凸台形状及位置图第四节 修边镶块的设计（一）修边镶块的设计要点 本设计中一共使用了6块修边镶块，修边镶块与上模座通过M16X30内六角螺钉连接，10X50定位销钉定位。在修边镶块的设计过程中，应该考虑的是，有些部位比较容易磨损，为了方便更换，需要独立做成一块。如下图所示在修边线的凸起或者转角处，比较容易磨损和损坏，都应该做成独立的个体。当各个独立的修边镶块组合装配好后，再采取仿形加工的方式加工，以便满足修边形状和刀具刃口配作的要求。修边镶块位置图（二）修边镶块的类型及选择 修边镶块的选用也是一个必须十分值得重视的问题。修边镶块的类型可分为铸件镶块和锻件镶块，这两种类型的镶块性能和特点各不相同，因为这两种镶块的成型方式和材料属性不同，我们在修边镶块选用的问题上，首先应该优先选用制造和加工成本相对比较低的铸件镶块。但需要对某些加工对象进行修边时，就不能选用铸件镶块了，就比如超高强度的钢板，这是因为铸件镶块和锻件镶块的成型方式不同，锻件镶块内部组织要比铸件镶块致密，铸件镶块的强度和硬度等力学性能要逊色很多对于加工对象为超高强度的钢板制件来说，刀具刃口更容易被磨损，镶块使用寿命也会被降低，在用铸件镶块对超高强度金属钢板进行修边使，发生“崩刃”现象的几率会明显提高。在强度、硬度等力学性能上，锻件镶块明显优于铸件镶块，通常会在材料为超高强度的金属钢板上运用，正是锻件镶块经过锻造工艺处理后表现出更加良好的力学性能，所以在实际生产中，锻件镶块的加工难度增大，加工量也增大，材料利用率不高，制造和加工成本也随之增加。在本次设计中，ST13作为汽车覆盖件零件材料，材料性能不是超强，运用铸件镶块修边完全能满足工艺要求，主要是考虑到成本，企业的效益，铸件镶块经济性更高，所以综合考虑，所以综合考虑，本设计最终选用铸件镶块。 第五节 废料刀的设计在实际生产中，汽车覆盖件都会是形状复杂，修边线不规则的，而且修边废料尺寸也相当大，刚切边出来的废料难以排出。修边线以外的废料能否分段切除，方便操作工人将废料排出，这就需要使用到废料刀，作为切边模具设计的结构之一，废料刀的位置布置和形状设计也是整个模具设计的重要内容。（一）废料刀的结构在平时生产中，我们通常可以见到两种形式的废料刀：符形废料刀和丁字型废料刀。在修边模具中，修边镶块是不可缺少的部分，通常是废料刀安装在下模座上，上模座有修边镶块与之对应，两者刃口有一个接合面，这个接合面就是切边刃口，通过这两个刃口对材料的共同作用，达到切断废料的效果，如图所示。符形废料刀1-上模凹模；2-卸料板；3-下模图模；4-凹模废料刀；5-凸模废料刀丁字形废料刀 1-凸模；2-废料刀经过第一道拉延工序的工艺补充后，汽车覆盖件修边线以外的部分增加了拉延筋，使得表面形状不规则，不平整，当对这类零件废料进行切断时，就不能使用丁字形废料刀了，需要用有刃口有形状的。符形废料刀的刃口有和工件相对应的形状，可以依据工件形状加工，在本设计中，采用符形废料刀。（二）废料刀的布置（1）废料刀的布置也很讲究，这涉及到已切边的废料能否轻易地落到30斜面上，排出模具外面，通常废料刀的布置应该有整体方向性。通常是顺向布置，如图所示。 废料刀的顺向布置1废料刀 2凸模（2） 在切边转角处，废料刀刀座不能在修边线外面，如图 (a)所示。为了使切边废料能顺利落下30斜面，废料刀的刃口应靠近半径圆弧与切线的交点处，如图(b)所示。（3） 当废料被废料刀切除后，废料依靠自身的重力往下掉，废料重心必须在图 (b)所示A线的外侧。（a) 1废料刀座 2修边凸模 （b)切制件角部废料时的废料刀的布置 1废料刀座 2修边凸模（4）废料刀拐角处的布置应该按照以下要求来进行:废料刀刃口尽量接近拐角的接合点处，如图a所示；废料刀刀座不能超过拐角的切线位置外面，如图b所示；废料的重心要在能使废料依靠自身重力掉下的位置，如图c所示设置。（5）废料的大小不同，废料刀的布局也可能不相同：小部件的布置如图下图（a）所示；中型部件的布置如图下图（b）所示；大部件的布置如图下图（c）所示。 (a) (b) (c)拐角处布局a小部件的场合 b中型部件的场合 c大部件的场合根据部件的大小，废料刀布局图本设计中废料刀的形状及位置图废料刀的形状及位置图（7）废料刀切入量设计 废料刀的切入量及刃口部位尺寸： 根据下列图与表中的废料刀的切入量及刃口部尺寸，该冲压件材料厚度t=0.75mm,则上下废料刀的吃模量取3mm,上模的切入深度=切刀吃模量 +料厚+2mm=3mm+0.75mm+2=5.75mm,最小吃模量=3mm薄板（t1.2)厚板（t1.6mm)切刀吃模量23mm3mm上模的切入深度切刀吃模量 +料厚+2mm切刀吃模量+2料厚最小吃模量a3mm2料厚 第六节 压料芯的设计当零件在进行切边冲孔的时候，板料会受到垂直向下的修边镶块的力和垂直向上的废料刀的力，还有冲孔凸模和冲孔凹模的力，在没有压料芯的作用下，力不平衡，板料会产生旋转或者移动，如图所示。没有压料芯的情况下板料受力图在没有压料芯对板料压紧的情况下的情况下，板料受力如上图所示，此时板料会因力矩不平衡产生旋转、移动。具体表现为，修边冲孔出来的产品修边线附近会产生变形，导致整块零件不符合要求，不合格。此时就需要对模具增加压料芯，压料芯将板料压紧，给板料一个垂直向下的压料力，力矩平衡，零件可以避免在修边时产生变形，如图所示。有压料芯板料的受力情况设计中还需要在安全螺钉的相应位置开有螺钉孔，形状和位置如图所示。 本设计中压料芯的三维图第七节 限位机构限位机构的主要形式有侧销、安全螺钉。安全螺钉的布置主要是考虑对称分布，尽量靠近四角，这样的工作效果会更加明显。图为安全螺钉示意图，下图为安全螺钉的布置方式10 。安全螺钉示意图安全螺钉布置示意图第八节 导向装置 导向机构的主要类型主要有： 导板、导柱及导套。 在导向的形式上主要有三种：导板导向、导柱及导套导向、导板导向+导柱及导套导向。各导向形式如图所示。 (a)导板导向 (b) 导柱及导套导向 (c) 导板+导柱、导套导向 导向方式本工序分为正修边和正冲孔两个内容。汽车覆盖件制件沿着Y轴方向是基本对称的，除了需要冲压的两个方形孔大小不一外，但沿着X轴不太对称，模具在工作时会产生侧向力，再加上本工序的修边和冲孔对形状位置精度的要求比较高，因此本设计采用导柱导套导向。导柱导套导向示意图第九节起重方式的设计 模具的起重方式可以分为以下3种：吊耳起重棒起吊翻转孔因为本模具是小型模具，所以选用起重棒方式，如下图所示起重棒形状图起重棒位置图第十节 压板槽根据压力机平台上T型槽的分布情况，来安排压板槽的位置和数量，如下图所示。压板槽形状图压板槽位置图第十一节 安全平台 安全平台主要是在模具的调试或者修模的时候起到对技术工作人员的保护，在四角的安全平台放置顶柱，防止修模或者调试模具时，他人误操作，或者紧固螺钉松动等原因造成的上模基体及上模工作部分的下落从而造成对技术人员的人身安全的威胁。本设计中，安全平台的尺寸100mmX100mm，如下图四个角红色部分所示。安全平台位置图第十二节 模具工作运动方式在开始切边冲孔之前，板料一定要被压紧，否则容易引起板料的转动和产生不必要的变形，这是一定要避免的，当板料按照工艺要求完成变形后，还要考虑到工人如何取出工件，这就要涉及到卸料装置，工人取出工件后，压力设备就要进行下一次成型准备。按照常规，切边冲孔复合模的运动过程可以分为以下五个阶段。准备阶段 模具处于开模状态，此时的模具还未开始运动，操作工人应该把板料放入模具平台上，并准确定位。压紧工件在切边冲孔进行之前需要进行一项十分必要的工作，就是将板料压紧，本设计中通过压料芯和凸凹模的共同作用使板料压紧固定，防止板料在冲压过程中产生位移，零件产生不必要的变形。工件的切边及冲孔 压料芯与凸凹模继续将工件压紧，上模座在压力机的作用下继续下行，当达到一定距离，安装在上模