汽车内外板模具设计.doc

中北大学2008届毕业设计说明书2 汽车内外板覆盖件拉延模模具2.1 拉延模具概述拉延模是保证制成合格覆盖件最主要的装备。其作用是将平板状毛料经过拉延工序使之成型为立体空间工件。拉延模有正装和倒装两种型式。正装拉延模和凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，凸模安装在内滑块上，压料圈安装在外滑块上，成型时外滑块首先下行，压料圈将毛料紧紧压在凹模面上，然后内滑块下行，凸模将毛料引伸到凹模腔内，毛料在凸模、凹模和压料圈的作用下进行大塑性变形。倒装拉延模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接装在下工作台上，压料圈则使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力。倒装型式拉延模只有在顶出压力能够满足压料需要的情况下方可采用。此次设计我所选的就是后面一种即倒装型式拉延模。在设计的过程中，首先要明确拉延模模具的组成。（1） 成型零件凸模、凹模 （2） 压边圈 （3） 导向装置（4） 调压装置 （5） 气顶装置（6） 模具起吊装置拉延模的导向分为内导向和外导向。外导向是指压料圈和凹模之间的导向，内导向是指压料圈和凸模之间的导向。而常用的导向零件有导向板、导向块、和背靠块三种。由于导向装置是置于压边圈内侧，所以此次设计将采用内导向的导向板导向。导向板结构尺寸如图2-1所示。导向板材料为T8A，淬火硬度HRC5357。2.2 工艺性分析和初步确定方案2.2.1 工艺性分析工艺设计是在模具设计制造之前的技术准备工作，其主要内容有以下几项：1） 根据生产纲领确定工艺方案；2） 根据覆盖件结构形状，分析成型可能性和确定工序数及模具品种；3） 根据装配要求确定覆盖件的验收标准；4） 根据工厂条件决定模具使用的压床；5） 根据制造要求确定协调方法；6） 提出模具设计技术条件，其中包括结构要求、材料要求等。工艺设计内容是贯彻执行生产纲领的具体要求和体现，是生产纲领和模具设计制造之间的桥梁和纽带。工艺设计要求方案正确、内容可靠、符合实际和实施容易，不允许有任何大的漏洞。其责任分量很重，往往是成败的关键。我所设计零件产量要求为：月产量为30000件（轿车），其属于中批量生产。其生产特点是比较稳定地长期生产，生产中形状改变时有发生。模具选择除要求拉延模采用冲模外，其他工序如果影响质量和劳动量大也要相应选用冲模，模具寿命要求在5万件到30万件。模具选择系统为1：2.5，亦即一个覆盖件平均选择2.5套冲模。拉延模常用HT200、HT250灰口铸铁制造，表面火焰淬火处理。本模具结构采用导板导向，手工取件，固定或气动定位毛料，壁厚中等，设计中得适当考虑其合理性。2.2.2 方案确定及工序（1）在给定的条件下，判断出为中批生产。其工艺成型方案可有：方案一：倒装拉延模成型：倒装拉延模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接装在下工作台上，压料圈则使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力。方案二：正装拉延模成型：正装拉延模和凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，凸模安装在内滑块上，压料圈安装在外滑块上，成型时外滑块首先下行，压料圈将毛料紧紧压在凹模面上，然后内滑块下行，凸模将毛料引伸到凹模腔内，毛料在凸模、凹模和压料圈的作用下进行大塑性变形。1） 拉深工艺设计 拉深工艺设计是汽车覆盖件模具设计过程中非常关键的一步,它决定拉深工序的成败和质量。拉深工艺设计包括以下几个步骤: 确定拉深方向、翻边展开、设计工艺补充部分、设计压料面、布置。2） 拉深方向确定确定拉深方向是首先要遇到的问题, 它不但决定能否拉深出满意的拉深件, 而且影响到工艺补充部分的多少和压料面的形状。有些形状复杂的拉深件往往会由于拉深方向确定不当, 而拉深不出满意的效果, 只好改变拉深方向, 这样就需要修改拉深模。有些拉深模是很难或者无法修改的, 需要重新设计和制造拉深模, 同时还必须相应地修改前后工序的模具, 所以拉深方向的确定必须慎重。拉深方向的确定应遵循以下几条原则: 保证凸模能进入凹模; 凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触面积要大； 压料面应尽量保证毛坯平放, 拉深深度应均匀。但U G 软件本身并没有提供直接选定拉深方向的功能,为了保证凸模能进入凹模,在人机交互设计的情况下, 可以凭观测, 先选定一个拉深方向, 然后利用analysis -face -slope 功能, 判断所有曲面和该拉深方向的夹角,出现负角的地方就有问题,应重新选择拉深方向, 直到所有的曲面都满足要求为止。还有一些分析功能,比如求偏离(Deviation) 功能可以求曲线之间, 曲面之间, 曲线和曲面之间的距离, 利用这种功能可以估测拉深深度。3） 翻边展开拉深方向确定后就要进行翻边展开, 使覆盖件不但能够方便地拉深, 而且还要便于修边, 又要为翻边创造有利的条件。因此, 覆盖件的展开就是将覆盖件翻边展开, 展开以后再加上工艺补充部分, 就构成一个拉深件。首先利用Analysis -Deviation 或者Distance 功能求出翻边的上下两条边界线的距离, 然后根据这个距离, 利用Offset in Face 或Extract 等功能求出展开后的翻边线。对于短的翻边或者拐角处的翻边, 还需要用到Bridg 等过渡功能来光滑过渡两段曲线。4） 工艺补充部分设计为了实现拉深, 将覆盖件上的翻边展开, 窗口补满, 再加上工艺补充部分构成一个拉深件。有些覆盖件上没有翻边, 就直接加上工艺补充部分。窗口补满部分也是工艺补充部分, 工艺补充部分是拉深件不可缺少的部分, 拉深以后要将工艺补充部分修掉, 所以工艺补充部分也是工艺上必要的材料消耗。因此,在能够拉深出满意的拉深件的条件下, 尽可能减少工艺补充部分, 工艺补充部分的多少也是衡量覆盖件设计和冲压工艺先进与否的一个标志。首先,需要把零件的孔、洞等补齐。这需要用到曲面的编辑功能或者利用曲面的延深。很多零件本身孔洞就是曲面编辑的结果, 这就需要还原。利用Edit -Free Form Feature -Boundary 功能能做到这一点。如果是曲面造型直接形成的孔洞, 就需要用曲面的延深功能。曲面的延深一般分为两种: 线性延深与自然延深。所谓线性延深就是沿曲面的切线方向延深, 这种延深可以保证曲面的一阶连续, 且曲面生成最简单。所谓自然延深就是按照曲面原来的解析表达式通过扩大曲面边界来延深曲面。自然延深出来的曲面实际上就是原来曲面的一部分, 因此曲面的光顺性、连续性都更为理想。在U G 软件中没有曲面自然延深的功能, 因此可以采取下述方法: 先做出曲面的截面线, 再自然延深截面线, 利用截面线重新生成曲面, 这就间接实现了曲面的自然延深。U G 软件提供了丰富的曲面构造功能, 但在工艺补充部分中, 常用到的曲面构造方法主要有: Ruled 、Through Curves 、Swept 、Extension 、Bridge 和Trimmed Sheet 。这些功能都集成在“Insert” “Free Form Feature”菜单中。另外,“Insert”中的“Feature Operation” 菜单中的“Face Blend” 和“Soft Blend”在构造工艺补充部分时也经常用到。5） 设计压料面和布置拉深筋压料面是工艺补充的一部分, 指凹模圆角半径以外的那一部分。压边圈将拉深毛坯压紧在凹模压料面上,凸模对拉深毛坯拉深,不但要使压料面上的材料不皱, 更重要的是保证拉入凹模的材料不皱又不裂。压料有两种形式, 一种是压料面就是覆盖件本身的凸缘面, 这种压料面的形状是既定的。另一种是压料面由工艺补充部分补充成, 对这种压料面的要求是,压边圈将拉深毛坯压紧在凹模上,压料面不应产生皱纹和裂痕, 以保证凸模对拉深毛坯的拉深,否则在拉深过程中会形成波纹和皱纹,甚至产生破裂,因此,压料面形状应由平面、圆柱面、圆锥面等组成。确定拉深方向、工艺补充部分和压料面形状是决定能否拉深出满意的拉深件的先决条件, 但是拉深筋能够控制压料面上整个拉深毛坯的流动, 根据拉深件的需要增加或减少压料面上各部位的进料阻力。因此, 拉深筋的位置、数量和形状处理不当, 也不可能拉深出满意的拉深件。在拉深模调整的最后阶段除改变拉深毛坯局部形状外, 主要是调整拉深筋槽的松紧来增加或减少压料面上各部位的进料阻力,以获得满意的拉深件。拉深筋的位置、数目和长短是根据拉深件形状特点、变形特点和拉深深度等因素确定的。在拉深件上设计拉深筋实际上就是在压料面上布置拉深筋的位置和选定拉深筋的结构形式,实际操作中,主要用到的是U G 软件的曲线生成功能。比如在一个平“Curve”面上生成曲线,可以用“Insert”“Basic . 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.Curves”就可以了。如果压料面不是平面,则可能用到其它一些生成空间曲线的功能。在V18. 0 版本中,“Curve”“Insert”“Curves On Surface”功能可以直接在压料面上做出表示拉深筋的曲线。总之, 汽车覆盖件的设计要考虑很多因素, 越有经验的设计人员对这些因素了解就越透彻, 从而可以快速设计出高质量的汽车覆盖件。我所设计的拉延件有4条拉延筋，其主要作用是：1）增大进料阻力，有利于使毛坯产生较大的塑性变形，提高冲压件刚度，减小由于变形不足二产生的回弹、松弛、扭曲、波纹及收缩，防止拉深成形是悬空部位的起皱和畸变。同时也能对拉延筋外侧已经起皱的板料在通过拉深筋时起到一定程度的矫正。2）通过改变拉深筋阻力的大小与分布，控制压料面上各部位材料向凹模内流动的速度和进料量调节拉深各变形区的拉力及气分布。使各变形区按需要的变形方式，变形程度变形。3）可以在较大范围内调节进料阻力的大小，相对减小压料面对进料阻力的影响。由此可降低对压料面的要求，提高模具寿命。4）由于拉深筋能产生相当大的阻力，可相对减小对压边力的要求，容易调节到成形所需的进料阻力分布，同时也降低了对模具刚度，设备吨位等的要求。6）零件成型可能性分析 覆盖件成形的可能性分析是一项艰苦细致的工作。由于覆盖形状十分复杂，其成形可能性计算没有固定的方法。下面仅介绍几种最基本的分析方法。A）用基本冲压工序的计算方法进行类比分析覆盖件的形状不论多么复杂，都可以将它分割成若干部分，然后将每个部分的成型单独和冲压的基本工序进行类比，然后找出成型最困难的部分，进行类似的工艺计算，看其是否能一次成型。 基本的冲压工序有圆筒件拉深、凸缘圆筒件拉深、盒形件拉深、局部成型、弯曲成型、翻边成型、胀型等。它们都可以作为分析覆盖件相似部位的基础，用各种不同方法进行近似估算。由于覆盖件上的各部位是连在一起的，相互牵联和制约，故不要把变形性质不同的部分孤立地看待，要考虑不同部位的相互影响，才不会造成失误。B）变形特点分析覆盖件的成形工序，大都可以认为是一种平面应力状态下进行的，垂直板料方向的应力一般为零，或者数值很小，可以忽略不计。因此板料的变形方式，基本上可以分为以下两大类。 a 以拉深为主的变形方式。在以拉深为主的变形方式下，板料的成型主要依靠板料纤维的深长和厚度的变薄来实现的。拉应力成分越多，数值越大，板料纤维的和厚度变薄越严重。因此，在这种变形方式下，板料过度变薄甚至拉断，主成为变形的主要障碍。 b 以压缩为主的变形方式。在以压为主的变形方式下，板料的成型主要依靠板料纤维的缩短和厚度的增加来实现的。压应力成分越多，数值越大，板料纤维的压缩和厚度增加越严重。因此，在这种变形方式下，板料的失稳和起皱应成为变形的主要障碍。任何覆盖件的成型，都不外是拉深和压缩两种变形方式的组合，或以拉深为主，或以压缩为主。由于板料在拉深或压缩的过程中，具有失稳起皱和变薄拉破的危险，因此工艺上必须明确，板料在一定变形方式下极限变形能力究竟有多大，该工件能否一次成型。 如果从变形区应力应变状态的特点来看，概括起来，变形的主应力状态有如下四种类型，如图2-3所示。（1）拉拉。变形区内两个主应力均为拉应力。 （2）拉压。变形区内两个主应力，一个为拉应力，另一个为压应力，但绝对值，拉应力大于压应力。 （3）压拉。变形区内两个主应力，一个为压应力，另一个为拉应力，但绝对值，压应力大于拉应力。 （4）压压。变形区内两个主应力均为压应力。 同应力状态相对应，应变状态有如下四种类型，如图2-4所示。（1）拉拉。板面内两个主应变均为拉应变，厚度方向变薄严重。 （2）拉压。板内两个主应变，一个为拉应变，另一个为压应变，但绝对值拉应变大于压应变，厚度方向变薄。 （3）压拉。板内两个主应变，一个为压应变，另一个为拉应变，但绝对值压应变大于拉应变，厚度方向变厚。 （4）压压。板内两个主应变均为压应变，厚度方向变厚严重。一般情况下，板料成型时变形区应力状态图与应变状态图的对应关系如图2-5所示。图中的拉拉与压压主应力状态图都可能对应两种主应变状态图，其余则一一对应。 由此，我们可以概括地认识到板料的一般变形规律与成形性能。总的说来，板料能否顺利成型，首先取决于传力区的承载能力，即传力区是否有足够的抗拉强度。其次根据变形方式，分析变形区变形的主要障碍。在以拉深为主的变形方式下，变形区均匀变形的程度将决定其变形程度的大小。如果变形不均匀，或只集中某一局部变形，就会因集中应变而出现缩颈，变形不能继续进行。对此，工艺上往往采取增加凹模圆角半径或改善润滑的方法使其变形均匀化。在以压缩为主的变形方式下，变形区的抗失稳起皱能力将决定其变形程度的大小。对此，工艺上采取适当增加压料力的办法，以提高压料面的质量。降低凹模和压料圈的压料面表面粗糙度，增加摩擦等措施，可以改善变形条件19。 根据上述方法，对覆盖件局部形状予以判断分析，可以粗略地掌握覆盖件的变形特点。但不可不否认，由于形状的边界条件不同，这种判断往往是不够确切的。因此，判断工件是否能够成型，最好的办法还是参考以前加工过的工件，用类似的方法进行判断，如果应用坐标网格应变分析法，将试验数据和工件尺寸形状对照分析，可以得出更有价值的结果。c 成形度值判断法判断零件成形难易程度 对不规则形状拉延件的成形，还可以用成形度值进行估算和判断。成形度： （l/l0-1）100%式中 l0成型前毛坯长度； l成型后工件长度。 在拉延件最深或认为危险的部位，取间隔50100mm的纵向断面，计算各断面的成型度值（见图2-6），利用表2-3的数据进行成型分析和判断。值是单轴方向的值。当必须考虑两轴方向时，根据拉深、压缩情况，即根据属于两向胀型还是两向压缩变形，值多少有些变化。一般大型拉延件是通过拉深和胀型的复合成型来实现的，既有外部压料面材料的流入，又有凹模洞口内材料的深长，所以必须应用值对覆盖件成型性进行判断，同时还要考虑具体成型条件，对判断值要作修正（见表2-4），进行综合性估测。表2-4 成型难易判断值max修正值（2）最终方案确定：比较方案一与二,方案一成型结构简单且造价低，易于生产。方案二成型复杂，不利于生产。所以方案最终选择方案一，即倒装拉延模成型。（3）零件成形工序：剪料（制坯料）拉延国家原材料尺寸的规格有：500mm1500mm、900mm1800mm等，考虑到我所设计的拉延件需要的坯料尺寸为440mm1460mm，制取方案可以有：1）通过设计落料模具获得零件坯料尺寸，2）通过选择国家标准规格的剪板机对国家原材料500mm1500mm去除宽度方向上的60mm和长度方向上的40mm就可以获得所需坯料尺寸。按照合理性、经济性原则，最终我选择了方案2）。剪切分为平刃剪切、斜刃剪切等，按照各自的特点，我选择了斜刃剪切，其特点为：斜刃剪切可大大减小剪切力，斜刃剪板机下刃口呈水平状态，上刃口呈一定角度的倾斜状态，在上下刃口间进行剪切。由于剪刃是倾斜的，剪切时刃口与材料的接触长度比板料宽度小得多。这种剪板机行程大、剪力小、工作稳定，适用于剪切厚度小，宽度大的板料。斜刃剪切只能剪切直线20。斜刃剪切力：剪切毛刺高度允许值：0.05mm。最后参考实用冲压工艺及模具设计手册我选择的剪板机型号为：Q12-42500（沈阳锻压机床厂）剪切板厚最大/最小/mm 4/0.5 剪切板最大宽度/mm 2500 电动机功率 /kw 7.5 形成次数/次/min 45成形工艺卡片如附录一。2.3 选择压力机压力机分为单动压力机和双动压力机。形状简单、深度浅的覆盖件一般采用单动压力机来成型；形状复杂、深度深的覆盖件必须采用双动压力机成型，这是因为单动压力机的压料力是靠机床下面的油缸获得的，油缸的压力和行程都比双动压力机小得多，它不能提供较大压料力和大行程的复杂深拉延件所需的成型力。其次，单动压力机所用拉延模的压料圈比较薄，刚性相对弱，也不能适应复杂深拉延件的成型。此模形状简单，深度浅的覆盖件应采用单动压力机21。力的计算：公式：压力机公称压力F （A为压边圈的面积，P为单位压边力取2.53.0）（L为坯料长度，t 为坯料厚度，为材料抗拉强度，为拉伸系数） 则F4370KN 所以为了保证压力我选用压力机设备型号为JA36800T，此机床的气顶杆最高行程为90mm2.4模具工作原理模架都已经安装在机床上，压边圈在机床的气顶杆的作用下先达到了最高行程90mm，且调试完毕保证了闭合高度。在机床提供动力源的基础上，上模架随着机床向下运动，上模架上的凹模在内导向导板的滑配导向的作用下先与压边圈接触，将零件坯料压置在压边圈上，通过压边圈上的挡料板来零件坯料进行定位，压边圈与上模架接触后，其将与上模架一起向下运动，直至坯料在凸模和凹模的作用下形成所需零件。在此过程中导向分别有压边圈与凸模之间的导向、上模架与压边圈之间的导向。为保证零件成型后压边圈能回到最大行程，所以在压边圈上布置了16个气顶杆，其选择前提为：在给定压边圈的压边力为90T的基础上，选定标准件中4T的气顶杆，所以所需其顶杆个数N=90T/4T=15，为了保证强度和其顶杆的对称性，我选择了16个气顶杆。压边圈与凸模之间的导向板选择原则是：行程是导板高度的2/3，即是行程3/2=90mm1.5=135mm，在给定标准件中没有高度为135mm的导板，所以为保证强度有接近135mm的要求，我选择了150mm150mm的导板。2.5 成型零件的结构设计2.5.1 凸模的设计简单的模具设计可以根据设计指导书去对模具进行尺寸设计和选择，而我所设计的是比较复杂的零件对应的模具设计，而对于所给定的零件，我只能运用模具设计的灵魂即分模线结合UG2.0三维软件对模具进行设计，凸模的外轮廓就是我所设计拉延件的外轮廓，为了保证凸模外轮廓尺寸，沿压料面有一段40mm60mm的直壁必须加工，直壁往上呈45，缩进10mm40mm为非加工面。凸模圆角，t为我的制件毛坯厚度。成型后的凸模如图2-7。其设计成形思路如下：（1）将分模线投影，在投影曲线对话框中，复制方法选择复制，平面子功能中选择主平面为ZC方向确认后回到投影曲线对话框中确定，在分模线上会显示出投影后的分模线。用投影后的分模线，拉伸出实体起始距离为200，终止距离为-200，模体做出后，打开分模面，用分模面对实体进行分割，分割后将分模面上半部分实体删除，将分模面关闭。（消参）。既做出凸模本体。（2）CTRL +B将凸模本体隐藏，用分模线的投影线向内偏置10，制作刃口，用两条偏置线拉伸出中空实体，大小依然为200，-200。做出中空实体后将分模面打开，对中空体进行分割，分割开后将分模面以上的实体删除，删除后，关闭分模面，CTRL+T平移剩余的中空体，向下移动40。移动后，CTRL+SHIFT+U显示出隐藏的凸模本体，用凸模本体和中空体进行布尔减运算，既做出刃口。（消参）。（3）CTRL+B将当前实体隐藏，将偏置10的分模线再向内偏置50，做随行筋，随行筋的厚度要求至少保证50。用拉伸50的分模线拉伸出实体，数值为200，-200，打开分模面，对实体进行分割，分割后删除分模面以上的部分，将剩余的实体CTRL+T向下移动60，移动后，CTRL+SHIFT+U显示出隐藏的凸模本体，再用布尔减命令用凸模本体减去移动60的实体，既做出随行筋。（消参）。凸模制作完成。设置凸模实体为61层，并关闭61层，删除除分模线的投影线以外的其它偏置线。2.5.2 压边圈的设计压边圈内轮廓是套在凸模外轮廓外面的，沿压料面有一段100mm60mm的直臂必须加工直壁往上是45斜度，大出40mm100mm为非加工面。压边圈内轮廓与凸模外轮廓之间的间隙和凹模圆角半径的大小有关，间隙大于凹模圆角半径，则影响压料效果，最好的位置是在凹模圆角半径的切点处，所以压边圈内轮廓和凸模圆角轮廓之间的间隙比凹模圆角半径稍大，我所设计的压边圈压边面本身就是覆盖件的法兰边，所以凹模圆角半径为6mm，则压边圈内轮廓与凸模外轮廓之间的间隙取3mm。其成型步骤如下：（1）将分模面的层打开，显示出分模面，用缝合命令对分模面进行缝合，在缝合对话框中，缝合公差最大不能超过0.5。先选中分模面的任意一块，鼠标中键确认，在选中整个面，选择应用，系统将会发出错误报告提示错误点，如有错误点，CTRL+Z返回上一步重新调整缝合公差或其他设置，缝合好后就可以制作模本体。（消参）。（2） 将分模线的投影线向外偏置3，再将胚料线的投影线向外偏置15，用偏置3和偏置15的两条偏置线拉伸出中空实体，打开分模面，对中空实体进行分割，分割后，将分模面的上半部分实体删除。（3） 将分模面CTRL+T向下移动60，再对中空实体进行分割，分割后删除分模面以下的部分，保留两次分割后中间部分实体。（4） 将分模面CTRL+T向上移动60回原位，并关闭分模面。既做出压边圈本体并将本体CTRL+B隐藏。（5）将已经偏置3的偏置线再向外偏置10制作刃口，用偏置3和偏置13的的两条偏置线拉伸出中空实体。打开分模面，将中空实体分割，分割后删除分模面以上的中空实体，将剩余的中空实体向下CTRL+T移动40，再将隐藏的压边圈本体CTRL+SHIFT+U显示出来，用压边圈本体对中空实体进行布尔减运算，即作出刃口。（消参）。（6） 用已经偏置13的偏置线再向外偏置50，用偏置13和偏置50的两条偏置线拉伸出中空实体，制作随行筋，打开分模面，将中空实体进行分割，分割后删除分模面以上的部分。（7）CTRL+SHIFT+U显示出隐藏的压边圈本体部分，再用压边圈本体和随行筋本体进行布尔加运算，即做出压边圈（消参），如图2-8，将压边圈设置层为51层。2.5.3 凹模设计凹模的作用是通过凹模压料面和凹模圆角进行拉延。凹模的内轮廓就是我所设计拉延件的轮廓。而凹模的圆角可用下面公式算出：式中t为拉延件毛坯厚度。凹模只有本体和随行筋，没有工艺切口。所以其设计步骤如下:1. 将胚料线投影，并将胚料线的投影线向外偏置15，用偏置15的胚料线拉伸出实体，数值为200，-200，打开分模面将实体进行分割，分割后将分模面以下的实体部分删除。2. 再将分模面向上CTRL+T移动60，移动后再用分模面对实体分割，分割后将分模面上半部分的实体删除，保留两次分割剩余的中间实体部分，（消参）再将分模面CTRL+T向下移动60，回到原来的位置，关闭分模面，显示出的就是凹模本体，并将凹模本体CTRL+B隐藏。3. 将分模线向内外各偏置25，做随行筋，用偏置+-25的两条偏置线拉伸出中空实体，打开分模面，用分模面分割中空实体，分割后，将分模面以下的实体部分删除，将隐藏的凹模本体CTRL+SHIFT+U显示出来，将本体和随行筋进行布尔加运算，使凹模本体和随行筋加为一个体。（消参）。将实体设置层为71层。并将71层关闭，删除其他曲线。如图2-9。2.6 模架的选择与安装调试2.6.1 拉延模模板的概念 模板是结构标准化的具体体现，那么模板中的每一个标准化结构都可以看作是一个模块。将各个模块建模，然后利用UG的装配功能把模块拼装，便完成模板。模具作为一种特定结构的机械产品，进行模块化设计时，既与传统模块化机械产品设计有许多共同之处，又具有自身的特殊性。模块的正确划分是模板制作的关键，要兼顾两个方面：一是模具的结构，二是是否有利于实现参数化。模架模块是指结构相对规则的上下模架部分，主要起定位和支撑等作用。考虑到模具要固定在机床上，专用型面模块的外形直接受型面的控制，所以将压形模板分成6个模块：上模架、下模架、上模型体、下模型体、机床和型面。这样划分的优点有：将上、下模划分为模架和型体，因为模架是少变化和稳定的，结构相对规则，易于实现参数化；而型体外形则是多变的，不规则，不易于实现参数化；当型体由于突变失效时，不至于牵连基座。基于上述参数化模板技术在汽车覆盖件压形模板设计中应用方法的分析，根据对压形模板的模块划分，对各个模块在UG中建模，然后装配成为压形模板。模板的结构图如下图2-10所示图2-10 拉延模模架结构图2.6.2 模板的参数说明与尺寸要求由于本次设计的是内导向的单动拉延模具设计，所以在标准模架中调用了内导向的模架。其设计基本要求是：设计总体要满足零件拉延工艺卡片的要求，达到闭合高度800mm，再在此基础上对模架进行调整以满足零件成型要求，模具与模架的绝对坐标必须重合。其调整图如下：拉延模模架分为上、中、下三层模架，在模体装配之前还要按照任务书对模板进行调节。2.6.3模板（模架）的调节原始的模板的尺寸有时候与模体尺寸不相对应，因此需要调节有如下要求：（1）导腿宽度应大于上模板宽度的1/3； （2）调节模板高度时，只有导腿有变化，其他部件没有变化；（3）无论调节哪个部件的变化，下模板与中模板之间的距离都是一定的；（4）调节完毕后，把上、中、下三层模架全部抽取，以便后续的编辑。2.6.4 拉延模模体的装入上模架与凹模本体合在一起作为凹模，中模架与压边圈本体合在一起作为压边圈，下模架与凸模本体连接在一起作为凸模。要求如下：（1）装入时，必须让模体几何中心保持在原点，因此，在调整模具位置时，只能移动模板，不能移动模体的中心线；（2）装入时，凸模体压边面应超出中模架10mm以上；（3）装入时，凹模体必须与上模架紧紧相贴，不得有空隙；（4）模体在模板当中尽量两边对称，使拉延模体在模板的中央。2.7气顶孔的布置及气顶杆的选择原则2.7.1 气顶孔的选择机床作为一个标准件分为上机床和下机床，凸模固定在下机床上，凹模固定在上机床上。机床上排列无数个小圆孔，之间的距离为150mm，圆孔里边有一定长度的气顶杆，每一个气顶杆顶出的力为4T。在冲压工艺卡给定压边圈的压边力为60T的基础上，选定标准件中4T的气顶杆，所以所需其顶杆个数N=60T/4T=15，为了保证强度和其顶杆的对称性，我选择了16个气顶杆。还有几列安装槽和定位槽。装入时，机床的几何中心先设置在原点，把下机床装在下模架的下方，上机床放在上模架的上方。2.7.2 气顶孔的选择要求1）冲压力是从机床里的气顶孔力给出的，在冲压过程中，压边力必须小于所有气顶孔承受的力，即气顶孔的选择数量乘以4（吨）要大于它的压边力；2）气顶孔的选择数量乘以4（吨）要大于上模受的力；3）尽量使选择的气顶孔两边个数相同，且两边放置均匀，以便受力均匀；4）调整机床，使气顶孔与分模线越近越好，但不能与刃口相切；5）调整机床，使两侧的气顶孔尽量与随形筋的距离保持一致；6）在调整机床时，机床移动的距离不得大于75mm。最后，用UG中的抽取功能抽取所选择的孔，抽取的功能是能够对它进行后序的编辑与操作。用抽取的孔在下模架上开孔，前提是下模架是抽取的，孔直径为90mm，为的是让气顶柱穿过下模架，顶到压边圈上。为了更有力的顶住压边圈，在压边圈与气顶杆之间做个气顶柱，使气顶柱与压边圈合并为一个体。之后用20mm厚的垫片（标准件）装配到气顶住上。2.7.3 气顶柱尺寸的要求气顶柱直径一般取70mm。模架都已经安装在机床上，压边圈在机床的气顶杆的作用下先达到了最高行程200mm，且调试完毕保证了闭合高度。为了达到冲压工艺卡中的压边圈最大行程为90mm。有以下公式：气顶柱底部（包含垫片）与下模架底部之间的距离 =气顶杆的最大行程压边圈最大行程=200mm90mm =110mm2.8 起重方式的选择高速自动线模具采用吊耳起重棒形式（TS标准），多工位和手动线采用整体铸出式起重棒（宫津标准MYS-E287），整体式起重棒布置在模具的左右两侧。此模架起重方式选择吊耳而不能选择起重棒。因为设计要求选用JA36800机床，用起重棒强度不够，容易引起断裂，使用时间难以达到厂家要求。故选用吊耳。起吊装置在模具加工、组装和安装、卸模、搬运等情况下使用，它是模具使用安全的重要部分。起吊装置的种类如图2-13。我选用的吊耳是（a）插销吊钩（用于上下模架的起吊）和（b）铸嵌式吊钩（用于压边圈的起吊放置）。2.9 导向装置2.9.1 导板的选择拉延模的导向分为内导向和外导向。外导向是指压料圈和凹模之间的导向，即导板在压料圈之外；内导向是指压料圈和凸模之间的导向。即导板在压料圈之内。而常用的导向零件有导向板、导向块、和背靠块三种。由于导向装置是置于压边圈内侧，所以此次设计将采用内导向的导向板导向，也称导板导向。导向板广泛用于中小型拉延模，其长、宽尺寸依据模具大小和受力的方向等进行调整。导向板结构尺寸如图2-14所示。导向板材料为T8A，淬火硬度HRC5357。装配导板时，导板是一个标准件，此标准件分为三层，中间层是导板，两边分别是滑配面和挡墙面2.9.2 凸模上的导板安装（1）凸模上的导板选择原则是：行程是导板高度的2/3，即是导板高度=行程3/2=90mm1.5=125mm，在给定标准件中没有高度为125mm的导板，所以为保证强度有接近125mm的要求，我选择了高度为150mm的导板。导板是安装在凸模与压边圈之间，安装时我选用的是以下宽度的尺寸：1） 在凸模的两侧（窄面），安装1501502的导板；2） 在凸模的前后（宽面），安装1501504的导板；（2）导板的安装有如下要求：1） 先把凸模的随形筋延伸到下模架上；2） 由于装配导板是个标准件，在编辑导板的尺寸时，用UG里工具中的部件族，它的作用是改变此标准件尺寸，若再安装另一尺寸的导板，就必须再复制一个标准件，进行编辑；3） 导板上的任意一点到原点的距离应都是整5整10，为了是加工的方便；4） 导板和挡墙靠在凸摸表面上，滑配面靠在压边圈内侧；5） 挡墙的上表面应露出凸模刃口水平距离3mm左右，为了是加工的方便；6） 导板的上表面到刃口的垂直距离不得小于25mm，且每一个导板与刃口的垂直距离都保持一致；凸模的每一个面应安装2个导板，导板最好安装在靠近凸模四个角，为了使导板的滑行更稳固；2.9.3 压边圈上的导板安装压边圈上放置的是滑配面，安装步骤如下：1）先把压边圈的随形筋延伸到中模板的下层板上；2）先把压边圈抽取，因为装入的拉延模摸体相当于一个标准件，只能抽取后才能对它进行编辑，再抽取每一个滑配面；3）藏各个导板 ，只留下抽取得滑配面，拉伸靠压边圈里的滑配表面，向相反方向各拉伸50mm；4）把压边圈以里的各个实体的四个侧面各偏置25mm,为的是给导板留空余；5）然后做布尔减，露出滑配面，在凹的两侧作圆角为20mm；6）再把压边圈的外表面的每个实体做倒角为10mm；2.9.4凸模与压边圈的导向凸模和压边圈的导向是用48对导板导向，导板数量根据模具大小及具体结构选定。导板应放置在凸模外轮廓的直线或形状平滑的部位。导向面应在压料圈内轮廓与凸模外轮廓之间空隙的1/2处。拉延开始时导向面的接触（包括30。斜面部分）应不小于50mm，如图2-15（a）所示，拉延结束时，凸模导板不脱离压边圈导板，如图2-15（b）所示。导板无论安装在凸模或压边圈处，其安装面应充分考虑到易于铸造保证尺寸，便于机械加工。图2-16（a）所示的凸模导板结构，铸件中的空隙大，机械加工面积最小，是合理的结构形式20。图2-17为压边圈导板示意图。压边圈上的导板安装面需要加工，考虑到机床加工条件、加工深度不易大于250mm，为了降低加工面的深度，可将30。斜面放在凸模导板上，这样凸模导板尺寸加长，相应地可将压边圈导板长度缩短，如图所示。 2.9.5 凹模与压边圈的导向常用的压边圈和凹模之间的导向，是在压边圈和凹模上铸出凸台和凹槽，并在其上安装导板以起导向作用，导向间隙为0.03mm。凸台和凹槽的放置位置根据需要决定。图2-18（a）所示的凸台放在凹模上，其优点是工人操作时看得清楚且较安全，缺点是调整冲模时防碍打磨压料面和压料筋槽。图2-18（b）所示的凸台放在压料圈上，此时打磨压边面和压料筋槽比较容易，放料和取件方便，多用于压边面形状复杂的情况。凸台和凹槽上安装导板有利于调整导向间隙，导向面可考虑一面装导板，另一面精加工，磨损时可在导板背后加垫调整，导板安装要考虑制孔的方便性。凹槽于导向面之间的距离A压边面长度加上2040mm；距离B决定于压边面的宽度，一般取压边面宽度的1/31/2。凹槽应对称分布。2.10 筋的布置及壁厚选择拉延模的凸模、凹模、压料圈和凸模固定座及模架等都采用铸件毛坯。铸件既要尽量轻，又要有足够的强度和刚度。因此可将铸件的非重要部分挖空，并在影响强度和刚度的部位增加立筋。筋的厚度一般取40mm，在凸摸和下模架的中空底部、凹模和上模架的中空顶部都要立筋，筋的间距一般为300mm左右。筋的布置应避免十字交叉，最好是丁字交叉如图2-19所示。壁厚尽可能均匀，避免急聚变化的斜面。壁厚过薄，浇铸时熔融金属的流动变坏。壁厚和薄壁接合部位要设置过渡区。 拉延模的凸模、凹模、压料圈和凸模固定座及模架等都采用铸件毛坯16。铸件既要尽量轻，又要有足够的强度和刚度。因此可将铸件的非重要部分挖空，并在影响强度和刚度的部位增加立筋22。模具铸件壁厚与模具的尺寸、生产批量和受力情况有关。合理选用铸件壁厚不仅可以节约材料，也有利于提高铸件质量。铸件的壁厚和结构参数没有同一的标准，各国各厂推荐的数据不尽相同，这里推荐在小批量和大批量生产时铸件各部分壁厚的参考数据分别见图2-20（ab）和表2-5（ab）表2-5（b） 大批量生产时拉延模铸件壁厚数据压料面处的宽度安拉延前毛配的压料宽度加大4080mm，约在130240mm范围内。本套模具壁厚即随形筋厚为50mm。2.11 定位装置2.11.1 凸模与下模架之间的定位凸模与下模架之间的定位，一般用三个键固定就可以了，即左右两侧和前后其中一侧，其尺寸为：长为80mm、宽为32mm、高为25mm,且有一面的倒角为3mm。在键的中央有一个沉头孔，其尺寸为：沉头深度为12mm，沉头直径为18mm，孔直径为11mm。安装键时有如下要求：1）沉头孔朝上，倒角与沉头孔同面。2）键的顶部与凸模上的槽留有5mm的间隙。3）为了防止定位键作用的力对薄壁有影响，往往在键旁薄的地方加厚在布置键槽时有如下要求：1) 在下模架上挖槽3mm，为了使凸模与下模架连接的更稳固，在凸模上截取10mm高，与下模架合并一起，即下模架上挖槽13mm；2) 在凸模上挖槽17mm；3） 槽的一端最好设成半圆形，以便加工方便；4） 槽的长度要长于键长度15mm左右，以便给出它的活动量；2.11.2 上下模架与机床的定位 上下模架与机床的定位，要用四个定位键，此键是交叉十字的通键，以便能够承受更大的力，即要在上下模架的筋上设置槽，其尺寸为：高20mm，宽32mm。2.12 定位孔的布置为了更准确的加工模具，需在各个模架上安装定位孔，其结构为两边是半圆结构，定位孔的圆心与某一个半圆的圆心一致，其尺寸为：两半圆的圆心距为60mm，宽为50mm，定位孔直径为15mm，高为10mm定位孔的布置要求如下：1）安装定位孔时，小孔的圆心必须与模体的中心线对齐；2）每一个模架上安装3个定位孔即可，其中左右两侧两个，在Y轴的负方向（送料方向）上一个；3）安装定位孔时，要与各模架的边缘相切，其中在上模架安装时，应与导腿边缘相切。2.13. 固定装置2.13.1 法兰台的制作凸模与下模架之间的固定，是由法兰台固定的，这里只制作大概的结构，后序的加工由车间的工作人员来进行研究，其结构尺寸为：台高为30mm，台上有个凸台，是为了安装螺栓用的，凸台高为10mm，凸台两边倒圆角半径为20mm。其安装要求为：1）安装凸台的个数最少为4个，而且要放置均匀；2）必须是在凸模上安装，而且要与凸模合并为一体；3）下模架上应要有10mm的法兰台，并与凸模上的法兰台对齐；4）要消除法兰台对其他地方的干涉，留有15的空隙。2.13.2 压板槽的制作上下模架与机床的固定，是由压板槽中的螺栓固定的，压板槽分别布置在上下模架的顶部和底部，并与机床上的压料槽相对应，其安装数量要求为：1）当模具长L1500时，则安装数量为68个；2）当模具长L1500时，则安装数量为46个；3）其加工尺寸如下图2-21：其中高为10mm。我用的是6个压料槽。图2-21 压板槽的剖面图2.14 限位装置2.14.1 合模限位块合模现为块又称条子整块，所有拉延模必须装四块调整块，装在压边圈四个角上，通过试验使压边圈周围保持均匀合模间隙，从而保证均匀压料力。调整块采用工具钢制造并淬火，保证承载能力7500N/cm2，设计时在图纸上注明：试压后把调整块磨薄0.75mm，用一片0.25mm厚垫片垫在下面。调整块要尽可能远离侧倒块。2.14.2 存放限位块存放限位块是拉延模在不工作时，为了使弹性元件不是去弹力而必须设置的零件。其厚度要保证弹簧不受压缩而处于自由状态。2.14.3 压边圈限位螺钉倒装拉延模的压边圈套在凸模的上，在拉延开始时，压边圈通过顶杆顶起使压边面超过凸模最高点，考虑顶杆顶起时有跳动的可能，因此压边圈应设置限位螺钉。其限位长度（螺钉的有效工作长度）应超出压边圈最大行程20mm。以上几种螺钉都是标准件。我选用的是压边圈限位螺钉。其结构图2-22为：其安装要求如下：1）限位螺钉应安装在下模架的四个角上，并通过压边圈；2）限位螺钉的顶端不能超过中模板的上层板，并在顶端周围留有20mm左右的空隙，便于安装；2.15 调压垫的布置调压垫也叫墩死垫，在装配当中是一个标准件。在模具运行当中，来自机床的力给了凹模，当凹模与压边圈接触时，它们之间会存在很大的力，当压边圈与凸模接触时，这个力又给了凸模，由于模体的形状是不均匀的，难免会造成力的分布不均匀，致使会对压料件产生很大的影响，为了在模具运行过程当中的接触力达到平衡，在压边圈与凹模之间、凸模与压边圈之间的四周必须要安装调压垫。调压垫厚20mm，在它们之间各有凸起的小圆台，因此调压垫就夹在小圆台之间。其结构图2-24如下图所示：其安装要求为：1）安装时，调压垫之间的距离不能大于300mm，且分布要均匀；2）调压垫底部必须有筋，占60%即可，为了是底部能够承受更大的冲压力，防止模具损坏；3）安装时，调压垫尽量靠近分模线，为了是最后改模具时更方便些。2.16 挡料板的布置在冲压板料的过程当中，难免会使板料发生移动，这样必须在压边圈的四周布置挡料板，挡料板也是个标准件，其结构图如图2-25所示。其安装要求为：1）一般每侧安装2个挡料板，且尽量靠近四角，并安装要对称；2）挡料板的挡料面与坯料线要有3mm水平距离的间隙；其它三侧离周围有10mm间隙，挡料板底部应布置个安放台；3）挡料面有曲面和直面，其中只能用直面来挡料，且在曲面与直面的相交处与压边面的垂直距离不能低于20mm。为了防止压料时，挡料板的突起的部分对凹模有干涉，就在凹模上在突起部分挖个孔，挖孔的尺寸按要求2）中的尺寸。2.17 出件方式及成型后模具结构三维图按照工艺卡片要求，出件与退件都是由人工取出和放入。（如图2-26）2.18 力的校核（1）压边力校核此次设计给出工艺卡片上要求压边力为60T，按照压边力计算公式应满足P60T，P=57T60T 满足设计要求。（2）成型力校核 P400T， P=380T400T 满足设计要求。（3） 压力机校核 F 而=57T，=380T F=800T437T 所以满足设计要求。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃