汽車模具設計

汽車模具設計第1頁/共177頁

第一章概述

1.1現(xiàn)代汽車模具設計1.2汽車模具制造特點第2頁/共177頁覆蓋件實例第3頁/共177頁

1.1現(xiàn)代汽車模具設計

覆蓋件的含義：覆蓋件主要指覆蓋汽車發(fā)動機和底盤、構成駕駛室及構成車身的一些零件，如轎車的擋泥板、頂蓋、車門外板、發(fā)動機蓋、水箱蓋、行李箱蓋、骨架等。

覆蓋件組裝后構成了車身或駕駛室的全部外部和內部形狀，它既是外觀裝飾性零件，又是封閉薄殼的受力零件。覆蓋件的制造是汽車車身制造的關鍵環(huán)節(jié)。覆蓋件表面一般都具有裝飾性，除考慮好用、好修、好造外，要求美觀大方。覆蓋件與一般沖壓件的區(qū)別：材料薄、形狀復雜（多為立體曲面），結構尺寸大，尺寸精度高，因此沖壓工藝編制、沖模設計、沖模制造工藝都有一些特殊的要求，沖壓設計中常把他作為一種特殊類型研究。第4頁/共177頁覆蓋件的表示方法

由于覆蓋件多為復雜的空間曲面，不能用幾個視圖或剖面就把覆蓋件各點的位置和尺寸表達清楚。還必須輔以主模型或直接利用計算機幾何造型技術，用解析數(shù)學式和坐標數(shù)據(jù)信息來表示汽車覆蓋件的完整形狀尺寸，從而進行模具設計和制造。（一）覆蓋件圖與主模型1.汽車線覆蓋件及汽車車身（包括飛機、船體）的圖形都是以三組互相正交的直線為基準來繪制的，這三組基準線在汽車制造行業(yè)就稱為汽車線。

(1)水平線常簡寫為WL。它是以底盤表面為零點。（2）縱線簡寫為BL。它是以車身中心為零點，向兩側標注。（3）橫線簡寫為TL。它是以前軸（輪）中心為零點。

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以汽車線為基準繪圖，尺寸線較簡單，便于表明零件的坐標位置和安裝位置，并且由于車身零件在制造過程中常以汽車線為基準，這樣使設計、繪圖與制造統(tǒng)一。第6頁/共177頁覆蓋件的表示方法2.覆蓋件圖覆蓋件圖是以汽車線為基準，僅表示一些主要投影關系，標注覆蓋件的外輪廊尺寸及某些孔、凸包的特征尺寸的圖樣。它不能將覆蓋件所有相關點的位置都表示出來，否則將使圖形繁亂、尺寸線過多而模糊不清，難以使用。3.覆蓋件的主模型覆蓋件的主模型（簡稱主模型）是覆蓋件圖的補充，它能夠真正完整地表示覆蓋件的立體模型。主模型是按主圖板上的投影圖和面圖做出單個覆蓋件內表面形狀的立體模型。為了滿足制造模具的需要，主模型都是按覆蓋件內表面形狀來制作的，如要按覆蓋件外表面形狀來制作主模型，必須特別提出并加注說明。主模型既是制造覆蓋件沖模、焊裝夾具和檢驗夾具的標準，又是覆蓋件檢查、焊裝夾具和檢驗夾具調整的不可缺少的標準樣品。一般由容易加工、具有一定硬度和不易變形材料來制造，常用的主模型材料有木材和塑料兩類。（二）計算機幾何造型（數(shù)據(jù)模型）隨著計算機輔助技術的不斷發(fā)展，利用幾何造型技術來設計和表示汽車覆蓋件已成為主流發(fā)展趨勢，它將逐步取代傳統(tǒng)的設計方法和圖樣。常用的曲面可用曲線生成方法得到，也可用一些擬合、倒圓、修剪、延伸等方法來間接生成曲面。第7頁/共177頁覆蓋件特點和要求覆蓋件應滿足的條件：

1.良好的表面質量；

2.符合要求的幾何尺寸和曲面形狀

3.要有足夠的剛性；

4.良好的工藝性。覆蓋件主要沖壓工序：

覆蓋件的主要沖壓工序有:落料、拉延、校形、修邊、切斷、翻邊、沖孔等。其中最關鍵的工序是拉延工序。第8頁/共177頁1-發(fā)動機罩前支撐板;2-固定框架;3-前群板;4-前框架;5-前翼子板;6-地板總成;7-門檻;8-前門;9-后門;10-車輪擋泥板;11-后翼子板;12-后圍板;13-行李艙蓋;14-后立柱;15-后圍上蓋板;16-后窗臺板;17-上邊梁;18-頂蓋;19-中立柱;20-前立柱;21-前圍側板;22-前圍板;23-前圍上蓋板;24-前擋泥板;25-發(fā)動機罩;26-門窗框第9頁/共177頁覆蓋件的結構特征與成形特點

覆蓋件的結構特征（如圖1.1）分類：按功能和部位分類，可分為外部覆蓋件、內部覆蓋件和骨架件（結構件）三類。外部覆蓋件和骨架類覆蓋件的外觀質量有特殊要求，內部覆蓋件的形狀往往更復雜。按成形性質分：深拉深成形（油箱）、脹形拉深成形（翼子板）、淺拉深成形（外門板）、彎曲成形（支架、立柱）、彎曲成形（消音器隔板）。第10頁/共177頁覆蓋件的結構特征特征：和一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復雜、多為空間曲面且曲面間有較高的連接要求、結構尺寸較大、表面質量要求高、剛性好等特點。汽車覆蓋件的形狀看成是由若干個“基本形狀”(或其一部分)組成的。這些“基本形狀”有：直壁軸對稱形狀(包括變異的直壁橢圓形狀)、曲面軸對稱形狀、圓錐體形狀及盒形形狀等。而每種基本形狀都可分解成由法蘭形狀、輪廓形狀、側壁形狀、底部形狀組成，圖1.1。第11頁/共177頁(a)(b)(c)(d)

圖1.1覆蓋件的基本形狀

(a)法蘭形狀；(b)輪廓形狀；(c)側壁形狀；(d)底部形狀第12頁/共177頁覆蓋件的成形特點

結構尺寸大；形狀復雜；相對厚度小。1.成形工序多：拉深為關鍵工序；2.拉深是復合成形：常采用一次拉深；3.拉深時變形不均勻：工藝補充、拉深筋；4.大而穩(wěn)定的壓邊力：雙動壓床；5.高強度、高質量、抗腐蝕的鋼板；6.覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。（翼子板的多處翻邊）第13頁/共177頁圖1.2覆蓋件拉深過程示意圖a)坯料放入；b)壓邊；c)板料與凸模接觸；d)材料拉入；e)壓型；f)下止點；g)卸載第14頁/共177頁成形特點1）汽車覆蓋件沖壓成形時，內部的毛坯不是同時貼模，而是隨著沖壓過程的進行而逐步貼模。2）成形工序多。覆蓋件的沖壓工序一般要4～6道工序，多的有近10多道工序。拉深、修邊和翻邊是最基本的三道工序。3）覆蓋件拉深往往不是單純的拉深，而是拉深、脹形、彎曲等的復合成形。不論形狀如何復雜，常采用一次拉深成形。4）拉深時變形不均勻，主要成形障礙是起皺和拉裂。為此，常采用加工藝補充面和拉深筋等控制變形的措施。5）需要較大和較穩(wěn)定的壓邊力。所以，廣泛采用雙動壓力機。6）材料多采用如08鋼等沖壓性能好的鋼板，且要求鋼板表面質量好、尺寸精度高。

7）制定覆蓋件的拉深工藝和設計模具時，要以覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。

第15頁/共177頁覆蓋件的成形分類

汽車覆蓋件的沖壓成形分類以零件上易破裂或起皺部位材料的主要變形方式為依據(jù),并根據(jù)成形零件的外形特征、變形量大小、變形特點以及對材料性能的不同要求,可將汽車覆蓋件沖壓成形分為五類:

深拉深成形類、脹形拉深成形類、淺拉深成形類、彎曲成形類和翻邊成形類。第16頁/共177頁覆蓋件的主要成形障礙及其防止措施

由于覆蓋件形狀復雜，多為非軸對稱、非回轉體的復雜曲面形狀零件，因而決定了拉深時的變形不均勻，所以拉深時的起皺和開裂是主要成形障礙。1.起皺及防皺措施

原因：覆蓋件的拉深過程中，當板料與凸模剛開始接觸，板面內就會產生壓應力，隨著拉深的進行，當壓應力超過允許值時，板料就會失穩(wěn)起皺(如圖1.2)。

防皺措施：解決的辦法是增加工藝補充材料或設置拉深筋。第17頁/共177頁開裂及防裂措施2.開裂及防裂措施原因：是由于局部拉應力過大造成的，由于局部拉應力過大導致局部大的脹形變形而開裂。位置:

開裂主要發(fā)生在圓角部位，開裂部位的厚度變薄很大如凸模與坯料的接觸面積過小、拉深阻力過大等都有可能導致材料局部脹形變形過大而開裂。防裂措施：為了防止開裂，應從覆蓋件的結構、成形工藝以及模具設計多方面采取相應的措施。第18頁/共177頁覆蓋件的成形障礙的防止措施(1)覆蓋件的結構上，可采取的措施有：各圓角半徑最好大一些、曲面形狀在拉深方向的實際深度應淺一些、各處深度均勻一些、形狀盡量簡單且變化盡量平緩一些等。

(2)拉深工藝方面，可采取的主要措施有：拉深方向盡量使凸模與坯料的接觸面積大、合理的壓料面形狀和壓邊力使壓料面各部位阻力均勻適度、降低拉延深度、開工藝孔和工藝切口等（如圖1.3）。

(3)模具設計上可采取設計合理的拉深筋、采用較大的模具圓角、使凸模與凹模間隙合理等措施。

第19頁/共177頁工藝方面主要措施

圖1.3工藝孔和工藝切口第20頁/共177頁1.2汽車模具制造特點覆蓋件模具種類1.覆蓋件拉深模拉深模的典型結構

覆蓋件拉深設備有單動壓力機和雙動壓力機，形狀復雜的覆蓋件必須采用雙動壓力機拉深。根據(jù)設備不同，覆蓋件拉深模也可分為單動壓力機上覆蓋件拉深模和雙動壓力機上覆蓋件拉深模。(如圖所示)分別為單動壓力機上和雙動壓力機上覆蓋件拉深模的典型結構示意圖。第21頁/共177頁

單動壓力機上覆蓋件拉深模雙動壓力機上覆蓋件拉深模第22頁/共177頁2.覆蓋件修邊模

覆蓋件修邊模就是特殊的沖裁模，與一般沖孔、落料模的主要區(qū)別是：所要修邊的沖壓件形狀復雜，模具分離刃口所在的位置可能是任意的空間曲面；沖壓件通常存在不同程度的彈性變形；分離過程通常存在較大的側向壓力等。修邊模具的結構修邊模具的分類覆蓋件修邊模可分為垂直修邊模（圖1.4）、水平修邊模和傾斜修邊模（圖1.5）。

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圖1.4垂直修邊模

1-下模；2-凸模鑲塊；3-上模；4-凹模鑲塊；5-卸件器第24頁/共177頁

圖1.5水平修邊模和傾斜修邊模1、15-復位彈簧；2-下模；3-、16滑塊；4、17-修邊凹模；5、12-斜楔；6、13凸模鑲塊；7-上模；8-卸件器；10-螺釘；9-彈簧；11、14防磨板；18-背靠快第25頁/共177頁3.覆蓋件翻邊模

根據(jù)翻邊模的結構特點和復雜程度，覆蓋件的翻邊?？煞譃橐韵铝N類型。（1）垂直翻邊模

（2）斜楔翻邊模

（3）斜模兩面開花翻邊模

（4）斜楔圓周開花翻邊模

（5）斜楔兩面向外翻邊模

（6）內外全開花翻邊模第26頁/共177頁

圖1.6窗口插入式翻邊凸模擴張結構1、4-斜楔座；2、13-滑板；3、6-斜楔塊；5-限位板；7、12-復位彈簧；8、11-滑塊；9-翻邊凸模；10-翻邊凹模

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圖1.7翻邊凸模收縮與翻邊凹模擴張結構1、15-限位塊；2-壓塊；3、4-斜楔塊；5-滑塊；6、12-彈簧；7-頂桿；8-翻邊凸模；9-壓板；10-斜楔；11-翻邊凹模；13-活動底板；14-下模座第28頁/共177頁

圖1.8斜楔兩面開花式結構1、7、9-斜楔；2-滑板；3-滑塊；4、5、16-彈簧；6-軸銷；8-活動翻邊凸模；10-鍵；11-導套；12固定塊；13-壓件器；14-凸模座；15-定位塊；第29頁/共177頁第二章

車身件的工藝設計2.1成形性的討論

2.2加工工藝和工序設計第30頁/共177頁2.1成形性的討論

眾所周知，形狀比較簡單制件（圓或方形筒）可以通過計算拉深系數(shù)、翻邊系數(shù)等來判斷成形的可能與否，覆蓋件的某些局部也可借鑒這些資料。但由于覆蓋件往往形狀不規(guī)則，僅用簡單制件的資料判斷是不確切的，也是不夠的。比較好的方法是參考積累下來的已生產過的類似零件數(shù)據(jù)來判斷，這些數(shù)據(jù)中最有價值的是根據(jù)劃圓形網格試驗得到的數(shù)據(jù)。一種比較有效的方法是通過計算延伸率來判斷覆蓋件能否成形（脹形還是拉深，或者兩者的某種組合，見圖。具體做法是在制件最深部位以間距50~100mm取若干斷面，分別計算延伸率δ（這時不考慮壓邊圈下凸緣部分材料流入的影響），參照表所列脹形許可值來判斷可否用脹形方法成形。若δ大于許可值，采用脹形方法可能使制件破裂，而應采用拉深方法成形。但若相鄰斷面的δ平均值超過30%或δ的最大值超過40%時，即使采用拉深的方法，允許壓邊圈下凸緣部分材料流入凸、凹模間，制件局部仍可能破裂。

δ=（l1-l)/l100%式中l(wèi)——成形前坯料斷面長度

l1——制件斷面長度

第31頁/共177頁覆蓋件脹形判斷值表第32頁/共177頁2.2加工工藝和工序設計一.覆蓋件沖壓成形工藝設計1.確定沖壓方向

覆蓋件的沖壓工藝包括拉深、修邊、翻邊等多道工序，確定沖壓方向應從拉深工序開始，然后制定以后各工序的沖壓方向。應盡量將各工序的沖壓方向設計成一致。(1)拉深方向的選擇

(a)拉深沖壓方向對拉深成形的影響凸模能否進入凹模、對破裂和起皺的影響等。

(b)拉深方向選擇的原則

①保證能將拉深件的所有空間形狀（包括棱線、肋條、和鼓包等）一次拉深出來，不應有凸模接觸不到的死角或死區(qū)。第33頁/共177頁

如圖a，若選擇沖壓方向A，則凸模不能全部進入凹模,造成零件右下部的a區(qū)成為“死區(qū)”,不能成形出所要求的形狀。選擇沖壓方向B后,則可以使凸模全部進人凹模,成形出零件的全部形狀。圖b)是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面確定的拉深方向,若改變拉深方向則不能保證90°角。圖1.9拉深方向確定實例第34頁/共177頁②有利于降低拉深件的深度。拉深深度太深,會增加拉深成形的難度,容易產生破裂、起皺等質量問題；拉深深度太淺,則會使材料在成形過程中得不到較大的塑性變形，覆蓋件剛度得不到加強。③盡量使拉深深度差最小。以減小材料流動和變形分布的不均勻性（如圖1.10)。

圖1.10拉深深度與拉深方向第35頁/共177頁④保證凸模開始拉深時與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)。開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面積要大，接觸面應盡量靠近沖模中心圖1.11凸模開始拉深時與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖第36頁/共177頁2.修邊方向的確定及修邊形式(1)修邊方向的確定所謂修邊就是將拉深件修邊線以外的部分切掉。理想的修邊方向:

是修邊刃口的運動方向和修邊表面垂直。

(2)修邊形式修邊形式可分為垂直修邊、水平修邊和傾斜修邊三種，

如圖1.12所示。第37頁/共177頁圖1.12修邊形式示意圖

a)垂直修邊b)水平修邊c)傾斜修邊第38頁/共177頁3.翻邊方向的確定及其翻邊形式

（1）翻邊方向的確定翻邊工序對于一般的覆蓋件來說是沖壓工序的最后成形工序，翻邊質量的好壞和翻邊位置的準確度，直接影響整個汽車車身的裝配和焊接的質量。合理的翻邊方向應滿足下列兩個條件：

①翻邊凹模的運動方向和翻邊凸緣、立邊相一致；②翻邊凹模的運動方向和翻邊基面垂直。（2）翻邊形式按翻邊凹模的運動方向，翻邊形式可分為垂直翻邊、水平翻邊和傾斜翻邊三種(如圖1.13)。第39頁/共177頁

圖1.13典型覆蓋件翻邊第40頁/共177頁二.拉深工序的工藝處理1.工藝補充部分的設計為了實現(xiàn)覆蓋件的拉深，需要將覆蓋件的孔、開口、壓料面等結構根據(jù)拉深工序的要求進行工藝處理，這樣的處理稱為工藝補充。如圖1.14中的工藝補充。工藝處理的內容包括：確定壓料面形狀、工藝補充、翻邊的展開、沖工藝孔和工藝切口等內容，是針對拉深工藝的要求對覆蓋件進行的工藝處理措施。工藝補充設計的原則：（1）內孔封閉補充原則（為防止開裂采用與沖孔或工藝切口除外）；（2）簡化拉深件結構形狀原則（如圖1.15）；（3）對后工序有利原則（如對修邊、翻邊定位可靠，模具結構簡單）。第41頁/共177頁

圖1.14工藝補充示意圖第42頁/共177頁a)

b)c)a)簡化輪廓形狀；b)增加局部側壁高度；c)簡化壓料面形狀

圖1.15簡化拉深件結構形狀第43頁/共177頁2.壓料面的設計

壓料面是工藝補充部分組成的一個重要部分，即凹模圓角半徑以外的部分。壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不皺，而且應盡量造成凸模下的材料能下凹以降低拉深深度，更重要的是要保證拉入凹模里的材料不皺不裂。因此，壓料面形狀應由平面、圓柱面、雙曲面等可展面組成，如圖1.16所示。確定壓料面形狀必須考慮以下幾點：（1）降低拉深深度圖1.17和1.18所示是降低拉深深度的示意圖。

（2）凸模對毛坯一定要有拉伸作用

只有使毛坯各部分在拉深過程中處于拉伸狀態(tài)，并能均勻地緊貼凸模，才能避免起皺，如圖1.19。第44頁/共177頁

圖1.16壓料面形狀

1-平面；2-圓柱面；3-圓錐面；4-直曲面第45頁/共177頁圖1.17壓料面與沖壓方向的關系1-壓邊圈；2-凹模；3-凸模第46頁/共177頁圖1.18所示是降低拉深深度的示意圖。

圖1.19凸模對毛坯一定要有拉伸作用第47頁/共177頁3.工藝孔和工藝切口

在制件上壓出深度較大的局部突起或鼓包，有時靠從外部流入材料已很困難，繼續(xù)拉深將產生破裂。這時，可考慮采用沖工藝孔或工藝切口，以從變形區(qū)內部得到材料補充。如圖所示。

工藝孔或工藝切口必須設在拉應力最大的拐角處，因此沖工藝孔或工藝切口的位置、大小、形狀和時間應在調整拉深模時現(xiàn)場試驗確定。第48頁/共177頁三.拉深、修邊和翻邊工序間的關系

覆蓋件成形各工序間不是相互獨立而是相互關聯(lián)的，在確定覆蓋件沖壓方向和加工藝補充部分時，還要考慮修邊、翻邊時工序件的定位和各工序件的其它相互關系等問題。拉深件在修邊工序中的定位有三種：（1）用拉深件的側壁形狀定位。（2）用拉深筋形狀定位。（3）用拉深時沖壓的工藝孔定位。修邊件在翻邊工序中的定位，一般用工序件的外形、側壁或覆蓋件本身的孔定位。第49頁/共177頁

四、工藝設計基礎

（一）工藝設計的準備原始材料準備工藝設計前除需準備常規(guī)設計的有關工藝手冊（如沖模設計手冊、機械制造工藝手冊、技術標準……）外，還需要查閱的資料及實物主要有：覆蓋件圖、主模型或者實物。生產批量和交貨期。生產線有關設備型號、參數(shù)和附屬裝置情況。所收集、整理的類似覆蓋件的成形性能和生產情況。原材料的性能、規(guī)格及纖維方向等。覆蓋件圖、模型或實物的分析研究:首先，應該了解該覆蓋件的作用、強度、表面質量要求及其與相關零件的裝配關系等。其次，應分析以下問題：（1）覆蓋件的工藝性。覆蓋件有無成形困難的局部形狀（急劇變化、負角面等）。在許可的情況下，盡量滿足原設計要求，但當成形有困難或不能保證穩(wěn)定批量生產時，應該與設計部門協(xié)商進行修改（從材料的許用變形程度、設備、模具制造及操作等方面考慮）。（2）覆蓋件的重點。作為外覆蓋件，要求外表面連續(xù)，并與相鄰表面均勻過渡，如果外表面存在不連續(xù)狀，表面質量將惡化，經噴涂裝飾后尤其明顯。作為內覆蓋件，一般對表面狀況要求不高，但對尺寸精度要求較高，在焊接面上不應有皺折、回彈等。第50頁/共177頁（3）局部細節(jié)（如孔、孔距、凸凹、凸緣、加強筋等）的精度。修邊、壓彎、成形的邊緣圓角半徑是否適當，壓彎成形角部分是否多料。（4）料厚公差應在保證該覆蓋件精度范圍內。（5）有無關于毛刺高度及毛刺方向的要求？（6）是否需要考慮材料的纖維方向？板材利用率如何？（7）可否成對成形？通過以上分析研究，初步確定覆蓋件圖及其公差。但在后來的模具設計、模具制造和調試階段仍有可能改變覆蓋件的形狀。（二）工藝設計工藝設計需要研究的主要問題：研究沖壓成形性能及加工方法、加工性能。設計工序最少且又能滿足覆蓋件性能要求的方案。大批量生產時，應盡量把多工序合并成一道工序，小批量則用單工序模。初步確定模具結構及影響強度、壽命的尺寸。根據(jù)覆蓋件的大小計算沖壓力，決定各工序所使用的設備。以沖壓為主重新討論工藝設計。因為即使是最好的設計師，也不可能精通各部門的工作，通過討論則可收集到大量的第一手資料，從而提高設計水平。分析討論時要邀請質量控制、模具制造、調試和使用等部門人員參加，并做好記錄。經濟分析，以降低成本、提高效率為目的。上述各項在實際進行時是互相關聯(lián)的，不能分開單獨研究。第51頁/共177頁第三章

車身件模具設計

3.1拉深線圖

3.2確定模具結構第52頁/共177頁

3.1拉深線圖

（1）拉深件圖的要求①按照拉深件的沖壓位置繪制,而不是像產品圖那樣按照零件在車身上的裝配位置來繪制。②拉深件圖上不僅要標注拉深件的輪廓尺寸、不同位置的深度等。而且要標注拉深件在汽車坐標系中的定位尺寸，拉深方向與坐標系的關系，后面工序示意線及尺寸等。有時還標注后面工序的沖壓方向，但不標注拉深件外輪廓尺寸③當拉深件的法蘭面為復雜曲面形狀時，還可以在法蘭面上標注上凸、凹模和壓料圈型面按工藝模型仿制、配研的技術要求。第53頁/共177頁拉深件圖的畫法(2)拉深件圖的畫法①依據(jù)產品圖繪制對于不是很復雜的零件，可以依據(jù)產品圖確定沖壓方向，進行工藝補充，繪制出拉深件圖。②依據(jù)實物繪制對于結構形狀很復雜零件，由于產品圖也不能將零件的每一個尺寸都表示出來，所以在繪制拉深件圖時，要依據(jù)零件實物或主模型確定沖壓方向及壓料面。然后進行實際測繪，并借助于主圖板測量斷面尺寸，畫出拉件圖。③計算機繪圖在利用計算機進行產品計時，可利用零件產品數(shù)據(jù)直接進行拉深件圖的設計，但還需要用工藝模型和主圖板進行驗證，不符之處要進行修正。第54頁/共177頁注：表示載重汽車覆蓋件在汽車上的位置時，上下位置是以車架上翼面為基準，上方為正,下方為負；前后位置以前輪軸線為基準，前方為正，后方為負。因此，圖中標出的1500線和800線分別表示該位置在前輪中心前1500㎜和車架上翼面的上方800㎜處。

第55頁/共177頁工藝實例1

覆蓋件的成形一般由落料（或剪切）、拉深、修邊、翻邊、整形、沖孔、彎曲、脹形、切口等基本工序按需要排列組合而成，典型結構的覆蓋件一般需要4~6道工序。圖為五十鈴某車型的前排前地板制件圖，它由4道沖壓成形工序完成：第一道為拉深工序；第二道為切邊、沖孔工序；第三道為沖孔、翻邊工序；第四道為沖孔工序。各道工序的工作內容如圖1-20至圖1-22所示。第56頁/共177頁圖1-20拉深（雙動拉深）工序圖1-21切邊、沖孔工序第57頁/共177頁沖孔、翻邊工序圖1-22第58頁/共177頁3.2確定模具結構3.2.1拉延模概述

3.2.2拉延模設計第59頁/共177頁3.2.1拉延模概述一、拉深模的設計要點（一）小批量生產模具的設計要點（參見左圖）盡量減小模具閉合高度，在設備上使用時，高度不足可采用標準墊板。上、下模的導向，側壓力小時設置導柱、導套，導向部件若采用導塊結構，可設置單個可換耐板。制件的取出不采用自動裝置。制件一般用彈簧頂起，若頂出力不足也可采用直接頂起的氣缸。坯料采用簡單的定位銷或擋塊定位。（二）中批量生產模具的設計要點（參見右圖）上、下模的導向采用導板結構，使用單個耐磨板。坯料用手工放入。第60頁/共177頁拉延模的設計要點

制件用手工取出，對于形狀復雜的大件則用機械手取出。對于簡單制件也可用氣缸頂出。制件采用氣缸頂起。采用多氣缸時用直接頂起。坯件的定位，后面用可升降的定位板，側面用定位銷或定位板，必要時可安裝前定位板。（三）大批量生產模具的設計要點（參見圖）上、下模的導向和凸模、壓邊圈的導向采用雙面耐磨板。坯件的放入使用薄板送料器。坯件的定位采用后定位板、側定位板、板式導正器和前定位板。制件的取出使用機械手。制件的頂起使用氣缸，采用連桿或頂起（杠桿式）結構。第61頁/共177頁

3.2.2拉延模設計1.拉深模的典型結構

覆蓋件拉深設備有單動壓力機和雙動壓力機，形狀復雜的覆蓋件必須采用雙動壓力機拉深。根據(jù)設備不同，覆蓋件拉深模也可分為單動壓力機上覆蓋件拉深模和雙動壓力機上覆蓋件拉深模。(如圖所示)分別為單動壓力機上和雙動壓力機上覆蓋件拉深模的典型結構示意圖。第62頁/共177頁

單動壓力機上覆蓋件拉深模雙動壓力機上覆蓋件拉深模第63頁/共177頁2.拉深模主要零件的設計

（1）拉深模結構尺寸由于覆蓋件拉深模形狀復雜，結構尺寸一般都較大，所以凸模、凹模、壓邊圈和固定座等主要零件都采用帶加強肋的空心鑄件結構，材料一般合金鑄鐵、球墨鑄鐵和高強度的灰鑄鐵（HT250、HT300）。（2）凸模設計除工藝補充、翻邊面的展開等特殊工藝要求部分外，凸模的外輪廓就是拉深件的內輪廓，其輪廓尺寸和深度即為產品圖尺寸。凸模工作表面和輪廓部位處的模壁厚比其它部位的壁厚要大一些，一般為70～90（如上圖）。為了保證凸模的外輪廓尺寸，在凸模上沿壓料面有一段40～80的直壁必須加工（如右圖）。為了減少輪廓面的加工量，直壁向上用45°斜面過渡，縮小距離為15～40。第64頁/共177頁（3）凹模設計

拉深毛坯是通過凹模圓角逐步進入凹模型腔，直至拉深成凸模的形狀。凹模結構可分為閉口式凹模結構和通口式凹模結構。閉口式凹模結構的凹模底部是封閉的，在拉深模中，絕大多數(shù)是閉口式凹模結構。如下圖所示為微型汽車后圍拉深模，該模具采用的是閉口式凹模結構，在凹模的型腔上直接加工出成形的凸、凹槽部分。下圖是汽車門里板拉深模。模具的凹模底部是通的，通孔下面加模座，反成形凸模緊固在模座上。這種凹模底部是通的凹模結構稱為通口式凹模結構。

第65頁/共177頁

采用閉口式凹模結構的微型汽車后圍拉深模圖1、7-起重棒；2-定位塊；3、11-通氣孔；4-凸模；5-導板；6-壓邊圈；8-凹模；9-頂件裝置；10-定位鍵；12-到位標記；13-耐磨板；14-限位板第66頁/共177頁采用通口式凹模結構的汽車門里板拉深模圖1、7-耐磨板；2-凹模；3-壓邊圈；4-固定板；5-凸模；6-通氣孔；8-下底板；9-拉深筋；10-反成形凸模鑲塊；11-反成形凹模鑲塊；12-頂出器第67頁/共177頁閉口式這種凹模內腔底部不開通，常用于拉深形狀不太復雜的覆蓋件。沖模上沒有頂出器，或雖有頂出器但輪廓簡單，能夠直接在凹模上劃線加工，方便活動頂出器或固定凹模裝入凹模里，同步進行靠模（仿形）。（1）沒有頂出器的一般結構（見圖）用于拉深的覆蓋件形狀圓滑，深度較淺，沒有直壁或直壁很短，制件的頂起采用頂件板或手工撬開的拉深模。（2）帶活動頂出器的結構用于拉深的覆蓋件表面較大、直壁較長、深度較深，需要頂出器或壓邊圈將制件頂起的拉深模。無頂出器的閉口式凹模的一般結構

帶活動頂出器的閉口式凹模結構1-凹模2-壓邊圈3-頂出器4-凸模第68頁/共177頁2.通口式這種凹模內腔是貫通的，其優(yōu)越性表現(xiàn)在便于制造。這種結構用于拉深覆蓋件形狀比較復雜，凹陷、突起較多，棱線要求清晰的拉深模。頂出器或成形凹模芯的輪廓與凸?？诖篌w相同，由于輪廓復雜，又無法直接在凹模形狀表面上劃線加工，而必須在底面上按圖樣或投影樣板劃線加工，以便將活動頂出器及凹模芯等裝入凹模里同步進行靠模（仿形）銑削加工。(1)帶有凹模芯的通口式凹模（見圖）。用于拉深深度淺、沒有直壁或直壁很低，不需要頂出器而采用頂件板或手工撬開將拉深件頂起的拉深模。(2)帶有活動頂出器的通口式凹模（見圖）。用于拉深深度較深、直壁較高，需要頂出器或壓料板將拉深件頂起的拉深模。帶有凹模芯的通口式凹模結構

帶有活動頂出器的通口式凹模第69頁/共177頁（4）拉深筋設計

拉深筋的作用是增大全部或局部材料的變形阻力，以控制材料的流動，提高制件的剛性。同時利用拉深筋控制變形區(qū)毛坯的變形的大小和變形的分布，控制破裂、起皺、曲面畸變等質量問題。如右圖所示，設置在壓料面上的筋狀結構就是拉深筋。拉深筋有圓形、半圓形和方形三種結構，如下圖。第70頁/共177頁拉深筋圓形、半圓形和方形三種結構第71頁/共177頁（5）覆蓋件拉深模具的導向①導柱、導套導向導柱導套導向不能承受較大的側向力,常用于中小型模具的導向。②導向塊導向導塊導向與導板導向的使用方式相同。導塊設置在模具對稱中心線上時,導塊應為三面導向;如設置在模具的轉角部位時,導塊應為兩面導向。導塊模適用于平面尺寸大深度小的拉深件及中大批量生產（右圖）。

第72頁/共177頁③導板導向導板導向常用于覆蓋件拉深、彎曲、翻邊等成形模具。其結構相對簡單、造價低，常安裝在凸模、凹模、壓邊圈上，應用比較廣泛。導板導向布置圖a)凸模導板結構；b)壓邊圈導板結構凸模和壓邊圈之間的導向第73頁/共177頁

凹模和壓邊圈之間的導向（右圖）。這種導向方式稱為外導向，它的結構特點是凸臺與凹槽的配合。其作用與一般沖模導柱與導套相似，但間隙較大，一般為0.3mm。導板材料為T8A或T10A，其淬火硬度為52～56HRC，為使導板能容易的進入導向面，其一端制成30°，導板可根據(jù)標準選用（下圖）。

凹模和壓邊圈之間的導向圖a)凸臺在凹模上；b)凸臺在壓邊圈上第74頁/共177頁單動拉深模

壓邊圈的導向和上、下模的導向1-起落架輪叉孔2-行程末端銷3-定位銷4-銷子窩5-上模本體6-背靠塊耐磨板

7-安全襯墊的安裝面8-下模本體9、11-通氣孔10-銷12-頂料墊板保持器1-起落架輪叉孔2-背靠塊耐磨板3-箱式背靠塊4、11-壓邊圈5-耐磨板6-安全襯墊的安裝面7-固定模具槽8-定位鍵槽9-鉤10-保險板12-緩沖銷孔13、14-通氣孔第75頁/共177頁雙動拉深模壓邊圈和凹模的導向

壓邊圈和凹模的導向。導向作用與一般中小沖模的導柱導套相似，但間隙較大，這是為了滿足調節(jié)壓料面的進料阻力而使壓邊圈支撐面成傾斜的需要。1-凹模（下模本體）2、5-通氣孔3-底座記號4-拉深筋6-凸模7-壓邊圈8-凸模升降器9-安全套10-側定位11-背靠塊耐磨板12-提升襯墊13-鑄造孔（排油用）14-緩沖銷（推桿銷）第76頁/共177頁壓邊圈和凸模的導向

壓邊圈和凸模的導向一般采用設置在凸模外輪廓的直線處或形狀最平滑部位的耐磨板。1-推桿銷2-凹模（下模本體）3-提升襯墊4-鑄造空刀槽5-拉深筋6-前擋料裝置7、18-氣孔8-銷9-內接合器板10-凸模升降器11-螺栓12-壓邊圈升降器13-壓邊圈14-凸模15-耐磨板16-定位板17-隱式定位器19-排油用鑄造孔20-鉤第77頁/共177頁（6）拉深模具的排氣上模排氣設置時要加出氣管或加蓋板以防止雜質落入，如圖。第78頁/共177頁拉深模的結構尺寸1.模具各部分的壁厚。2.壓邊圈內輪廓與凸模外輪廓之間的空隙（參見圖）。從壓邊的作用來看，壓邊圈內輪廓和凸模外輪廓之間的空隙與凹模圓角半徑（見圖），一般取5~12mm。

壓邊圈的壓料作用示意圖1-凹模2-壓邊圈3-凸模凸模與壓邊圈之空隙凸模外輪廓壓邊圈內輪廓第79頁/共177頁雙動拉深模的凸模與壓邊圈連接墊板之間的間隙應在25mm以上。有時在雙動壓力機上使用單動拉深模，應保持凸模與內滑塊邊緣相距20mm以上（見圖）。沖模的閉合高度應適應雙動壓力機規(guī)格。內滑塊備有墊板，墊板與內滑塊緊固，凸模接座（固定座安裝在墊板上）。在人工安裝時，要求接座上平面高于壓邊圈上平面20mm以上，以便安裝工臥裝。凸模與壓邊圈連接板及內滑塊邊緣間隙在雙動壓力機上安裝沖模時所用的墊板

第80頁/共177頁汽車覆蓋件沖壓成形應用實例1

一、前門框沖壓工藝“前門框”零件簡圖見右圖。前門框的成形較復雜，所以需要6道工序來完成，即落料工序、拉深工序、切邊沖孔工序、沖孔切斷工序、斜楔翻邊工序、切斷工序。（一）落料工序工藝分析落料工序中所采用的坯料是1575*1700的1.0厚的鋼板。落料工步圖如圖所示。落料工序完成后，落下的料將分別作為制作前排后地板支撐角板、踏腳板、踏板和踏腳支承板的坯料?？紤]到后續(xù)的拉深工序，還設置了工藝輔料和工藝切口（將在拉深工序工藝分析中詳述）。落料后整個材料的利用率較高。第81頁/共177頁（二）拉深工序工藝分析

覆蓋件沖壓工藝的關鍵工序就是拉深工序，它關系到零件能否順利制造出來，同時又直接影響到產品質量、材料利用率、生產效率和制造成本，所以研究覆蓋件的工藝，主要就是研究拉深工藝。拉深筋的設置圖右圖為前門框拉深工步圖，根據(jù)有關原則從該圖中可以看出，在外圍設置了4條拉深筋，在內圈設置了兩條長的拉深筋，在拉深件弧度較大的地方各設置了一條短筋，目的是為了增加進料阻力，且拉深筋的中心線與切邊線之間的距離保持在17mm，使切邊線平整。第82頁/共177頁拉深工序工藝分析工藝輔料分析為了實現(xiàn)拉深或形成良好的拉深條件，除了要認真確定拉深方向外，還應考慮工藝輔料的設計，以滿足拉深、壓料面和修邊工序等方面的要求。前門框的落料件如圖所示，其工藝輔料就是為了滿足拉深而設置的，它不僅增加了拉深阻力，還有利于該部分拉深的充分成形，成形終了時該處正好斷開。前門框拉深件的展開為了便于拉深以后的修邊、翻邊等工序，首先將翻邊展開，再加上必須的工藝輔料來構成拉深件。根據(jù)第一部分所述，翻邊展開時必須考慮修邊方向，并盡可能采用垂直修邊，例如前門框零件在橫向線和縱向線交界附近的切邊就是翻邊后采用垂直修邊的情況，并在后續(xù)的斜楔翻邊工序時達到零件的尺寸要求。落料件簡圖第83頁/共177頁（三）切邊、沖孔工序及沖孔、切斷工序的工藝分析兩工序的加工要領參見下圖。切邊、沖孔工序所沖孔有3-￠5、8-￠12和2個8*8方孔，這都是垂直沖出的水平孔。切邊將外圍分成9塊，其中兩段不切斷，內圈切分成11塊，有5段切留。沖孔、切斷工序為斜楔沖孔。第84頁/共177頁

（四）翻邊工序分析

零件的翻邊對焊接及裝配有特別重要的意義，前門框上要裝前門外板、前門內板等零件，其裝配面是翻邊后的翻邊凸緣，裝配面存在皺折一般就裝配不好，有回彈則表面位置不準、裝配困難或出現(xiàn)裝配后精度不良的情況，所以不規(guī)則的形狀翻邊后，有良好的翻邊面才能解決焊接和裝配問題，而且還可以增加剛性強度，使零件邊緣光滑、整齊和美觀。而翻邊線就是主模型輪廓線，只有翻邊后才能得到零件精確的外形輪廓。根據(jù)需要，前門框外圍翻邊有三處，兩處為垂直翻邊，一處為曲線的斜楔翻邊，內圍翻邊有一處為垂直翻邊，同時外圍有一處小邊需折疊。參見圖。第85頁/共177頁

（五）切斷工藝分析

該工序的工作內容參見圖。至此工序，產品基本成形，考慮該類型雙排座車駕駛室門框和后立柱上外板兩個外覆蓋件的使用，沿汽車線切斷，一部分作為門框，另部分作后立柱上外板，剩下一段為廢料。左右門框同在該工序的一套模具中完成切斷，但它們有不同的定位。同類型單排座車駕駛室門框則不需切斷，省略此道工序。第86頁/共177頁二、“前門框”各工序的沖壓模具（一）“前門框”落料模該模具的結構參見圖本套模具主要是由下模座、安全側銷、壓料板、下切刃、上模座、上切刃和卸料板及承接落料的箱子和滾子輸送器等組成，模具屬于結構比較簡單的沖裁模。模具的上、下切刃采用鑲塊，拼接鑲在上、下模座上，這樣便于切刃的加工、修理以及安裝，卸料板下面裝有彈簧，上、下模座和壓料板的結構都是骨架式的大型鑄件，這種結構可減輕模具的重量，便于安裝。當坯料放在凹模上時，由定位塊定好位之后，開動壓力機，上模下行，在彈簧作用下，壓料板上裝有的六角螺栓先行將卸板壓下（卸料板下裝有彈簧），然后將板料壓住，上模繼續(xù)下行，壓料板上的彈簧壓縮，使壓板料的力增大，當上切刃與板料接觸時開始落料。落料完成后，上模上行，由安全螺釘帶動壓料板上行，壓料板與板料脫離接觸，同時卸料板在彈簧作用下上行將坯料頂起，離開凹模后，并從卸料板的帶孔小滾輪上取走，切下的料則落入凹模下相應的廢料箱內。模具導向裝置由導柱導套和含油導板共同完成。

1-下模座2-安全側銷3-壓料板

4-下切刃5-上模座6-上切刃7-卸料板第87頁/共177頁

（二）前門框拉深模

模具結構參見下圖該模具裝在雙動壓力機上工作，為了便于凸模與壓力機內滑塊的安裝（不必螺接），緩解內滑塊接觸模具頂面的沖擊、平緩拉深力，并使回程時凸模升起平穩(wěn)，采用了4個氮氣缸彈性元件代替一般的彈簧使用，取得了良好的效果。壓邊圈通過輔助墊板固定在外滑塊上，凹模則安裝在雙動壓力機的下工作臺面上。拉深坯料在模具中的定位是靠四周的定位塊來實現(xiàn)的。凸、凹模之間的導向靠模具四角的含油導板導向，凸模與壓邊圈之間也依靠自潤滑含油導板來導向。凹模由鑲塊組成，這樣既便于加工和安裝，又可節(jié)省貴重材料。如該模具的弧度大，拉深變形部分的凹模鑲塊需采用一種特殊的銅合金來制造，這就保證了該區(qū)域有良好的潤滑條件，拉深變形能順利完成。凸模為整體式，其工作部分外形由產品外形決定，按工藝模型來制造，上模裝有壓延標記，可根據(jù)它來調節(jié)壓力機的閉合高度和外滑塊的壓邊力，保證拉深到位，生產出合格的產品。1-升降器2-凹模3-凸模4-壓邊圈

5-壓邊圈輔助墊板6-凸模座7-凸模固定板第88頁/共177頁

（三）前門框切邊、沖孔模

本套模具屬于垂直修邊模，其下模修邊刃口是由鑲塊和凹模組合而成，沖孔合并在修邊中，由于孔的數(shù)目不多，且直徑較小，故直接將沖孔凹模作在下模上。在修外邊時，下模設置了廢料刀，將外卸廢料分成塊；在修內邊時，直接將模具的修邊刃口設計成可切斷形式，正好利用了本產品中間無料的特征，上模的修邊刃口設計成鑲塊和上模的組合形式，因本道工序不是一次性全部修邊，故修切刃也根據(jù)需要設計成部分不切斷結構，切斷以后的廢料一部分落在模座下的廢料箱內，一部分落在工作臺上。模具的工作過程是開動壓力機后，滑塊下行，壓料板在上模帶動下首先與板料接觸，當滑塊繼續(xù)下行，上模與壓料板間的彈簧壓縮使壓料板逐漸壓緊工件，滑塊再下行實現(xiàn)修邊、沖孔，到達下死點后滑塊上行，上模也隨之上行，但壓邊圈繼續(xù)壓住工件，直至上行一定距離后，壓邊圈才上行，下面的升降器將工件頂出，人工取走工件，至此該道工序完成。1-上模2-壓料板3-下模4-升降頂件器第89頁/共177頁（四）前門框沖孔、切斷模

本道工序所沖的孔較多，又分為垂直沖孔和斜楔沖孔。沖孔凹模也是采取鑲入固定座的形式，這樣便于沖頭的加工和安裝。修邊后的廢料部分落入廢料箱中，部分落在工作臺上，沖孔廢料則落入廢料箱中。上模和下模的導向依靠導柱、導套以及含油導板，這樣可以保證較高的導向精度，本套模具設置了頂出器，由氣缸控制其動作，用于將加工完的工件頂出。本套模具較大的一個特點是有5個斜楔機構，使模具的結構變得復雜，斜楔沖孔，斜楔修工件拐角處的邊。模具的工作過程：當壓力機開動，滑塊帶動上模下行，壓料板隨之下行，先行接觸工件，上模繼續(xù)下行，在彈簧力作用下，壓料板將工件壓緊，滑塊再下行，由于修邊刃口和沖孔凸模高度不一，先后實現(xiàn)沖孔、切邊，而斜楔機構的傳動塊與滑塊導板接觸后從動楔也實現(xiàn)沖孔、切邊動作，當滑塊通過下死點以后開始回程。1-頂件器2-下模座3-斜楔裝置4-壓料板5-上模座6-沖孔凸模7-沖孔凹模第90頁/共177頁（五）前門框斜楔翻邊模

前門框的翻邊模中，有三處為垂直翻邊，一處為形狀較復雜的斜楔翻邊。垂直翻邊處模具結構簡單，完成翻邊后包在凸模上，出料時模具上有括板，在各個方向同時將制件推出，可防止退料后制件變形；斜楔翻邊處結構較復雜，翻邊以后制件包在翻邊凸模上，無法取出，設計時就將翻邊凸模做成活動的，擴張成翻邊形狀，翻邊完成后隨著機器回程，翻邊的內凸模在斜楔的作用下回縮，使制件能取出。斜楔由4部分構成。該模具工作過程是隨壓力機開動，滑塊下行，壓料板將料壓住，滑塊繼續(xù)下行，進行垂直翻邊和斜楔翻邊（斜楔動作過程前面已述）。翻邊完成后，滑塊上行，帶動上模上行，壓料板在強力彈簧作用下，繼續(xù)將工件壓住，滑塊再上行時帶動壓料板上行，頂件板和升降器動作將工件頂出下模，人工將工件取走，本道工序完成。1-下模2-斜楔機構3-上模4-壓料板5-升降頂件器第91頁/共177頁（六）前門框斜楔切斷模

本套模具適用于左、右前門框的切斷，是雙作用的，故結構上基本對稱，下面以切斷左門框為主，敘述模具結構。切斷工件TL190線位置用的是斜楔機構，切斷凸模鑲在從動楔上，回程由強力彈簧控制，切斷工件TL120線位置為垂直切斷，切斷凹模皆以鑲塊式固定在凹模座上。本模具工作過程：開動壓力機，滑塊向下運行，上模下行，控制臺先與工件接觸，滑塊繼續(xù)下行，控制臺壓緊工件，接著TL190線位置的從動楔在斜楔的作用下，帶著切斷凸模運動實行切斷作業(yè)，同時TL120線位置的切斷凸模直接切斷工件，滑塊到達下死點，然后回程，TL120線位置的切斷凸模隨同上升，TL190線的斜滑塊因不受壓力在彈簧作用下實現(xiàn)回程，將切斷凸模帶起，限位塊繼續(xù)壓住工件，同時起卸料作用，滑塊繼續(xù)上升，切斷處的廢料落入廢料箱，人工取出工件。1-底板2-耐磨導板3-斜楔4-從動楔5-限位塊6-凸模座7-凹模座8-下模向板第92頁/共177頁

3.2.3修邊模設計1.修邊模概述2.修邊模設計第93頁/共177頁

修邊模概述

覆蓋件修邊模就是特殊的沖裁模，與一般沖孔、落料模的主要區(qū)別是：所要修邊的沖壓件形狀復雜，模具分離刃口所在的位置可能是任意的空間曲面；沖壓件通常存在不同程度的彈性變形；分離過程通常存在較大的側向壓力等。覆蓋件修邊?？煞譃榇怪毙捱吥?、水平修邊模和傾斜修邊模。（一）小批生產修邊模具設計要點盡量減小模具閉合高度，模板盡可能采用鋼板焊接結構。上、下模的導向使用導柱，在承受較大側壓力的場合，導柱、導塊可同時采用。模板為低碳鋼板時，使用鑄鐵導向凸臺。坯件的放人和制件的取出用手工，在可利用壓力機滑塊驅動的頂件器或凸輪杠桿等取出的場合，盡量利用這些裝置。刃口是在低碳鋼或鑄鋼上焊接合金鋼刀片，產量很小時可以使用經火焰淬火的合金鑄鐵。模具結構上不考慮廢料處理，而只用手工清除。不采用斜楔機構。（二）中批量生產模具設計要點上、下模板采用鑄鐵結構。上、下模的導向采用導塊（單面耐磨板）、導柱與導套并用。要考慮廢料處理，而不用手工清除。坯件的放入用手工，制件的取出用機械手或氣動翻料器、頂件器、推料器等。需要頂起制件的場合，采取氣缸直接頂起方式。刃口以低碳鋼或鑄鋼為基體焊接合金鋼刀片為主，在修邊條件惡劣（受力大）的局部使用工具鋼。第94頁/共177頁（三）大量生產模具設計要點

見圖,上、下模板選用鑄鐵，根據(jù)形狀也可選用鑄鋼。導向采用導塊（雙耐磨板）與導柱、導套并用。坯件的放入用手工或送料器，制件的取出用機械手。制件的頂起采用連桿結構，不采用多氣缸直接頂起的方式。刃口材料使用特殊工具鋼或模具鋼。仔細考慮廢料處理及余料回收，以免影響生產效率。完善制件的導向和定位裝置（采用可升降的定位板等）。壓料板使用耐磨導板導向，導板裝在加工深度范圍內的下側，并盡可能長些（見圖)壓料板限位器采用銷式。各滑動部分通過自動加油或集中加油以得到充分潤滑。

第95頁/共177頁

修邊模設計一、修邊模刃口結構（一）分塊要點覆蓋件的修邊輪廓多數(shù)是立體不規(guī)則的。有時中間有孔，其尺寸差往往比較大，還需考慮到某些形狀和尺寸在調試階段的變化，所以修邊模刃口一般不采用整體式，而應根據(jù)生產的穩(wěn)定性、模具制造的工藝性、強度和尺寸大小等因素分塊。鑲塊的分塊很重要也較復雜，一般應把握以下要點：刃口形狀為直線部分的鑲塊，長度可適當大些，復雜部分或易損部分應單獨分塊，尺寸盡量小些。刃口鑲塊應便于間隙調節(jié)，側面固定的鑲塊便于調節(jié)間隙，在可能的條件下應優(yōu)先采用。鑲塊的分塊線盡量沿刃口形狀的法線方向，鑲塊上的接合面應盡量平行或垂直，以便加工。圓弧和直線連接處，分塊線應在距切點的直線上。角部應分塊。上、下模的分塊線不應重合，最小錯開3~5mm，避免過快磨損出現(xiàn)毛刺。修邊刃口的常用形式第96頁/共177頁（二）刃口鑲塊結構修邊沖孔刃口。1.整體式。當修邊刃口與沖孔凹?？谳^靠近時采用整體式（見圖），但其工藝性能較差。2.分離式。當修邊刃口與沖孔凹?？谳^遠時，采用分離式（見圖）當沖孔直徑（或方孔對角線）小于25mm時，使用筒狀凹模壓入修邊刃口鑲塊基體中，再用定位銷防止轉動（見圖）。

分離式修邊沖孔刃口a分塊取在槽中間的修邊凸模鑲塊b中間開孔的修邊凸模鑲塊整體式修邊沖孔刃口

a沖小孔凹模的定位b壓入鑄鐵c壓入鋼材第97頁/共177頁（三）廢料刀

廢料刀與修邊刃口的關系見圖。廢料刀原則上設計成直刃口，切刃高度應與修邊刃口有一高度差，切入深度參見圖.廢料刀切刃長度應略大于廢料對應尺寸。廢料刀與修邊刃口1-切刀吃模量2-切入深度3-剪切刃口

4、11-卸料板5、12-下模凸模6、10-上模凹7-切刃8-廢料刀9-切刀刃口

廢料刀切入深度

廢料刀切刃長度

第98頁/共177頁廢料刀

廢料刀的垂直刃口應盡量避免相對配置，不得已時，應使廢料刀口的垂直刃變成銳角，同時使上模切刃的切入深度加大至足以使廢料自動落下（見圖）。對于不需要自動化、小批生產的廢料，可采用字形廢料刀（見圖）。刀垂直刃口配置1-垂直壁2-廢料刀3-上模凹模剪切刃口4-下模凸模剪切刃口5-后角（讓料）

1-剪切刃口2-凸模3-廢料刀第99頁/共177頁

二、修邊時的沖孔

沖孔凸模優(yōu)先采用凸肩式，當凸模固定板的安裝位置緊張時，也可采用鋼球鎖緊式，即在沖7mm以下圓孔及沖25mm以下異形孔（長孔、方孔、鍵形孔等）時采用鋼球鎖緊式。為簡化卸料面的制造，卸料板的接觸面可以削減，一般以距沖裁線15mm的范圍作為接觸面就可以，但對于預計沖裁部位有回彈時，應具體分析結構后再決定接觸面的大小。鑄造結構的卸料板在沖孔部位的結構如圖所示。對于鋼球鎖緊式凸?？膳溆镁郯滨バ读习?。為了便于操作時觀察、安裝及更換凸模，應在鑄件壁部的適當位置開設通孔，若不便設置通孔，可考慮采用鑲塊式切刃結構，凸模采用鋼球鎖緊式。1-墊板2-卸料板（頂料墊板）3-上模固定板4-導板5-彈簧6-調整墊板（凹模座）7-上模座8-沖孔凸模9-修邊用凹模10-修邊用凸模11-凹模12-下模座13-半卸料板14-凹模座15-沖孔凹模1-鋼珠2-鋼珠壓入孔3-固定板第100頁/共177頁三.修邊沖孔模的結構

修邊沖孔模的導向一般需采用導柱導套結構，也經常采用導柱導套結構與導向塊（導板）結構同時使用。修邊沖孔模的主體構件有鑄件和鋼板結構兩種形式，根據(jù)具體情況選用。左圖所示為一垂直修邊沖孔模。右圖為一利用斜楔機構來實現(xiàn)水平方向修邊的模具結構示意圖。垂直修邊沖孔模斜楔修邊模1-修邊凹模2-修邊凸模（焊接刃口）3-廢料刀1-上模座2-斜楔3-從動楔4-下模座第101頁/共177頁汽車覆蓋件沖壓成形應用實例2

“前圍邊板”的沖壓工藝及模具一、工藝分析“前圍邊板”屬于中小型的汽車覆蓋件，其結構形狀不很復雜，主要是平滑的空間曲面，拉深較淺，零件簡圖如圖所示。同時因“前圍邊板”尺寸不大，零件本身不對稱，所以采取一模一次沖左右件的方法，即在一次拉深中同時制出左右兩塊“前圍邊板”，這樣既可以提高生產效率，平衡模具以及壓力機受力，又不至于使模具的結構尺寸過大。以下分工序進行分析。（一）前圍邊板”拉深工序本工序將左右兩零件一次拉深成形，并在一次拉深中同時反拉深出左右兩件的圓形凹部，以便在沖孔后該部分不必再翻邊；

“前圍邊板”零件簡圖第102頁/共177頁

工藝分析

凹部的另一作用是在各后續(xù)工序中配合型腔和定位塊起定位作用。左右兩件中間有工藝槽，這個工藝槽不僅是后續(xù)工序中通過沖孔、切斷將左右兩件分離的必要的工藝補充部分，而且反拉深突出的工藝筋還在以后各工序中起到左、右方向的定位作用，同時拉深方向也在該圖中表示清楚。拉深凸模在下面，拉深是由下往上進行，這便于利用壓力機的氣墊，不僅簡化了模具的結構，而且可以得到較穩(wěn)定的壓邊力。拉深時板料放置方向成一定角度，這樣使拉深件的最深點位于凸模中間，并且降低了拉深深度，可以防止拉深毛坯相對于凸模頂部竄動降低模具壽命和表面質量等現(xiàn)象的發(fā)生。第103頁/共177頁工藝分析

拉深方向確定之后，考慮到凸模能進入凹模，因而將翻邊部分展開成與零件平滑過渡的曲面。同時考慮到凸模與拉深毛坯在開始拉深時盡量大面積的接觸，壓邊面采用碗形結構，這樣可使壓邊圈在拉深開始時將拉深毛坯壓在壓邊面上，形成的形狀與凸模頂面形狀接近，這不僅增大了接觸面積，防止了因應力降低拉深深度。但是另一方面，將產生另外兩方面的問題，其一是必須保證凸模對拉深毛坯有一定的拉深作用，否則得不到滿意的拉深件。這就要求在壓料面設計時必須保證壓料面曲邊周長小于凸模頂面的周長。拉深時，為了保證足夠的進料阻力，必須采用拉深筋或拉深檻，并通過拉深筋（檻）的位置、尺寸調節(jié)進料阻力，必須盡量得到均勻的進料阻力。本零件深度較均勻，這樣在相同的壓料條件下就可以得到相近的進料阻力，因而本零件的拉深筋和拉深檻應在四周均勻設置。第104頁/共177頁（二）前圍邊板切邊、沖孔工序

該工序的加工參見右圖，本工序主要切除拉深件修邊線以外的多余部分，由于工藝和頂件的需要，切邊時在送入端兩邊各留一段待下道工序時再行切除。另外本工序還將左右兩件中間工藝槽中切出一長形孔，以便在后續(xù)工序中逐漸切斷，直至將左右兩件完全分離。工序毛坯件的位置如圖所示，在送入邊采用垂直修邊，而在取出邊采用傾斜修邊，并且修邊和沖孔通過斜楔的動作同時完成。如果取出端也采用垂直修邊雖然可以不用斜楔而簡化模具，但是因傾角較大，切出端面過尖，不能滿足覆蓋件的質量要求，同時修邊刃口也容易變鈍使切口產生大毛刺。本工序毛坯的放置與前一道工序相比傾斜了一個角度，這主要是使垂直修邊外的毛坯曲面近似于水平位置，而斜楔的沖壓方向調整為與修邊外的曲面近似垂直，以利于修邊和沖孔?！扒皣叞濉鼻羞?、沖孔工序示意圖第105頁/共177頁（三）前圍邊板翻邊、切斷工序

該工序的加工內容和毛坯放置參見圖，本工序是進行取出邊的垂直翻邊，同時在上一道工序沖孔的基礎上，將中間的工件部分繼續(xù)切開，以便于在最后一道工序中將工藝槽切斷，完全分離左右兩件，而且所得到的孔在后一道工序中起定位作用。因工序毛坯放置在下模面上，切斷處的曲面與水平方向成一傾斜角度，所以必須采用斜楔。第106頁/共177頁（四）前圍邊板翻邊、沖孔工序

工序的加工和毛坯放置如圖所示。本工序通過斜楔進行傾斜翻邊，并垂直沖出左右兩邊各個圓孔。首先是將送入端進行翻邊，而后與前后兩道工序完成整個產品四周的翻邊。本工序選擇垂直沖孔和斜楔翻邊，而不是反過來。這里除了毛坯位置的原因，還考慮到沖孔凸模的形狀特點（狹小而長）。實踐證明，這種生產工序不僅保證了垂直沖孔的穩(wěn)定性較好，而且凸模不易折斷。“前圍邊板”翻邊、沖孔工序示意圖第107頁/共177頁（五）前圍邊板翻邊工序

工作情況和毛坯位置見圖（圖中的虛線表示翻邊線）。前面兩道工序已經完成了前后兩邊的翻邊工作，本道工序是繼續(xù)完成左右兩邊的翻邊。本零件分三道工序來完成翻邊，除了滿足模具的要求外，主要還是零件本身在前、后、左、右的交接處有曲面過渡，用分開法翻邊易于保證曲面形狀的要求。“前圍邊板”翻邊工序示意圖

第108頁/共177頁（六）前圍邊板折邊、切斷工序

工序圖參見圖，本工序完成左右兩邊及后面的折邊工步，同時將左右兩零件在中間工藝槽處切斷分離。在前幾道工序中翻邊的內傾斜形狀現(xiàn)象，就是為本道工序能直接在上下方向垂直加壓而使翻邊自然內折而完成折邊工作。第109頁/共177頁二、各工序的模具分析（一）拉深?！扒皣叞濉崩钅＝Y構如圖所示。模具采用倒裝式，壓邊圈靠壓力機下面的氣墊驅動頂桿而產生壓邊力，為了防止異物落入壓邊圈與凸模之間而發(fā)生事故，在模具四周都設有防護板，當壓力機滑塊處于最高位置時，將拉深的毛坯板料送入，靠前后、左右的定位塊控制板料的外形從而實現(xiàn)定位，如圖所示。壓力機滑塊向下運行時，先將拉深毛坯壓緊在壓邊圈上，壓邊力可通過壓力機下面的氣墊調節(jié)。當壓力機滑塊繼續(xù)下行時，壓邊圈和拉深毛坯隨之一起向下運動，這時凸模對毛坯進行拉深。

拉深結束后，壓力機滑塊向上運動，壓邊圈將拉深件從凸模上脫出。在凸、凹模上都開有孔并裝有彎管接頭，這是起排氣作用的，也是拉深模具設計中所必須考慮的。如果不設置通氣孔，在拉深以后，凸模首先是行程向上，壓邊圈卻處于停止不動的狀態(tài)，此時留在凹模里的壓縮空氣就可能將拉深件頂癟。因此必須在凹模工作表面或以后要修掉的廢料部分鉆通氣孔，相應在凹模底面銑出空氣槽，使空氣從左右兩面排出，有時也可在凹模兩側鑄出空氣孔。

“前圍邊板”拉深模1-凹模2-凸模3-壓邊圈第110頁/共177頁（二）前圍邊板切邊、沖孔模

本模具主要結構見圖，工件送入模具后，靠拉深型腔的形狀來定位。壓力機滑塊向下運動時，壓邊圈首先壓住工序毛坯，壓邊力由壓邊圈與上模座之間的彈簧產生，滑塊繼續(xù)下行，彈簧不斷被壓縮，凸模鑲塊完成垂直修邊，同時斜楔機構推動斜刃完成斜修邊，沖孔凸模完成沖孔，廢料由導槽滑入廢料盒內（圖中雙點劃線所示），氣缸將工件頂起以方便工件取出。1-上模座2-壓邊圈3-沖孔凸模4-凹模鑲塊5-沖模鑲塊6-斜楔機構7-氣動脫料機構第111頁/共177頁

（三）前圍邊板的翻邊、斜楔切斷模

本模具的主要結構如圖所示。斜楔完成傾斜翻邊工作，沖孔的廢料落入廢料箱統(tǒng)一收集。當壓力機滑塊向上運動時，上模座和壓邊工序毛坯通過型腔的形狀配合后側模具上的定位塊定位。壓力機滑塊向下運動時，壓邊圈及斜楔系統(tǒng)中的壓料塊首先將工序毛坯壓緊在下模上?；瑝K繼續(xù)下行，壓邊圈與上模座之間的彈簧及斜