第3章 頂蓋前橫梁拉延模設計

拉延模本體設計1整體結構凸模(Punch)壓邊圈(Pad/Binder)凹模(Die)234整體結構本項目整體結構斷面圖頂蓋前橫梁拉延模X向斷面圖頂蓋前橫梁拉延模Y向斷面圖整體結構本項目整體結構實體圖下模=凸模+壓邊圈模具閉合凹模（上模）壓邊圈正面凸模壓邊圈背面凸模(Punch)拉延模凸模形式有整體式、分體式兩種。整體式

凸模與下模座是合二為一，整體鑄出來，材料為MoCr鑄鐵成本高，工藝簡單分體式凸模與下模座分開鑄造，凸模材料為MoCr鑄鐵等，下模座材料為HT300成本低，工藝復雜拉延模的工作部分是凸模、凹模和壓邊圈三大件，工作部分材料全用MoCr鑄鐵。另外GM241、GM246也是與MoCr鑄鐵相近的材料，GM246稍貴。工作部分就是型面部分，型面部分需要上數(shù)控機床加工3D型面。本項目是凸模與下模座共同鑄造的，材質為MoCr鑄鐵。凸模(Punch)分模線是凸模和壓邊圈的分界線，它是封閉的。凸模外圍2D分模線與壓邊圈內形2D分模線的間隙是1.5~2.0mm，大模具取2.0mm，中小模具取1.5mm。本項目取1.5mm。分模線（實際是面）通過數(shù)控機床2D加工出來，深度為40mm。凸模分模線設計步驟：1.下模座構建，下模中不含型面的部分的設計2.凸模構建，即凸模型面部分實體設計3.下模各部分合并凸模(Punch)合并壓邊圈(PAD)壓邊圈延模分模線把壓邊圈與凸模分開，壓邊圈內形加工部分與凸模外形加工間隙一般為1.5～2mm，其值與模具大小有關。工作時壓邊圈上下運動，在拉延開始時壓緊板料，對拉延件的成形起著重要的作用。壓邊圈上的分模線壓邊圈(PAD)壓邊圈運動時通過耐磨板（或稱導板）進行導向控制，一般情況下耐磨板裝在凸模上，在壓邊圈的相關部分作出導滑面，要求導向間隙在0.02mm以內。導向行程必須大于壓邊圈向上運動的行程，即當壓邊圈向上運行到最高點時，耐磨板與導滑面至少保證接觸深度不少于50mm。壓邊圈(PAD)壓邊圈上部分1.上部中間是型面，需數(shù)控加工的工作部分，外輪廓二維尺寸比板料線外形輪廓單邊大10mm；2.四周是非加工面，直接鑄出不需加工；低于3D型面至少30mm可以簡化為一個平面或多條折線組成的曲面；3.左右兩側是模具端頭。壓邊圈(PAD)視頻：壓邊圈本體構建凹模(Die)拉延模凹模即為上模座。只有在沖壓板材為大于1.5mm的厚板或高強度鋼板時，拉延凹模與上模座分開，拉延凹模做成鑲入鋼件的形式。本項目拉延模凹模為整體式，它的材料是MoCr鑄設計。最終凹模實體圖如下。

（a）

正面

（b）背面（左右翻轉）凹模(Die)型面部分比周邊非型面部分高出至少20mm，可以沿型面偏置一定數(shù)值得到非加工部分，也可以用幾段折線拉伸作出比型面低下去的非加工面。型面的范圍比板料線周邊大10mm。凹模(Die)設計步驟：1.構建中間型面部分2.構建四周非加工面3.挖空凹模4.挖空凹模5.合并處理凹模本體建模過程圖一凹模本體建模過程圖二凹模本體正面凹模本體正面凹模本體背面END拉延模頂桿布置設計

Pin

AssignDesign知識點KnowledgePoint設計步驟DesignProcedure設計指導DesignGuide三一二1.頂桿（Pin）的作用2.認識沖壓設備工作臺（MachineTable）3.模具偏心（Dieoff-centre）4.頂桿孔（PinHole）布置的原則5.頂桿墊塊（PinBlock）知識點KnowledgePoint1.頂桿的作用頂桿的樣式知識點KnowledgePoint觀看頂桿運動了解其工作狀態(tài)隨著機床上工作臺的下降，模具合模，頂桿也隨之下降，并把機床的力傳遞給壓料板，從而拉延成功。知識點KnowledgePoint頂桿工作頂桿工作+導板2.認識沖壓設備工作臺MachineTable（a）T型槽斷面圖（上下工作臺同）（b）下工作臺墊板上頂桿過孔斷面圖知識點KnowledgePoint3.模具偏心（Dieoff-centre）一般情況下，模具中心與機械中心是重合的，但在拉延模設計中有可能出現(xiàn)模具中心與機械中心不重合的情況，這就是偏心現(xiàn)象。拉延模設計時，頂桿孔應盡量靠近分模線，為此會出現(xiàn)模具中心與機床中心不重合的情況。這種情況下，要注意壓板槽的位置要與機床中心一致，Y向可以偏心，X向一般不偏心，避免壓板槽布置出錯。知識點KnowledgePoint4.頂桿孔布置的原則①頂桿在氣墊下死點時不應高出下工作臺面；②頂桿接桿長度小于200mm，可與壓邊圈一體鑄出。使用壽命≥30萬次的模具，頂桿承接面不允許為鑄鐵基體材料，應使用頂桿墊塊；③工作頂桿應盡量全部使用；④頂桿位置盡量靠近分模線。因此有可能要偏心布置，即模具中心與機械中心不重合。知識點KnowledgePoint5.頂桿墊塊（PinBlock）安裝位置：裝于壓邊圈頂桿凸臺下作用：降低頂桿對壓邊圈頂桿凸臺的磨損頂桿墊塊樣式樣式2一個螺釘固定的圓形頂桿墊塊，中心用一個M12的內六角螺釘固定。外徑D一般有50mm、60mm、70mm三個系列。樣式1兩個螺釘固定的圓形頂桿墊塊，它需用到2個M10內六角螺釘，外徑D一般有￠60mm、￠70mm等。材料：45鋼，熱處理HRC40～45知識點KnowledgePoint步驟：1.機床中心與模具中心重合比對，確定二者的位置關系2.頂桿孔位的選擇與調整3.創(chuàng)建頂桿墊塊4.在下模座(凸模)上做出頂桿過孔5.壓邊圈上頂桿凸臺設計設計步驟

DesignProcedure案例分析1.左圖為機臺中心與模具中心重合時頂桿布置圖，涂黑部分為選用的頂桿，圖中頂桿孔取為￠60mm，發(fā)現(xiàn)頂桿孔到分模線Y向上距離太遠，不符合頂桿布置原則。右圖為機臺中心與模具中心偏心時頂桿的布置，經過調整，本模具機床中心與模具中心在Y向相差60mm，即偏心60mm，并選用最靠近分模線的頂桿，見涂黑部分，這些頂桿孔到分模線的距離較近，符合頂桿布置的原則設計步驟

DesignProcedure下模座上頂桿孔與凸模實體圖機臺頂桿孔位置與下模座上頂桿布置2.實體圖上創(chuàng)建頂桿孔設計步驟

DesignProcedure3.在下模座(凸模)上做出頂桿孔大型、特大型模具

頂桿孔為￠90mm中型模具

頂桿孔￠80mm小型模具

頂桿孔為￠70mm頂蓋前橫梁模具為中型模具，下模座上頂桿過孔設定為￠80mm設計步驟

DesignProcedure4.壓邊圈上頂桿凸臺設計（1）確定壓邊圈頂桿凸臺高度。壓邊圈行程：壓邊圈從模具閉合（鐓底）狀態(tài)到向上頂?shù)阶罡唿c時的高度差。在模具中運動部件的行程在圖紙中簡寫為St，全稱為Stroke。拉延開始壓邊圈頂?shù)阶罡唿c時，應保證所放坯料只接觸壓邊圈工作部分，不接觸凸模，頂桿行程應保證壓邊圈的壓料面高于凸模即工件最高點5mm以上，這就是對壓邊圈行程的要求。設計步驟

DesignProcedure注意：頂?shù)阶罡唿c時要預留30mm的安全距離工作閉合狀態(tài)壓邊圈頂?shù)阶罡唿c狀態(tài)設計步驟

DesignProcedure（2）壓邊圈頂桿凸臺的實體設計此頂桿凸臺實體建模的方法有多種。這里只介紹一種方法，先用拉伸命令作右下角頂桿凸臺，然后用矩陣的方法得到其它凸臺。設計步驟

DesignProcedure頂桿布置示例：發(fā)動機蓋下模座開頂桿過孔的狀態(tài)下模座開頂桿過孔后加上凸模的狀態(tài)設計步驟

DesignProcedure頂桿墊塊示例1：發(fā)動機蓋墊塊設計步驟

DesignProcedure頂桿墊塊示例2：頂蓋后橫梁墊塊設計步驟

DesignProcedureEND拉延模導向設計

GuideDesign知識點KnowledgePoint設計步驟DesignProcedure設計指導DesignGuide三一二1.導板（GuidePlate）2.壓邊圈（BlankHolder）導向結構3.導向布置原則知識點KnowledgePoints1.導板（GuidePlate）在模具中用平面部分對模具進行導向的零件稱導板。作用：導板能承受較大的側向力，同時方便加工和鉗工修配。導板的樣式：知識點KnowledgePoints導板在模具中的位置知識點KnowledgePoints導板在工作時的狀態(tài)

知識點KnowledgePoints導板的結構知識點KnowledgePoints代

號WLab類別MWP-38X75

3875

_45

BMWP-38X10010050MWP-38X12512575MWP-38X150150100MWP-38X200200150MWP-48X75

4875

_45MWP-48X10010050MWP-48X12512575MWP-48X150150100MWP-48X200200150MWP-58X75

5875

_45MWP-58X10010050MWP-58X150150100MWP-75X75

7575

_45MWP-75X10010050MWP-75X12512575MWP-75X150150100MWP-75X200200150MWP-100X100

100100

5050

AMWP-100X12512575MWP-100X150150100MWP-100X200200150MWP-100X250250200MWP-125X125

125125

5075MWP-125X150150100MWP-125X200200150MWP-125X250250200MWP-150X150

150150

100100MWP-150X200200150MWP-150X250250200MWP-150X300300250MWP-200X200

200200

150150MWP-200X250250200MWP-200X300300250內導結構MWP標準系列的導板尺寸規(guī)格知識點KnowledgePoints2.壓邊圈（BlankHolder）導向結構內導結構：導板裝在凸模分模線外面，與壓邊圈內導滑面滑配，當把壓邊圈裝上去后，內導是無法從外面看得見的例一知識點KnowledgePoints壓邊圈與下模的導向裝在壓邊圈內部，在分模線外側附近例二凸模與壓邊圈合上后，從外面看不到二者的導向壓邊圈凸模壓邊圈上導滑面知識點KnowledgePoints外導結構：壓邊圈與下模的導向裝在壓邊圈外側四角處，故又稱四角外導結構示例采用外導形式的輪罩拉延模下模部分采用外導形式的前風窗上橫梁拉延模下模部分知識點KnowledgePoints采用外導形式的某模具壓邊圈（左）及下模（右）示例知識點KnowledgePoints導向結構選擇依據(jù)1、大多數(shù)情況下，壓邊圈與下模的導向采用內導結構。對中小型零件來說，使用內導結構，模具結構會較為緊湊，可減少模具尺寸2、下列特殊情況采用外導結構（1）細長件拉延凸模布置導板時，導板位置較為緊湊，同時在一定程度上削弱了凸模的強度，此時應考慮四角外導導向。（2）分模線形狀復雜，導板不好布置，壓邊圈易出現(xiàn)局部懸空時，應考慮四角導向，如翼子板、輪罩外板等零件的拉延模。（3）制件落差大，壓邊圈行程大，而模具閉合高度有限制時，也應使用四角導向，這在一定程度可降低模具閉合高度，滿足對方技術要求。（4）如大型零件采用外導結構形式，可縮短模具寸時，減少模具重量時，這時可考慮采用四角外導結構形式。知識點KnowledgePoints3.導向布置原則內導板的導板安裝面應在分模線之外10mm左右。內導板安裝面必須與模具中心線X軸或Y軸線平行，便于加工。正確錯誤知識點KnowledgePoints模具大小決定導板的數(shù)量示例：大型模具，應在同一方向上布置三塊導板長度和寬度尺寸適中的模具，在同一方向上布置兩塊導板細長模具時，應在X向上各布置兩塊導板，Y向上各布置兩塊模具較小時，只能在同一方向上布置一塊導板知識點KnowledgePoints步驟：（1）確定導板的規(guī)格和數(shù)量。（2）確定導板安裝面的位置。（3）在下模（凸模）上做出導板安裝面及背托（4）做出壓邊圈對內導板的避讓，并壓邊圈內做出導滑面。設計步驟DesignProcedure頂蓋前橫梁拉延模為細長類模具，采用6塊導板的形式設計步驟DesignProcedure壓邊圈內導設計設計指導DesignGuide思考題：1.說出幾種常見小型導板的尺寸規(guī)格。2.說出壓邊圈內導向布置原則。3.說說壓邊圈內導向的設計過程。拓展練習：試完成下面兩種類型分模線，導板的布置END拉延模筋條布置設計

RibAssignDesign知識點KnowledgePoints設計步驟DesignProcedure設計指導DesignGuide三一二1.筋條（Rib）的作用及分類2.筋條的尺寸設計3.筋條的布置原則一、知識點KnowledgePoints1.筋條（Rib）的作用及分類a、筋條的作用覆蓋件模具主體部分一般鑄出，其工作部分和功能面應鑄出形狀，其余部分是可以掏空的，中間用各種筋條把鑄件連起來，類似框架結構。筋條一、知識點KnowledgePointsb、筋條的分類覆蓋件模具的工作曲面部分稱為型面，它是需要上數(shù)控機床進行加工的復雜曲面，由于型面所對應的數(shù)模需用三維模型才能表達，也常稱為3D型面。型面壁厚大于其它筋條的厚度。在工作中起著重要作用并承受較大載荷的筋條稱為主筋，其余筋條稱為副筋。主筋的厚度一般大于副筋厚度。A—型面B—主筋

非加工面筋條C—副筋一、知識點KnowledgePoints2.筋條的尺寸設計沖壓生產綱領越大，對模具使用壽命要求較高，壁厚會適當加大；對于厚板或高強度板來說，拉延成形力大，壁厚會適當加大。型面壁厚大，意味著模具材料成本大。不同的項目壁厚要求不同，型面壁厚常取50mm、55mm或60mm。常規(guī)模具產量鑄件結構尺寸mm量年產量（件）ABCDEFG大量＞15萬60405240403040中量＞5-15萬55405240303040小量＜5萬50405240303030一、知識點KnowledgePoints一、知識點KnowledgePoints大型模具（車門板、發(fā)動機罩、后背門內外板）產量鑄件結構尺寸mm量年產量（件）ABCDEFG大量＞15萬65505240403040中量＞5-15萬60455245303040小量＜5萬50405240303040一、知識點KnowledgePoints一、知識點KnowledgePoints3.筋條的布置原則型面筋條在工作部分下方分布非加工面筋條延著分模線布置一圈主筋在模具外周布置其余部分布置為副筋，每個副筋間距不大于300mm一、知識點KnowledgePoints

筋條設計分為三部分，即下模筋條的設計、壓邊圈筋條的設計、凹模筋條的設計1.下模筋條的設計在下模底面加上筋條，這些筋條屬于副筋，厚度為30mm。筋條間距一般小于300mm通過先創(chuàng)建草圖再拉伸的方式設計。設計前的狀態(tài)布置中完成筋條設計的下模實體二、設計步驟DesignProcedure

2.凸模筋條設計凸模筋條是指分模線以內的筋條，這些筋條的上部是型面，完成筋條設計的凸模實體二、設計步驟DesignProcedure3.壓邊圈筋條的設計在壓邊圈前后側加上筋條。這些筋條屬于內部的副筋，厚度為30mm，有一部分要與平衡塊的位置相對應a)以XZ平面作為草圖平面，創(chuàng)建草圖。二、設計步驟DesignProcedureb)對中間三根直線拉伸c)對另兩根直線（內導板附近）進行第一次拉伸，裁剪體加到壓邊圈本體中完成筋條設計的壓邊圈實體筋條與平衡塊對齊二、設計步驟DesignProcedure4.凹模筋條的設計筋條設計的主要內容是在凹模背面加上筋條，這些筋條屬于副筋，厚度為30mm。筋間距一般小于300mm，可通過先創(chuàng)建草圖再拉伸的方法設計。凹模筋條設計前的狀態(tài)二、設計步驟DesignProcedurea）拉伸、裁剪筋條用草圖拉伸，選擇意圖為特征曲線，得到14處厚度為30mm長方體，即凹模筋條待裁剪的凹模筋條二、設計步驟DesignProcedureb）筋條加到凹模本體中去用求和命令把把這些修剪后的筋條加到凹模本體中，目標體選凹模本體，工具體選已修剪的14條筋。注意：如果筋條長度不合適，可以雙擊草圖修改，對直線拖動到所需位置。得到的結果如圖所示。待裁剪的凹模筋條二、設計步驟DesignProcedure筋條設計三、設計指導DesignGuideEND拉延模平衡塊布置設計

Pressure

PadAssignDesign知識點KnowledgePoint設計步驟DesignProcedure設