【文章內容簡介】 缺陷，還要考慮制造能力、沖壓設備、投資成本等因素。車門內板材料為st14鋼， mm，拉深深度為80 mm，零件加工精度要求高。簡化后的零件形狀不對稱，如圖23所示零件俯視圖所示，上半部有深10 mm凹槽用于安裝車窗玻璃，拉深圓角R10 mm。該零件為駕駛室中主要的大型覆蓋件，外觀及裝配精度較高，要求工件表面平整無皺紋，棱線清晰，剛度好。在制訂工藝及設計模具時盡可能保證各項要求，初步分析，零件需要進行落料，拉深，沖孔才能成形。而在落料和沖孔這兩道工序中，沒有存在比較復雜的問題。因為沒有側孔，所以沖壓方向都是豎直的。而由于零件拉深方向的一致性，并且有較大的面以承載零件的拉深，所以零件的拉深方向也可以是單一豎直的。因此確定沖壓成形工序為：落料→拉深→沖孔。實踐證明，在多數情況下，拉深工序是制造汽車覆蓋件的關鍵，它直接影響產品質量、材料利用率、生產效率和制造成本。大型覆蓋件根據形狀復雜程度和變形特點，可分為三類：淺拉深件、一般拉深件和復雜拉深件[8]。而車門內板作為汽車重要的覆蓋件，其變形特點可見表21所示。表21 覆蓋件分類及拉深變形特點分類同類零件名稱零件外形特征拉深變形特點一般拉深件內門板、水箱護罩等 （1）拉深深度較深（100mm） （2）外形較復雜 （3）平的或基本平的底或是大曲率半徑的外凸形底 （1）拉深表面主要靠壓邊下的毛坯向內補充而拉深成形 （2）變形、應力比較均勻，成形表面塑性變形程度較大，但應力尚小于Rm （3）只要材料合格或模具技術狀態(tài)良好，一般不會破裂查表得車門內板屬于一般拉深件，深度均勻，而且壓邊面積比其余部分面積大，只要壓邊力調節(jié)合適，便能防止起皺。因此，車門內板僅需一次拉深即可成形。第三章 汽車車門內板落料模的設計 毛坯計算及理論分析 毛坯的計算雖然零件形狀不對稱，但設計其毛坯時并不復雜，考慮零件拉深深度及形狀尺寸，其毛坯尺寸設計如圖31所示。圖31 零件毛坯圖 排樣及材料利用率排樣是指工件在條料、帶料或板料上布置的方法。工件的合理布置（即材料的經濟利用）與零件的形狀有密切關系[9]。這里的毛坯形狀類似梯形，查表得采用簡單的單行排列即可。根據毛坯的厚度及尺寸，查表得毛坯排樣時的沿邊距離a及工件間距a1均為2mm。綜合以上分析，為了充分提高材料的利用率，降低成本，毛坯排樣方式設計如圖32所示，其材料利用率η計算如下： η= 100% （31）毛坯形狀簡單，面積計算可在CAD運行環(huán)境快速計算得到S1=395000mm2。所以材料的利用率計算η= 100%= %?？梢?，通過這樣的排樣方法，充分提高了材料利用率，降低了成本。圖32 毛坯排樣圖 毛坯壓力中心的計算沖模壓力中心的計算是根據“對同一軸線的分力之和的力矩等于各分力力矩之和”的原理進行求解的。如果根據理論公式計算，過程繁瑣，計算量大，而且結果會有較大的誤差。但在CAD的環(huán)境下，過程會大大簡化，并且可以得到較為精確的結果[10]。600因為毛坯的形狀較簡單，可以根據面積法求得質心，在CAD環(huán)境下就更加簡單，其質心相對位置如圖33所示。700圖33 毛坯壓力中心示意圖 沖裁力的計算及壓力機的選取沖裁力的大小要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。用平刃口模具沖裁時，沖裁力F（N）可按照下式進行計算F=Ltτ （33）式中 L—沖裁件周邊長度（mm）； t—材料厚度（mm）； τ—材料抗剪強度（MPa）；考慮沖裁厚度不一致，模具刃口的磨損、凸凹模間隙的波動、材料性能的變化等因素，實際沖裁力還須增加30%。一般情況下，材料的Rm=,為計算方便，這里采用平刃口模具沖裁，所以實際沖裁力F沖應為F沖=LtRm （34）式中 Rm—材料的抗拉強度（MPa）。 mm，厚度為1 mm，St14鋼的抗拉強度Rm這里取310 MPa，代入公式（34）：F沖=1310= kN而采用彈性卸料裝置和下出料方式的總沖壓力為：F總=F沖+F卸+F推 （35）而卸料力：F卸=K卸F沖（N），推件力：F推=nK推F沖（N）式中 K卸、K推——分別為卸料力、推件力系數； n——同時卡在凹模里的工件（或廢料）數目n=（h——圓柱形凹模腔口高度：t——材料厚度）。查表得K卸=，K推=。計算得n=1。所以，F總=== kN因此選用噸位為1000KN的開式壓力機。 汽車車門內板落料模工作零件的設計 凸、凹模的設計1 凸、凹模間隙計算沖裁間隙是直接關系到沖件斷面質量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數。沖裁間隙值，只要與材料牌號、供應狀態(tài)和厚度有關，但由于各種沖壓件對其斷面質量和尺寸精度的要求不同，以及生產條件的差異，在生產實踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數值，而應區(qū)別情況，分別對待，在保證沖件斷面質量和尺寸精度的前提下，是模具壽命最高[12]。對于板料的普通沖裁，通過查閱資料得到推薦的間隙值，如表31所示：通過分析，因為車門內板坯料之后還要進行拉深等塑性變形，因此其沖裁間隙類別屬于Ⅱ。因此，沖裁最大間隙Zmax= 20% t = mm，最小間隙Zmin = 14% t = mm。表31 沖裁間隙（單面間隙c=%t）間隙比值材料分 類ⅠⅡⅢ低 碳 鋼08F、10F、AB2~~~適用場合沖件斷面質量、尺寸精度要求高時，采用小間隙，沖模壽命低沖件斷面質量、尺寸精度一般要求時，采用中等間隙。因殘余應力小，能減少破裂現象，適用于繼續(xù)塑性變形的制件沖件斷面質量、尺寸精度要求不高時，應優(yōu)先采用大間隙，以利于提高沖模壽命注：不同零件在取沖裁間隙值時不同，考慮到料厚對間隙比值的影響，~； ~；~；~，~，各類間隙比值取下 限，并以此為基數，隨著料厚的增加，再逐檔遞增（~）%t（有色金屬和低碳鋼取小值，中碳鋼和高碳鋼取大值）。2 凸、凹模工作部分尺寸和公差凸模和凹模的加工是模具設計制造中的關鍵，對其工作部分尺寸及公差也需要通過實際的計算得到，才能保證產品的質量，滿足各種要求。在計算沖模凸、凹模尺寸時需遵循以下幾點原則：（1） 根據落料和沖孔的特點，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔模應先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。（2） 根據刃口的磨損規(guī)律，刃口磨損尺寸變大，其刃口的基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應取接近或等于工件的最大極限尺寸。（3） 考慮工件精度與模具精度間的關系，在選擇模具刃口制造公差時，既要保證工件的精度要求，又能保證有合理的間隙數值。一般沖模精度較工件精度高2~3級[13]。通過分析，這里落料凸模和凹?？煞珠_加工，這種方法適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件。其尺寸計算公式如表32所示。表32 分開加工法凸、凹模工作部分尺寸和公差計算公式工作性質工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落 料沖 孔DΔd+ΔD凸 =（D xΔ 2cmin）δ凸d凸 =（d+ xΔ）δ凸D凹 =（D xΔ）+δ凹d凹 =（d+ xΔ+ 2cmin）+δ凹注：計算時，需先將工件尺寸化成的DΔ，d+Δ形式沖裁模初始雙面間隙z（z=2c）可通過查表得到，2cmin= 2cmax= 則 2cmax—2cmin= 而沖裁凸、凹模的極限偏差可通過查表得到，凸模偏差δ凸 = 凹模偏差δ凹 = +則 |δ凸|+|δ凹|= ＞ 2cmax—2cmin查表得磨損系數x= 1根據凸、凹模尺寸計算原則，綜合所有數據，并根據表32中公式先計算出落料凹模的加工尺寸，如圖34所示。++++圖34 落料凹模加工尺寸 模架與導向零件的設計落料模采用導柱、導套導向，采用彈性卸料裝置，下出料方式?？紤]到下料的方便以及毛坯尺寸精度要求不高，模具采用后側布置的導柱導套模架，進料方式為從前至后。利用導柱和導套實現上、下模精確導向定位。凸、凹模在進行沖裁之前，導柱已經進入導套，從而保證在沖裁過程中凸模和凹模之間的間隙均勻一致。沖模工作時，板料靠擋料銷和導料板實現正確定位，以保證沖裁時板料上的搭邊值均勻一致。凸模和凹模直接固定在模座上，適用于沖裁中型和大型零件[11]。模柄采用壓入式模柄（—81）。對于落料模模架的選擇，由于是坯料，所以精度要求不高，同時毛坯尺寸較大，因此采用后側導柱模架。對于模架的尺寸要求，查表可得到國家標準規(guī)格，見表33所示。表33 后側導柱模架（mm）凹模周界閉合高度零件件號、名稱及標準編號1234上模座—81下模座—81導柱—81導套—