【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)了一套拉伸成形的模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析，再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計(jì)的模具。的模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計(jì)過程表達(dá)出來。與本次設(shè)計(jì)的意義，接著第二部分是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。本次設(shè)計(jì)闡述了沖壓連續(xù)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。

　　

【正文】 圖（ 3） 在劃分完網(wǎng)格后，進(jìn)入展開階段。在標(biāo)題欄上點(diǎn)擊“配料工程”按鈕，在彈出的下菜 單中選擇“預(yù) 處理”，彈出圖（ 4）所示的對話框。在圖（ 4）所示的對話框中點(diǎn)擊 按 鈕，彈出圖（ 5）所示的“毛坯尺寸估算”對話框 廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖（ 4） 圖（ 5） 在圖（ 5）所示的對話框中點(diǎn)擊“空”按鈕，在他處的對話框中進(jìn)行圖（ 5）所示的設(shè)置 在圖（ 6）所示的對話框中點(diǎn)擊“材料庫”按鈕，在彈出的材料庫對話框中選擇“ BLD” 點(diǎn)擊“確定”，在彈出對話框中點(diǎn)擊“確定”，在彈出的“ 材料”對話框中點(diǎn)擊“確定”按鈕，在“毛坯尺寸估算”對話框中進(jìn)行 設(shè)置 ，點(diǎn)擊“應(yīng)用”按鈕，則軟件自動(dòng)進(jìn)入到片體的展開。 圖（ 6） 圖（ 7） 廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖（ 8） 分析任務(wù)完成后出現(xiàn)圖（ 8）所示的界面，選擇保存路徑進(jìn)行保存。利用圖（ 8）所示的展開面，利用 UG ，選擇輪最大的輪廓線進(jìn)行草繪，進(jìn)而可計(jì)算出需要下料的大小。具體結(jié)果需要下料的面積為： S=650mm*580mm 沖壓設(shè)備的選用 沖壓設(shè)備的選用原則 : ，應(yīng)該能保證成行零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例 如拉深所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。 ，且還須留有安裝固定的余地，但是過大的工作平面上安裝小尺寸的沖模對工作臺(tái)的受力是不利的。壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸大于壓力機(jī)滑塊底面積 , 壓力機(jī)滑塊底面積必須大于模具的尺寸 ,所以只須考慮壓力機(jī)滑塊底面積的大小 . 。 模具的閉合高度 H0 是指上模在最低的工作位置時(shí)，下模板的底面到上模板的頂面的距離。壓力機(jī)的閉合高度 H是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長短能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機(jī)有最大閉合高度 Hmax 和最小閉合高度 Hmin。 設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具閉合高度 H0 得數(shù)值應(yīng)滿足下式 Hmax5mm≥ H0≥ Hmin+10mm 無特殊情況 H0應(yīng)取上限值，即最好取在： H0≥ Hmin+1/3L，這是為了連桿調(diào)節(jié)過長，廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 螺 紋接觸面積過小而被壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床臺(tái)面上加墊板。 總的沖壓力為拉深力與壓邊力總和。查資料得任意形狀拉深力為： Fl =Ltδ bK（ L— 凸模周邊長度， mm； t — 材料厚度， mm；δ b— 材料抗拉強(qiáng)度，MPa； K— 系數(shù)，鋼為 ~，這里選 2） 利用 UG 軟件的測量工具可得， L為 2502mm,則： Fl =2502 307 2=2457964N 任意形狀壓邊力為 : FY=AP(A－壓邊圈面積，平方毫米； P— 單位壓邊力， KN； 08A 為 ~3，由于 BLD材料與 08A 性能相同，這里選用 3) 利用 UG 軟件的面屬性，測量可得面積為 189590，則 FY=3 189590=568770N。 沖壓力 F=Fl+FY=2457964+568770=3026734N=。 應(yīng)用 315t 的液壓機(jī)合適。 第三章 拉延模設(shè)計(jì) 拉延也成為拉深，是指利用專用模具將平板毛坯制成開口空心零件或者把空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工藝方法。拉延時(shí)空心件主要靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成。拉延成形是能否生產(chǎn)出合格零件產(chǎn)品的關(guān)鍵，汽車鈑金件的質(zhì)量好壞在很大程度上受拉延模質(zhì)量的控制。拉延工序所使用的模具叫拉延模。拉延模結(jié)構(gòu)相對簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸凹模間隙略大于或等于板料厚度 用拉延的方法可以制成桶形、階梯型、錐形、 球形和其他不規(guī)則形狀的薄壁零件，如果和其他沖壓成型工藝配合，還可以的制造成形狀氣味復(fù)雜的零件。用拉延的方法來制造薄壁空心的零件，生產(chǎn)效率高，省材料，零件的強(qiáng)度和剛度好，精度較高，拉延可以加工的范圍非常廣泛，直徑從幾毫米的小零件到直徑為 23m 的大型零件。因此，拉延在汽車、航空航天、國防、電器和電子等工業(yè)部門和日用品生產(chǎn)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。 模具結(jié)構(gòu)形式以及間隙的確定 根據(jù)使用沖壓設(shè)備不同，汽車覆蓋件拉延?？煞譃閱蝿?dòng)拉延模和雙動(dòng)拉延模。 單動(dòng)拉延模在單動(dòng)壓力機(jī)上使用，上模是凹模，下模是凸模，稱為拉 延模的倒裝，中間的壓邊圈通過彈簧、橡皮或氣墊獲得壓邊力。單動(dòng)拉延模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 價(jià)低。雙動(dòng)拉延模在雙動(dòng)壓力機(jī)上使用，雙動(dòng)壓力機(jī)上滑塊分內(nèi)滑塊和外滑快兩個(gè)部分，上模固定在內(nèi)滑塊上，壓邊圈固定在外滑塊上，壓邊力由外滑塊獲得。雙動(dòng)拉延模的特點(diǎn)是壓邊力大，便于調(diào)節(jié)，且壓邊力是剛性的，壓邊穩(wěn)定可靠；行程大，可拉延深度大的拉延件。一般用于拉延成形型面復(fù)雜落差大、表面質(zhì)量要求高的大型零件。 形狀簡單、拉延深度不大的鈑金件一般采用單動(dòng)壓力即來成形。根據(jù)零件特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)適合采用單動(dòng)拉延模，且本設(shè)計(jì)按 315t 油壓機(jī)參數(shù)設(shè) 計(jì)， 此 油壓機(jī)屬單動(dòng)壓力機(jī)，因此本設(shè)計(jì)拉延模結(jié)構(gòu)為單動(dòng)拉延模。 拉延模的凸模、凹模和壓邊圈尺寸大，形狀復(fù)雜，從成本和效率來來考慮 ,一般都采用鑄造結(jié)構(gòu)，且上、下模座與工作部分零件整體鑄造。要求既要有足夠的強(qiáng)度和剛度又要減輕重量，因此鑄件上非重要部分應(yīng)掏空，在影響強(qiáng)度和剛度部分應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋。鑄件壁厚應(yīng)盡可能均勻，避免由于冷卻速度差別過大形成熱應(yīng)力，使鑄件薄厚連接處產(chǎn)生裂紋；避免厚壁處形成金屬聚集的熱節(jié)，致使厚壁處易于產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。設(shè)計(jì)鑄件壁的連接或轉(zhuǎn)角時(shí)，也應(yīng)盡力避免金屬的積聚和內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，這就要求鑄件 壁間轉(zhuǎn)角處有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)圓角或者 45 度倒角，避免銳角連接，厚壁與薄壁間的連接要逐步過渡。交叉接頭盡量采用丁字交叉，避免采用十字交叉。 拉延模的導(dǎo)向主要有下模與上模的導(dǎo)向、上模與壓邊圈的導(dǎo)向、下模與壓邊圈的導(dǎo)向。導(dǎo)向形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向、導(dǎo)板導(dǎo)向，導(dǎo)柱導(dǎo)板同時(shí)使用三種。導(dǎo)柱導(dǎo)向的導(dǎo)向精度高，但不能承受太大的側(cè)向力，本設(shè)計(jì)由于壓料面是空間三維曲面，而采用單動(dòng)壓力機(jī)拉延，在壓料面與上模開始合緊時(shí)，由于壓料面不對稱會(huì)導(dǎo)致壓邊圈偏斜，合模過程中，會(huì)在下模與壓邊圈之間、上模與壓邊圈之間產(chǎn)生較大的側(cè)向力，因此適宜用導(dǎo)板導(dǎo)向。 為提高導(dǎo)向面的耐磨性，在兩導(dǎo)向面其中一面設(shè)置耐磨板，導(dǎo)向面淬火硬度為 HRC52~56。 查得拉延模具凸模與凹模之間的間隙一般取料厚或 倍 料厚，這里選用料厚為間隙。為防止壓料圈與凸模摩擦或碰撞，壓料圈與凸模工作部分至少要有 5～ 10mm 的間隙，這里根據(jù)情況取 5mm。 綜上所述，本設(shè)計(jì)拉延模整體結(jié)構(gòu)形式為單動(dòng)拉延模，凹模、凸模及壓邊圈為整體鑄造鑄件，各部分導(dǎo)向采用導(dǎo)板導(dǎo)向。 模具主結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模具中心的確定 考慮到平衡性問題，模具中心最好與拉延件壓力中心一致，并于壓力機(jī)中心一致。以避免 偏心載荷使模具歪斜，間隙不均，從而加速壓力機(jī)和模具的導(dǎo)向部分及模具凸、凹模工作部分的磨損，影響壓力機(jī)和模具壽命?？紤]到板料的形狀和壓力機(jī)頂桿的布廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 置，模具中心可以適當(dāng)偏心。 本設(shè)計(jì)拉延件板料幾何中心與壓力中心 X方向上一致， 模具中心可以與拉延件壓力中心重合 ，板料寬度為 580mm， 長度為 650mm。頂桿 X 方向間距為 150mm， X 方向布置 最多 4 排頂桿為宜 ， Y方向布置最多 3排為宜 ，模具中心與壓力機(jī)中心在 X方向上重合 ，在 Y方向重合 。生產(chǎn)用頂桿數(shù)為 10，按 下 圖所示分布。 確定模具壓料面尺寸 壓料面的尺寸要比板料尺寸大，這樣才能保證壓料面能壓住整塊板料。避免拉延成形時(shí)，板料沒有完全被壓料面壓住，未被壓住部分還沒流入壓料面內(nèi)時(shí)即產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，造成拉延失敗。本設(shè)計(jì)壓料面比板料尺寸單邊大 10mm。則壓料面長度為 660mm，寬度為 590mm， 長度方向上以模具中心線為對稱軸對稱，寬度方向上壓料面中心與模具中心線 重合 。 壓邊圈的設(shè)計(jì) 單動(dòng)拉延模的壓邊圈由氣墊通過頂桿頂出產(chǎn)生壓邊力，拉延工件時(shí)，壓料面與凹廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 模壓緊板料，為拉延成形提供阻力，并與凸模的成形力共同提供板料的變形力，使板料產(chǎn)生充分的塑性變形。 工作時(shí)，壓邊圈受到較大的載荷，壓邊圈要有一定的厚度以滿足強(qiáng)度和剛度的要求。同時(shí)考慮到導(dǎo)板空間，為降低平衡塊高度 ,沿壓料面形狀鑄造，比壓料面低 20mm，壓邊圈寬度根據(jù)壓料面單邊加寬 150~200mm，留出足夠的空間設(shè)置合模限位塊。同時(shí)考慮導(dǎo)板 空間，壓邊圈長度為 1200mm ，寬度為 900mm。 壓邊圈重量估算：按總長、總寬、總高相乘再乘于 的系數(shù)計(jì)算體積，則壓邊圈重量約為 530kg。 為方便運(yùn)輸，在壓邊圈四角設(shè)置四 個(gè)吊耳 ， 上模和下模設(shè)置 起重棒 ， 直徑為 50mm，滿足起重要求。起重棒材料為 45，鍛件，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 HRC 28～ 32，壓邊圈加工完成后，將起重棒放入制定位置。 壓邊圈與下模之間、壓邊圈與上模之間要設(shè)置合模限位塊，間距為 300~500mm，壓邊圈上表面的合模限位塊凸臺(tái)加工 M10 的螺孔，用于與合模限位塊聯(lián)接。所有的合模限位塊凸臺(tái)加 工精度為 IT7，表面粗糙度為 為減少加工面積，在壓邊圈上加工部分鑄出凸臺(tái)，高度為 10mm，合模限位塊凸臺(tái)直徑比合模限位塊大 10mm，頂桿凸臺(tái)直徑為按照頂桿避讓孔形狀鑄出 ,但是直徑減小10mm，定位器凸臺(tái)尺寸比定位器尺寸單邊大 6~10mm, 壓邊圈采用鑄件整體鑄造，為了減輕重量，鑄件上非重要部分應(yīng)掏空 。 壓邊圈采用鑄件整體鑄造，為了減輕重量，鑄件上非重要部分掏空，在合模限位塊處設(shè)置加強(qiáng)筋。主筋厚度為 40mm，加強(qiáng)筋厚度為 30mm。在上表面鑄造 6個(gè)高 10mm 的平衡塊凸臺(tái)，用 M10 螺紋與平衡墊塊連接，在平衡 塊凸臺(tái)下表面正下方設(shè)置 10個(gè)凸臺(tái)支撐限位塊，凸臺(tái)形狀尺寸與平衡塊凸臺(tái)相同。 壓邊圈上要相應(yīng)設(shè)置拉延筋槽。由于壓料面就是覆蓋件本身的凸緣，拉深筋應(yīng)設(shè)置在凹模的壓料面上以減少凹模壓料面的損耗。拉深筋在壓料面上的布置，根據(jù)零件的幾何形狀和變形特點(diǎn)決定 ,在拉深變形程度大，因而徑向拉應(yīng)力也較大的圓弧曲線部位上，可以不設(shè)或少設(shè)拉深筋。在拉深變形程度小，因而徑向拉應(yīng)力也較小的直線部位或曲率較小的曲線部位上，則要設(shè)或多設(shè)拉深筋。本零件設(shè)置的拉延筋根據(jù)前面的分析，在四周圍成一圈，拉延筋布置在凹模壓料面上，與 鑄件一起鑄造出拉 延筋，然后采用數(shù)控加工，加工后拉延筋部分淬火，硬度不低與 HRC52。 為便于加工，在壓邊圈位于壓力機(jī)中心處設(shè)置三處加工基準(zhǔn)孔，加工時(shí)用于與機(jī)床定位。 壓邊圈如圖 32 所示。 廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 32 壓邊圈結(jié)構(gòu)示意圖 凸模的設(shè)計(jì) 凸模作為零件成型的重要部件，凸模的質(zhì)量直接決定了沖壓件質(zhì)量的好壞。在凸模的設(shè)計(jì)中有幾種形式，常見的有兩種，即：整體式和組合式。所謂整體式是指將凸模和下模座一起鑄造出來。組合式是指將凸模和下模座分別鑄造，分別加工。在本設(shè)計(jì)中由于模具的外型尺寸比較大，考慮到鑄造和加 工的方便性，采用組合式比較合理。凸模整體采用鑄造形式。由于覆蓋件的沖裁一般情況下是一次成型不要再次加工的成型方法，所以多成型零部件的要求較高，因此，在凸模的上平面面積較大的地方要設(shè)置透氣孔，防止在拉延過程中在平面處造成氣體的聚集，導(dǎo)致壓力的不平衡，從而引起拉延件的質(zhì)量下降。在曲面較多和變化較大的地方，由于其本身的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)達(dá)到了排出氣體，平衡氣壓的作用，所以沒有必要設(shè)置透氣孔。凸模的結(jié)構(gòu)如下圖 33所示： 圖 33 廣西工學(xué)院 鹿山學(xué)院 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 在凸模上共設(shè)置了 4 個(gè)通氣孔，直徑為 10mm，設(shè)置原則為不影響制件質(zhì)量并能順利取出制件，通氣孔用鉆頭直接鉆出，并加防塵軟管。 圖上未表示，因?yàn)樽詈蟛偶庸?。但是值得注意的一點(diǎn)是在最高處開孔。 下模座的設(shè)計(jì) 由于在本設(shè)計(jì)中下模座和凸模采用了分別鑄造和加工的方式。所以，下模座在設(shè)計(jì)中起到至關(guān)重要的作用。 與壓邊圈對應(yīng)，下模座的外 形尺寸與壓邊圈相一致，下模座也要鑄出合模限位塊凸臺(tái)，高度為 10mm，直徑為 85mm，用 M10 螺釘與合模限位塊連接。 在下模座的鑄造中多不重要的部位也要挖空，以減輕模具的重量。在下模座上設(shè)置加強(qiáng)筋，其中沿 X 方向的厚度為 40mm，沿 Y 方向的厚度為 30mm，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)要避免十字交叉，做成“丁字”交叉形式，用以增加相對剛度和強(qiáng)度。 模座根據(jù)壓力機(jī)工作臺(tái) T 形槽位置，設(shè)置 4 處壓板槽，用于下模與壓力機(jī)工作臺(tái)的固定。 由于在本設(shè)計(jì)的工作過程中，壓邊圈采用壓力機(jī)的液壓頂桿進(jìn)行復(fù)位。根據(jù)壓力機(jī)工作臺(tái)的尺寸，在壓邊圈上設(shè)置了 10 根頂桿，所以在下模座的相應(yīng)位置也要設(shè)置10 處用來安放頂桿的孔，