【導(dǎo)讀】模具是機(jī)械，電子，通訊，家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備，屬高新技術(shù)產(chǎn)品。上稱為“工業(yè)之母”。業(yè)，也得到了蓬勃的發(fā)展，已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)。大程度要依賴于模具生產(chǎn)，特別是在汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。業(yè)已納入國家的基礎(chǔ)工業(yè)范疇，成為國民經(jīng)濟(jì)中的獨(dú)立行業(yè)。本課題研究的是某車型內(nèi)側(cè)梁加強(qiáng)版的冷沖壓拉延模具。冷沖壓是利用安裝在壓力。是最基本、最傳統(tǒng)、最重要的金屬加工方法之一。形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的產(chǎn)品零件。在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。能滿足汽車更新?lián)Q代速度，成為制約我國汽車工業(yè)的瓶頸。業(yè)競爭力的關(guān)鍵。沖壓工件的制造工藝水平及質(zhì)量，在較大程度上對汽車制造質(zhì)量和成。國內(nèi)汽車制造也近年來得到迅速發(fā)展，汽車產(chǎn)量已經(jīng)名列世界汽車生產(chǎn)前列。一輛客車或轎車上有80%的零件是。特點(diǎn)成為模具中舉足輕重的部分。本較高，同時焊接總成的配合精度和整車質(zhì)量也有所下降。工藝合理穩(wěn)定、成本最低的合格產(chǎn)品。

　　

【正文】 臺支撐限位塊，凸臺形狀尺寸與平衡塊凸臺相同。 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，加工時用于與機(jī)床定位。 壓邊圈如圖 32 所示。 圖 32 壓邊圈結(jié)構(gòu)示意圖 凸模的設(shè)計 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 下模頂桿避讓孔 在凸模上共設(shè)置了 8 個通氣孔，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。 下模座的設(shè)計 由于在本設(shè)計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，高度為 10mm，直徑為 70mm， 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 T 形槽位置，設(shè)置 6 處壓板槽，用于下模與壓力機(jī)工作臺的固定。 由于在本設(shè)計的工作過程中，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)工作臺的尺寸，在壓邊圈上設(shè)置了 12 根頂桿，所以在下模座的相應(yīng)位置也要設(shè)置 12 處用來安放頂桿的孔，壓力機(jī)頂桿直徑是 50mm，所以在下模座上用于頂桿通道的孔直徑為 53mm。 下模座底面位于壓力機(jī)中心處設(shè)置三處定位鍵槽，加工時用于與機(jī)床定位。 下模座結(jié)構(gòu)如下圖 34 所示。 34 下模結(jié)構(gòu)示意圖 上模的設(shè)計 上模的長度和寬度與下模一致，與壓邊圈對應(yīng)，上模座也要鑄出平衡墊塊凸臺，高度為 10mm，直徑為 70mm。 與壓邊圈上的定位器凸臺對應(yīng)，上模座上要開出 6 處 100mm? 80mm的避讓孔，同時，為避免鑄造時應(yīng)力集中，用半徑 R15 過度。 根據(jù)壓力機(jī)上滑塊 T 形槽位置，查相關(guān) 手冊，中型模具設(shè)置壓板槽單邊數(shù)量為 3，用于上模與壓力機(jī)上滑塊的固定。 上模也要開出 8 個通氣孔，通氣孔直徑為 10mm，氣孔采用機(jī)加工或者鉗工加工出來， 并加防塵軟管， 布置見下圖 35。 上模結(jié)構(gòu)圖如圖 35 所示，三維圖見三維數(shù)模附件上模。 圖 35 上模 上模座、下模座壓料圈勻采用 HT350 材料實型鑄造（以泡沫塑料模型為基體）而成，實型鑄造技術(shù)是覆蓋件沖模制造的一種新技術(shù)。實型鑄造方法非常適用于大型復(fù)雜鑄件的單件生產(chǎn)。因此，我們在模座設(shè)計之前有必要對其進(jìn)行詳細(xì)的了解。實型鑄造是在覆蓋件模具采用 CAM 制造 技術(shù)后，在要求鑄造毛坯的加工余量均勻的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的應(yīng)用技術(shù)。型鑄造采用泡沫塑料制造模型，造型時，泡沫模型埋在型砂里不取出來，澆注金屬溶液時，泡沫模型產(chǎn)生軟化、熔融、汽化、燃燒等一系列物理化學(xué)變化，最后金屬溶液填滿泡沫模型所處的空間，冷卻后就可以得到和泡沫模型一樣的鑄件 下模座的長度和寬度由凹凸模鑲塊寬度加上零件尺寸大小確定。 模具輔助零件設(shè)計 平衡墊塊設(shè)計 為了使上模進(jìn)入下模后受力均勻，同時避免與壓邊圈直接碰撞，且防止傾斜而導(dǎo)致凸凹模加速磨損，必須在上模和壓邊圈之間設(shè)置平衡墊塊。 平衡墊塊的設(shè)置主要參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這里參照的標(biāo)準(zhǔn)是福臻模具公司的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，因本模具長度為 1500mm，屬于中型模具，參照標(biāo)準(zhǔn)，選用的平衡塊直徑為 60mm，高為 20mm，材料為 45， HRC2832，如下圖 36所示。 圖 36 平衡墊塊結(jié)構(gòu) 到底墊塊設(shè)計 到底墊塊的作用主要是為了限制凹模進(jìn)入凸模的極限位置，可以有效防止上模沖壓行程超出時壓壞凸模，同時也可以防止拉延過深使制件拉裂。當(dāng)壓料板接觸到到底墊塊上時，也就說明拉延已經(jīng)結(jié)束。平衡塊的正下方必須有到底墊塊。這里到底墊塊的尺寸和平衡 塊相同，材料為 45，調(diào)質(zhì)處理 HRC2835見上圖 37。 圖 37 存放限位裝置 — 吊耳設(shè)計 圖 注：起重孔內(nèi)必須鑲鋼管，保證同軸度。 起重棒設(shè)計 鑄入式起重棒主要是將模具吊起，便于模具運(yùn)輸。一般來說，鑄入式起重棒根據(jù)直徑分為 6種，分別是直徑 4 50、 60、 70、 80、 90mm。選用標(biāo)準(zhǔn)為根據(jù)模具的重量和模具的大小來衡量。通常來說，必須保證模具起吊時絕對安全，即可以承受模具的重量。用于大型模具的 起重棒直徑為 70 到 90mm，中型的為 50 到 60mm，小型的用 42 和 50mm。這里選用直徑為 50mm 的，單根最大承重 噸，起重棒 材料為 45，鍛件，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 HRC 28～ 32，上模、下模、連接板各用 4 個，共需要 12 個。模具鑄造前，把起重棒埋入模型的指定位置中。起重棒的結(jié)構(gòu)如圖 39 所示。 D 圖 39 起重棒結(jié)構(gòu) 吊棒規(guī)格 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 L L1 50 50 60 24 26 39 36 40 220 270 R9 0R50 其它零件的選用 本模具設(shè)計使用耐磨板作為導(dǎo)向裝置。耐磨板目前大多 數(shù)都已經(jīng)成標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計選用的是 BMWP180 180 和 90 90 兩種型號的耐磨板，共需要 28 塊。 模具材料的選用 沖壓模具是在較大的沖擊、溫升、磨損等情況下工作，尤其是凹模、凸模的工作條件更差，所以沖模材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、淬透性，熱變形小，機(jī)加工性能好流動性好，易于形成集中縮孔，偏析小等，而且要價格便宜，采購方便。 如 小節(jié)所述，模具上模、下模和壓邊圈采用鑄造結(jié)構(gòu)。在拉延模中，一般采用的鑄件材料有合金鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵 [3]。與其他鑄鐵相比，灰鑄鐵價格便宜，應(yīng)用廣泛，起產(chǎn)量占鑄鐵 總產(chǎn)量 80%以上 [7]灰鑄鐵成分大致范圍如下： %~%C， %~%Si， ~%Mn， %~%P， %~%S。 灰鑄鐵中的由于有石墨的存在，有優(yōu)良的減振性，是制造模座的好材料；石墨本身又是良好的潤滑劑，耐磨性好，機(jī)加工性也好。本設(shè)計采用高強(qiáng)度灰鑄鐵 HT350，鑄件壁厚在 30~50mm 時，抗拉強(qiáng)度在 260~290MPa，顯微組織為細(xì)小的片狀 P。 HT350 屬孕育鑄鐵，經(jīng)孕育處理后，增加了石墨結(jié)晶的核心，石墨細(xì)小、均勻，并獲得珠光體基體，強(qiáng)度、硬度、耐磨 性、韌性及塑性都比普通灰鑄鐵好。 鑄件在機(jī)加工前，需進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，即人工時效處理，避免由于內(nèi)應(yīng)力的存在使鑄件容易產(chǎn)生變形甚至開裂。 鑄件工作部分和導(dǎo)向部分表面在機(jī)加工后用快速加熱的方法進(jìn)行淬火處理，淬火后硬度為 48~55HRC。 輔助零件選用的材料有 45， Q235 以及 Cr12MoV。其中，到底墊塊，平衡墊塊存放限位裝置、存放限位柱、鑄入式起重棒以及螺釘選用 45，這是因為 45 屬于優(yōu)質(zhì)中碳鋼，綜合力學(xué)性能好，多在正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，也是應(yīng)用最廣泛的鋼，一般用于制造比較重要的部件。其化學(xué)成分 (%)、力學(xué)性 能如下： C ~ Si ~ Mn ~ 力學(xué)性能 : 抗拉強(qiáng)度δ b/MPa： 600 屈服強(qiáng)度δ s(MPa)： 355 伸長率δ 5(%)： 16 ψ（ %）： 40 左右、前后定位器使用 Q235，這是因為定位器受力不大，而且為焊接結(jié)構(gòu)件，而Q235 恰好是碳素結(jié)構(gòu)鋼中具有優(yōu)良焊接性能的鋼 ,且市場價格便宜。 Q235 化學(xué)成分和力學(xué)性能如下： 化學(xué)成分（ %）： C ~ S ≤ P ≤ 力學(xué)性能 : 抗拉強(qiáng)度δ b/MPa： 375~460 屈服強(qiáng)度δ s(MPa)： 235 伸長率δ 5(%)： ≥ 26 到底標(biāo)記采用 Cr12MoV，這是因為到底標(biāo)記要壓在板料上，每次都要承受很大的壓力和沖擊力，磨損快，易變形，而 Cr12MoV 屬于冷作模具用鋼，具有高硬度（ 58HRC~62HRC），足夠的強(qiáng)度和韌性，還有良好的淬透性和切削加工。能夠承受很大的載荷及沖擊，摩擦作用。 Cr12MoV化學(xué)成分（ %）如下： C ~ Si ≤ Mn ≤ Cr ~ Mo ~ V ~ 淬火溫度 950176。 ~1000176。 冷卻方式用油冷，硬度≥ 58HRC。 模具工作原理 圖 39 拉延模 如圖 39 所示，上模合模前，壓力機(jī)中的氣缸通過頂桿將壓邊圈 7 頂起，頂出的的高度比模具閉合時高 40mm，總體上比凸模高，保證板料能平穩(wěn)的放在壓邊圈上，板料由操作工人手工放到壓料面上，由于定位器頂部為斜面且經(jīng)過表面拋光，這使得板料的放入十分方便；放好板料后，上模 8 在壓力機(jī)上滑塊的作用下開始下行，上模下行時首先與壓邊圈 7 壓住板料，壓邊圈通過壓力機(jī)頂桿獲得壓邊力，與 上模壓出壓料面形狀，上模與壓邊圈靠耐磨板 1 導(dǎo)向，壓邊圈在平衡墊塊 6 的作用下與上模一起平穩(wěn)下行；上模下行至一定程度開始與下模 1 的凸模接觸，上模與下模靠耐磨板 1 導(dǎo)向，凹模與凸模一起作用使板料開始成形，壓邊圈與下模上的合模限位塊接觸時拉延成形完畢；上模開始回程，壓邊圈在頂桿作用下與上模一起上行，此時，工件與凸模脫離，壓邊圈上升至一定高度（ 40mm）將不再運(yùn)動；由于本制件的重量大，其本身的重力遠(yuǎn)大于上模歲對制件的夾緊力，所以，制件靠自身的重力作用留在壓邊圈上，制件的取出非常方便。 模具上下模座四角設(shè)有四處安全平臺， 鉗工修模時，在上下模安全平臺間用有一定強(qiáng)度的物體墊高，防止壓力機(jī)失調(diào)，上模落下發(fā)生事故。其上還設(shè)有存放限位塊，模具不工作時，限位塊把模具墊高，凸模和凹模有一定的間隙，避免模具工作部分損傷。 總 結(jié) 本文介紹了汽車覆蓋件模具設(shè)計中拉延模的設(shè)計。汽車覆蓋件是構(gòu)成汽車車 身或駕 駛室、 覆蓋 發(fā)動機(jī) 和底盤 的薄 金屬板 料制成 的異 形體表 面和內(nèi)部 零件。 轎車的 車前 板和車 身、載 重車 的車前 板和駕 駛室 等都是 由覆蓋件 和一般 沖壓件 構(gòu)成 的。因 此汽車 覆蓋 件在裝 飾性上 有較 高要求 不許有皺 折，在 使用性 能上 更需要 有足夠 的剛 性可以 抵抗一 定的 沖擊， 這些都加 強(qiáng)了對 汽車覆 蓋件 模具設(shè) 計與制 造的 要求。 而整個 零件 是否能 制造出來 首先必 須分析 零件 的工藝 性。所 以在 進(jìn)行模 具設(shè)計 之前 我對汽 車覆蓋件的工藝性進(jìn)行了分析。 對汽車覆蓋件的成形可行性與沖裁方向分析，根據(jù)零件的復(fù)雜程度確定補(bǔ)充 面，確 定了它 們需 要四個 工序分 別是 拉延成 形制件 的外 形、修 邊去除制件的工藝補(bǔ)充面、翻邊、沖孔制成工件最終尺寸。 由于汽車覆蓋件的復(fù)雜性和這也是第一次設(shè)計汽車覆蓋件模具，時間短等客 觀因素 ，設(shè)計 中還 存在許 多不足 與缺 陷，但 通過這 次設(shè) 計，讓 我對模具 設(shè)計有 了更深 的了 解，同 時也讓 我仔 細(xì) 的總 結(jié)與梳 理了 大學(xué)所 學(xué)知識，為今后的工作打下了基礎(chǔ)。 因此從某種意 義上講，通 過本次畢業(yè)設(shè)計 的訓(xùn)練，同 時較全面的掌 握了各類軟件的基本功能也鍛煉了自己查閱資料，獲取有價值信息的能力。 通過這次畢業(yè)設(shè)計， 在緊張和充實的日子里，我學(xué)會了不少東西， ，我學(xué)到了很多在我們書本上學(xué)習(xí)不到的東西，這對我即將走出校門，走上社會有很大的幫助。在這次設(shè)計中，我有以下幾點(diǎn)深深的體會： 設(shè)計思路得到了很大提高。 三維軟件的應(yīng)用得到進(jìn)一步提高和鞏固。同時也發(fā)現(xiàn) CAD/CAE/CAM 軟件的在模具行業(yè)中的應(yīng)用。 團(tuán)隊精神在 進(jìn)行項目開發(fā)中起到舉足輕重的作用。 提