【正文】 ，其刃口的基本尺寸應(yīng)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(yīng)取接近或等于工件的最大極限尺寸。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(shè)計(jì)制造中的關(guān)鍵，對(duì)其工作部分尺寸及公差也需要通過(guò)實(shí)際的計(jì)算得到，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，滿(mǎn)足各種要求。表31 沖裁間隙（單面間隙c=%t）間隙比值材料分 類(lèi)ⅠⅡⅢ低 碳 鋼08F、10F、AB2~~~適用場(chǎng)合沖件斷面質(zhì)量、尺寸精度要求高時(shí)，采用小間隙，沖模壽命低沖件斷面質(zhì)量、尺寸精度一般要求時(shí)，采用中等間隙。對(duì)于板料的普通沖裁，通過(guò)查閱資料得到推薦的間隙值，如表31所示：通過(guò)分析，因?yàn)檐?chē)門(mén)內(nèi)板坯料之后還要進(jìn)行拉深等塑性變形，因此其沖裁間隙類(lèi)別屬于Ⅱ。 汽車(chē)車(chē)門(mén)內(nèi)板落料模工作零件的設(shè)計(jì) 凸、凹模的設(shè)計(jì)1 凸、凹模間隙計(jì)算沖裁間隙是直接關(guān)系到?jīng)_件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命和力能消耗的重要工藝參數(shù)。計(jì)算得n=1。 mm，厚度為1 mm，St14鋼的抗拉強(qiáng)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(shù)； n——同時(shí)卡在凹模里的工件（或廢料）數(shù)目n=（h——圓柱形凹模腔口高度：t——材料厚度）。用平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力F（N）可按照下式進(jìn)行計(jì)算F=Ltτ （33）式中 L—沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； t—材料厚度（mm）； τ—材料抗剪強(qiáng)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(dòng)、材料性能的變化等因素，實(shí)際沖裁力還須增加30%。600因?yàn)槊鞯男螤钶^簡(jiǎn)單，可以根據(jù)面積法求得質(zhì)心，在CAD環(huán)境下就更加簡(jiǎn)單，其質(zhì)心相對(duì)位置如圖33所示。如果根據(jù)理論公式計(jì)算，過(guò)程繁瑣，計(jì)算量大，而且結(jié)果會(huì)有較大的誤差。可見(jiàn)，通過(guò)這樣的排樣方法，充分提高了材料利用率，降低了成本。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(shè)計(jì)如圖32所示，其材料利用率η計(jì)算如下： η= 100% （31）毛坯形狀簡(jiǎn)單，面積計(jì)算可在CAD運(yùn)行環(huán)境快速計(jì)算得到S1=395000mm2。這里的毛坯形狀類(lèi)似梯形，查表得采用簡(jiǎn)單的單行排列即可。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。因此，車(chē)門(mén)內(nèi)板僅需一次拉深即可成形。而車(chē)門(mén)內(nèi)板作為汽車(chē)重要的覆蓋件，其變形特點(diǎn)可見(jiàn)表21所示。實(shí)踐證明，在多數(shù)情況下，拉深工序是制造汽車(chē)覆蓋件的關(guān)鍵，它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)效率和制造成本。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。而在落料和沖孔這兩道工序中，沒(méi)有存在比較復(fù)雜的問(wèn)題。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(wú)皺紋，棱線清晰，剛度好。車(chē)門(mén)內(nèi)板材料為st14鋼， mm，拉深深度為80 mm，零件加工精度要求高。圖22 汽車(chē)車(chē)門(mén)內(nèi)板零件圖材料st14鋼是深拉伸級(jí)的，主要是側(cè)重于拉伸性能，屈服強(qiáng)度Rp0 = 220 MPa，抗拉強(qiáng)度Rm = 270350 MPa，硬度 ≤ 50 HRB，和普通低碳鍍鋅板相比硬度高，但是可塑性和韌性差，所以，其化學(xué)成份并無(wú)一定的標(biāo)準(zhǔn)，主要是能達(dá)到其拉深性能。綜合考慮車(chē)門(mén)內(nèi)板的成形特點(diǎn)，本課題在研究中將零件簡(jiǎn)化處理，從而提高其成形性能，降低成本，提高生產(chǎn)效率。從圖中可以看出，該零件形狀復(fù)雜，高差較大，局部成形較多，板料的變形不是單純地拉延成形，而是存在一定程度的脹形變形，是典型的汽車(chē)覆蓋件。近年來(lái)，產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快，批量生產(chǎn)下降，品種增加，交貨期短，模具設(shè)計(jì)與制造面臨十分嚴(yán)峻的困難[7]。所以要大力發(fā)展我國(guó)的汽車(chē)模具單單依靠某個(gè)汽車(chē)模具企業(yè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，汽車(chē)模具企業(yè)間、汽車(chē)模具企業(yè)與汽車(chē)企業(yè)間應(yīng)該加強(qiáng)溝通、聯(lián)系，取長(zhǎng)補(bǔ)短，在合作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，加快汽車(chē)模具發(fā)展的步伐[7]。（2） 提高技術(shù)創(chuàng)新積極改進(jìn)技術(shù)，提高設(shè)計(jì)、制造水平；借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備；加快汽車(chē)覆蓋件模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，做好標(biāo)準(zhǔn)的制訂和推行工作；加快汽車(chē)模具技術(shù)的積累和研究開(kāi)發(fā)能力。目前我國(guó)技術(shù)含量低的模具已供過(guò)于求，市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹??；而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠(yuǎn)不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，精密、復(fù)雜的沖壓模具、轎車(chē)覆蓋件模具等高檔模具仍有很大發(fā)展空間。 產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路雖然我國(guó)的汽車(chē)模具具有成本低、價(jià)格比較便宜等優(yōu)勢(shì)，而且隨著近幾年的發(fā)展，汽車(chē)模具技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是我國(guó)的汽車(chē)覆蓋件模具在設(shè)計(jì)、制造、標(biāo)準(zhǔn)、管理等方面與國(guó)際先進(jìn)水平有很大差距。一個(gè)企業(yè)不管其有多么先進(jìn)的技術(shù)，管理上的不完善會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)品的總體生產(chǎn)水平和企業(yè)綜合能力落后于管理比較完善的企業(yè)。與此相比，國(guó)外的汽車(chē)車(chē)身模具標(biāo)準(zhǔn)件供貨渠道通暢，商品化程度高、品種齊全且出口到世界各國(guó)。(3) 標(biāo)準(zhǔn)化程度當(dāng)前，面對(duì)國(guó)內(nèi)龐大的汽車(chē)模具市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)模具廠商卻顯得有些力不從心，特別是在汽車(chē)覆蓋件模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造上，汽車(chē)模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作多停留在初步階段，汽車(chē)覆蓋件模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)量少，產(chǎn)品水平低，雖然有不少汽車(chē)企業(yè)采用了標(biāo)準(zhǔn)件，但是許多依賴(lài)進(jìn)口。由于沒(méi)有很好地利用高速切削技術(shù)，因而生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)出來(lái)的模具精度差、余量大、鉗工研修量大。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍，國(guó)內(nèi)這門(mén)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是近幾年才真正用到模具加工上，并且應(yīng)用水平低，應(yīng)用企業(yè)少，很多技術(shù)工人還不能熟練掌握高速切削的關(guān)鍵技術(shù)，不熟悉其操作環(huán)境，導(dǎo)致高速切削技術(shù)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有的作用。(2) 制造水平在汽車(chē)覆蓋件模具的制造上，國(guó)內(nèi)外也有很大差距。國(guó)內(nèi)一批大、中型汽車(chē)覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)引進(jìn)了一定數(shù)量的C A D系統(tǒng)，并配置了一些設(shè)計(jì)、分析的專(zhuān)用軟件，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。圖11 覆蓋件成形工藝流程圖 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)沖壓模具技術(shù)的發(fā)展 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀(1) 設(shè)計(jì)水平汽車(chē)工業(yè)比較發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家在進(jìn)行汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，大量采用三維C A D設(shè)計(jì)，比例高達(dá)70%～90%，P r o/E、U G等軟件的應(yīng)用也很普遍，利用這些軟件創(chuàng)建的自動(dòng)繪圖精確度高，得出的計(jì)算數(shù)據(jù)可靠，數(shù)據(jù)庫(kù)功能較強(qiáng)，因而設(shè)計(jì)效率很高。數(shù)控編程和模型人員按照沖壓工藝過(guò)程圖和模具圖進(jìn)行數(shù)控編程和模型制造，最后按照沖壓工藝過(guò)程模具圖要求進(jìn)行機(jī)械加工和模具裝配調(diào)試，最終調(diào)試出合格的產(chǎn)品[5]。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，同時(shí)要分析沖壓工藝方案，發(fā)現(xiàn)不足之處，進(jìn)行必要的修正。為了實(shí)現(xiàn)拉延或創(chuàng)造良好的拉延條件，必須合理考慮沖壓方向、工藝補(bǔ)充部分形狀以及壓料面形式、拉延筋布置等重要工藝因素。這種變形路徑的變化使得坯料在成形過(guò)程中的變形更加復(fù)雜[4]。這種逐步貼模過(guò)程，使毛坯保持塑性變形所需的成形力不斷變化，毛坯各部位板面內(nèi)的主應(yīng)力方向與大小、板平面內(nèi)兩主應(yīng)力之比等受力情況不斷變化，毛坯(特別是內(nèi)部毛坯)產(chǎn)生變形的主應(yīng)變方向與大小、板平面內(nèi)兩主應(yīng)變之比等變形情況也隨之不斷地變化。通常覆蓋件都有一些局部形狀如凸緣、凹槽、加強(qiáng)筋等。(3) 局部成形局部成形輪廓內(nèi)部有局部形狀的零件沖壓成形時(shí)，壓料面上的毛坯受到壓邊圈的壓力，隨著凸模的下行而首先產(chǎn)生變形并向凹模內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)凸模下行到一定深度時(shí)，局部形狀開(kāi)始成形，在成形過(guò)程的最終時(shí)刻全部貼模。(2) 拉脹復(fù)合成形汽車(chē)覆蓋件的成形過(guò)程中的毛坯變形不是簡(jiǎn)單的拉深變形，而是拉深和脹形變形同時(shí)存在的復(fù)合成形。而且多次拉深形成的沖擊線、彎曲痕跡線也會(huì)影響油漆后的表面質(zhì)量。 汽車(chē)覆蓋件的成形特點(diǎn)汽車(chē)覆蓋件的質(zhì)量要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其沖壓成形的特點(diǎn)：(1) 一次拉深成形對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)零件或盒形零件，若拉深系數(shù)小于一次拉深的極限拉深系數(shù)時(shí)，則不能一次拉深成形，需要采用多次拉深成形方法，而且可以計(jì)算出每次拉深的拉深系數(shù)、工藝參數(shù)、毛壞尺寸等。因此與一般模具相比，汽車(chē)覆蓋件模具具有獨(dú)特的特點(diǎn)。因此，其要求主要表現(xiàn)在：高強(qiáng)度和高硬度；高耐磨損性能；高沖擊韌性；熱處理工藝簡(jiǎn)單，淬透性好；良好的機(jī)械加工性能；價(jià)格便宜，市場(chǎng)供應(yīng)方便充足[2]。同時(shí)由于覆蓋件的質(zhì)量直接影響著車(chē)身的質(zhì)量,因此對(duì)覆蓋件的表面質(zhì)量、尺寸、剛性以及工藝性等方面都提出了更高的要求。 汽車(chē)覆蓋件的質(zhì)量要求覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、多為立體曲面、結(jié)構(gòu)尺寸大以及表面質(zhì)量高等特點(diǎn)。同一般沖壓件相比，~，具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，其制造工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝等都具有特殊性。按功能和部位分類(lèi)，覆蓋件可分為外部覆蓋件、內(nèi)部覆蓋件和骨架類(lèi)覆蓋件三類(lèi)。此外，為了提高模具的使用壽命，模具零件的選材也同樣重要，先確定模具工作零件的選材，再設(shè)計(jì)出合適的熱處理工藝。接著要設(shè)計(jì)模架，選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套，并確定模座尺寸，最后設(shè)計(jì)其它模具工作零件，包括卸料板、固定板、螺釘、定位銷(xiāo)、擋料板等，并一一確定尺寸，畫(huà)出相應(yīng)實(shí)體圖及尺寸圖。模具設(shè)計(jì)