汽车覆盖件模具设计与制造.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车覆盖件模具设计与制造,专业：车辆工程,班级：,081-3,教材：,课程属性：考察,教师：王怀臣,第一章 概述,一、开课目的：,1,、车身设计的知识外延,2,、加大就业面,3,、当前汽车业发展及对汽车模具的需求,二、汽车覆盖件的定义、分类：,1,、,定义：汽车覆盖件（以下简称覆盖件）是指构成汽车车身或驾驶室、发动机、底盘等薄金属板料制成的异形体表面或内部零件。,2,、,分类,：,按功能和部位,：,a,、外部覆盖件：,A,级表面精度的汽车覆盖件有引擎盖板，车顶盖，左、右车侧围，前、后车门，前、后、左、右翼子板，行礼箱盖板 等,b,、内部覆盖件：车门内板、地板等,c,、结构类：,B,柱、,C,柱、发动机加强板等骨架类零件,按工艺特征分类如下：,a,、,对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、深度均匀形状比较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。,b,、不对称的覆盖件。诸如车门的内、外板，翼子板，侧围板等。这类覆盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种,c,、可以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件，也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。,d,、具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板，其凸缘面可直接选作压料面,;,e,、压弯成型的覆盖件,。,汽车（轿车）拆解简图,三、覆盖件的特点与要求,同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来，作为一各特殊的类别加以研究和分析。覆盖件的特点决定了它的特殊要求。,1,、,表面质量,外观覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有,波纹,、皱折、,凹痕,、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。,2.,尺寸形状,覆盖件的形状多为空间,立体曲面,，其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助,数模,来描述。数模是覆盖件的主要制造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状，其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等，都应和数模一致，图面上无法标注的尺寸要依赖数模量取，从这个意义上看，数模是覆盖件图必要的补充。,3.,刚性,覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受至振动后会产生空洞声，用这样零件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏，因此覆盖件的刚性要求不可忽视。,4.,工艺性,覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都采用一次成型法，为了创造一个良好的拉延条件，通常将翻边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。,四、覆盖件模具的分类,（一）、覆盖件冲模,1,.,拉延模,拉延模是保证制成合格覆盖件最主要的装备。其作用是将平板状毛料经过拉延工序使之成型为立体空间工件,。,拉延模有,正装,和,倒装,两种型式。正装拉延模和凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，,凸模安装在内滑块上，压料圈安装在外滑块上，成型时外滑块首先下行，压料圈将毛料紧紧压在凹模面上，然后内滑块下行，凸模将毛料引伸到凹模腔内，毛料在凸模、凹模和压料圈的作用下进行大塑性变形。倒装拉延模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接装在下工作台上，压料圈则使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力。倒装型式拉延模只有在顶出压力能够满足压料需要的情况下方可采用。,2.,修边模,修边模用于将拉延件的工艺补充部分和压料凸缘的多余料切除，为翻边和整形准备条件,。在小批量生产时，可以用手工和其他简单装备代替。修边模修边往往兼冲孔。,修边模在修边的同时，要将废料切成若干段，每段长在,200,300mm,之间，分割后的废料便于打包外运。,3.,翻边模 翻边模是将半成品工件的一部分材料相对另一部分材料发生翻转，根据翻边的冲压方向不同，翻边模可分为垂直翻边模和水平翻边模两大类。,水平翻边（含倾斜翻边）则需要斜楔结构完成翻边成型工作。番边模也是制成合格覆盖件的必要装备。,四、覆盖件模具的分类（续）,（二）、,覆盖件夹具,1,.,焊装夹具,焊装夹具是覆盖件总成焊装的重要装备，按照总成的内容和层次，可分为若干种类夹具，通常冠以各种总成的名称。,2.,检验夹具,检验夹具是对覆盖件及其总成件进行综合性检测的主体量具，其检测内容主要是立体型面、轮廓形状和尺寸。检测数据和检查基准书内规定的公差要求进行对照，用来判断工件是否合格。,（,三）、模型,1.,实体模型,传统的冲模加工方法是采用实体模型作为加工依据。实体模型具有直观、采集数据可靠、加工设备要求低等优点。因此，目前国内大多数厂家仍采用实体模型加工方法。,2.,数学模型,应用电子计算机建立覆盖件的数学模型，为汽车模具的计算机辅助设计与制造创造了条件，数学模型可以在计算机的屏幕上进行模拟装配、调整冲压方向，这是实体模型无法实现的。因此，采用数学模型加工模具代表了模具工业的发展方向，它将彻底改变模具质量依靠工匠技艺的状态。,四、覆盖件模具的分类（续）,（四）、,覆盖件模具的成套,覆盖件具的成套性有两个含意，一个是指全车模具的成套性，另一个指某个覆盖件所需若干模具的成套性。汽车车身由数百个冲压件构成、全车所需冲模高达一千套以上（见下表）。全车模具的协调一致和成套性供应是保证全车质量的关键。如果把全车模个的成套性视为一个大的系统工程，则每个覆盖件的成套模具就是一个子系统，子系统的成套协调是保证全车质量的基础。采用计算机辅助设计和辅助制造方法，可有效地保证模具的成套性。,思考题,1,、目前汽车行业的发展前景如何？,2,、汽车覆盖件特点是什么？,3,、如何检测覆盖件的准确性？,五、汽车覆盖件成型工艺分析,（一）、工艺内容设计,工艺设计是在模具设计制造之前的技术准备工作，通常由用户方进行，其主要内容有以下诸项：（,1,）根据生产纲领确定工艺方案。,（,2,）根据覆盖件结构形状，分析成型可能性和确定工序数及模具品种。,（,3,）根据装配要求确定覆盖件的验收标准。,（,4,）根据工厂条件决定模具使用的压床。,（,5,）根据制造要求确定协调方法。（,6,）提出模具设计技术条件，其中包括结构要求、材料要求等。,五、汽车覆盖件成型工艺分析,（二）、,成型可能性分析,覆盖件成形的可能性分析是一项艰苦细致的工作。由于覆盖形状十分复杂，其成型可能性计算没有固定的方法。下面仅介绍几种最基本的分析方法。,1.,用基本冲压工序的计算方法进行类比分析,2.,变形特点分析,覆盖件的成型工序，大都可以认为是一种平面应力状态下进行的，垂直板料方向的应力一般为零，或者数值很小，可以忽略不计。因此板料的变形方式，基本上可以,分,为以下两大类。,（,1,）以拉伸为主的变形方式。,（,2,）以压缩为主的变形方式。,3.,成型度,值判断法,对不规则形状拉延件的成型，还可以用成型度,值进行估算和判断。成型度：,（,L/L,0,-1,）,100%,式中,L,0,成型前毛坯长度；,L,成型后工件长度。,五、汽车覆盖件成型工艺分析,（二）、,成型可能性分析,覆盖件成形的可能性分析是一项艰苦细致的工作。由于覆盖形状十分复杂，其成型可能性计算没有固定的方法。下面仅介绍几种最基本的分析方法。,1.,用基本冲压工序的计算方法进行类比分析,2.,变形特点分析,覆盖件的成型工序，大都可以认为是一种平面应力状态下进行的，垂直板料方向的应力一般为零，或者数值很小，可以忽略不计。因此板料的变形方式，基本上可以,分,为以下两大类。,（,1,）以拉伸为主的变形方式。,（,2,）以压缩为主的变形方式。,3.,成型度,值判断法,对不规则形状拉延件的成型，还可以用成型度,值进行估算和判断。成型度：,（,L,0,/L-1,）,100%,式中,L,0,成型前毛坯长度；,L,成型后工件长度。,4.CAE,软件分析,用,CAE,常软件：,DYNAFORM,、,AUTOFORM,、,DEFORM,等,五、汽车覆盖件成型工艺分析,五、汽车覆盖件成型工艺分析,（三）、,工艺方案,覆盖件的冲压工艺方案编制依据是产品的生产纲领。工艺方案应保证产品的高质量、生产的高效率和降低成本。,1.,小批量生产的覆盖件冲压工艺方案,小批量生产是指月产量小于,1000,件，此时的生产稳定性极差，限期生产形状改变可能性大,.,小批量生产的拉延模，常采用锌铝合金和,HT200,、,HT250,灰口铸铁制造，也可采用焊接骨架结构作模体,2.,中批量生产的覆盖件冲压工艺方案,当月产量大于,1000,件，且小于,10000,件（卡车）或,30000,件（轿车）是被视为是中批量生产。,拉延模常用,HT200,、,HT250,灰口铸铁制造，表面火焰淬火处理。模具结构采用导板导向，机械取件,3.,大批量生产的覆盖件冲压工艺方案,当月产量大于,10000,件（卡车）或,30000,件（轿车），且小于,100000,件时，属于大批量生产。,大批量生产的冲模选择系数一般为,1,：,4,以上，冲模结构要求功能齐全，对于容易损坏的模具，不但要求快速更换易损冲头，而且要制造备模，以使模具修复时冲压生产线照常运转。,六、汽车覆盖件,DL,图设计,六、汽车覆盖件,DL,图设计,六、汽车覆盖件,DL,图设计,六、汽车覆盖件,DL,图设计,六、汽车覆盖件,DL,图设计,六、汽车覆盖件,DL,图设计,六、汽车覆盖件,DL,图设计,七、汽车覆盖件模具发展现状,1,概况,从,20,世纪以来，我国就开始重视 模具 行业的发展。提出政府要支持 模具 行业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。我国制造业加工成本相对较低，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高。人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。目前，我国模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的,80,以上。以汽车行业为例，一种车型的轿车共需模具约,4000,副，价值达,2-3,亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约,150,个，共需模具约,350,副，价值约,400,万元。国家统计局数 据,(,统计范围包括全部国有企业和年 销 售收入,500,万元以上的非国有企业，以下同,),显示，,2008,年,1-5,月，全国模具行业工业总产值已经超过,360,亿元，与,2007,年同期相比保持平稳上升趋势，模具行业近,9,年工业总产值与产销率情况见图,1,。,图,1 2000-2008,年,5,月模具行业工业总产值与产销率情况,2008,年全年模具行业产值预计仍会有,20,左右的增长。模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展，模具企业将继续向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。为了适应企业发展和市场竞争的需要。中汽车模具公司还应积极寻求国际 合作。尝试由单纯的生产型企业转向资本运营型企业。国家统计局数据显示，,2007,年，中国模具市场容量已超过,700,亿元人民币，预计“十一五”末期，中国模具业市场份额将达,l400,亿元人民币。,七、汽车覆盖件模具发展现状,最近几年，模具行业市场容量不断扩大，整体发展良好。整个模具行业的良好发展带动了模具企业的快速进步。国家统计局数据显示，,2008,年前,5,个月，企业数量就比,2007,年全年增加了,15,。我国模具企业最近,9,年大概的发展状况见图,2,。,随着我国模具行业的产品细分化、专业化的发展，汽车模具行业迅速发展起来，但汽车模具是在最近几年才发展成为一个行业。我国汽车模具业的建立可以追溯到国内汽车工业发展之初。诸如一汽、东风等整车企业当时都设有配套的模具厂。生产的模具仅仅为了企业能自给自足。随着市场需求逐年增大。在原有大型国有企业基础上，一些民营、合资甚至外商独资企业也纷纷涌入这一市场，这也使得汽车模具行业竞争愈发激烈。目前，具有一定规模的国内汽车车身模具制造企业有,100,多家。其中产值超过,1,亿元的就有,20,家。国内大型数控机床数量已经超过,800,台，与德国、美国、日本的大型数控机床数量相近。以中国目前逐年递升的汽车产量，外资纷纷进入中国设厂要同时满足炽热的内需及出口需求。汽车模具的需求必然是中国模具行业迈入升级换代的一个良好契机。,5,年前中国进出口模具价值比为,5,8,：,1,，而,2007,年进出口的比值为,1,45,：,1,，模具出口额超过了,14,亿美元，它标志着中国模具产业以规模化进入国际市场的时代已经到来。而另一方面，我国离模具强国的距离还很远，模具又品种繁多。赶超世界先进水平也不可能齐头并进。因而。“十一五”期间，我国应抓住重点企业和重点产品进行突破。汽车覆盖件模具就是突破口之一。在汽车覆盖件模具中，加大中高档轿车模具的投入力度，下功夫突破某些关键技术尤其重要。,七、汽车覆盖件模具发展现状,2,汽车与汽车模具制造业,汽车业是我国模具企业的最大客户，车身和各种零部件都离不开模具成形。我国汽车工业的发展，极大地推动了模具行业的发展。国家统计局数据显示，,2007,年国内汽车总产量高达,900,万辆,(,见图,4),，列日本和美国之后。位居世界第三。我国汽车总产量占全球产量的,12,2,。,10,年前中国汽车模具主要是以一汽、二汽、天汽、南汽、成飞以及我国台湾的模具团队为行业的标志性企业，今天汽车模具企业已发展到数十家，一批快速崛起的民营企业已经具备相当的规模，无论是技术上，还是产能上这些企业都大大超过了当年的标志性企业。,3,汽车零部件与汽车模具制造业,目前，我国汽车销售量正以每年,26,的速度增长，而汽车零部件的规模比整车还大，这些零部件,90,都靠模具生产。大大推动了国内模具业的发展。,在汽车工业飞速发展的同时，国外汽车制造业看好中国市场，纷纷进入中国进行全球采购汽车零部件，使零部件的出口量加大，但是为与国际市场价格接轨，原生产工艺已无法适应。加工成本较大。为了适应国际市场出口的需求，必须压缩加工成本等费用。模具结构应以多工位级进模及传递模来替代传统的单工序模，这样模具的制造精度、技术水平又要上一档次。又需加大技改投入的力度，包括模具加工的关键加工设备以及大吨位冲压设备，以适应多工位传递模与级进模冲压的要求。,七、汽车覆盖件模具发展现状,汽车模具行业未来供给及市场需求预测,总的来说，中国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小；而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应经济发展的需要，精密、复杂的冲模、轿车覆盖件模等高档模具仍有很大发展空间。中国汽车模具行业今后的发展方向应该注重产品结构的调整和定位。进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精度高、技术含量高的高档模具市场。目前，国内汽车冲模行业年生产能力只有,80,90,亿元，而中国汽车市场的模具需求量已达到,200,多亿元。中国汽车工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大动力。当前汽车覆盖件模具每年市场容量约,60,亿元，主要包含两部分需求：一是新车型；二是改型车。一款全新车型需汽车覆盖件模具,350,400,副款，价值约,1,2,亿元款。按,2006,年全新车型,30,款计，折合,36,亿元。一款改型车平均约有,25,的汽车覆盖件模具需要更换，更换的模具价值约,0,3,亿元款，按,2006,年约,87,款改型车计，折合,26,1,亿元。受益下游汽车行业的快速增长，预计汽车覆盖件模具行业市场需求增速将达,20,年，,2010,年汽车覆盖件模具的市场容量将超过,95,亿元。,第二章 拉延模设计,一、拉延模具的分类：,1,、拉延设备简介：单动压力机、双动压力机,2,、单动拉延模具,3,、双动拉延模具,双动压力机,单动压力机,单动拉延模具结构,双动拉延模具结构,二、拉延模具结构详解,（一）、拉延模总装结构图,二、拉延模具结构详解,（二）、拉延模凸模,二、拉延模具结构详解,（三）、拉延模压边圈,二、拉延模具结构详解,（四）、拉延模凹模（上模,),思考题,1,、汽车覆盖件成型分析的基本内容？,2,、,DL,图是什么？其基本要素有哪些？,3,、拉延模基本结构、设计依据是什么？,三、拉延模型面设计,（一）、拉延件的冲压方向,覆盖件的拉延件设计，首要是确定冲压方向。确定拉延冲压方向，应满足如下几方面的要求。,1,、保证拉延件凸模能够顺利进入拉延凹模，不应出现凸模接触不到的死区，所有需拉延的部位要在一次冲压中完成。,2,、拉延开始时，凸模和毛料的接触面积要大，避免点接触，接触部位应处于冲模中心，以保证成型时材,3,料不保证拉延件凸模能够顺利进入拉延凹模，不应出现凸致窜动。,3,、压料应尽量保证毛料平放，压料面各部位进料阻力应均匀。拉延深度均匀，拉入角相等，才能有效地保证进料阻力均匀。,4,、图（,a),凸模两侧的拉入角心可能作到基本一致，使两侧进料阻力保持均衡。凸模表面同时接触毛料和点要多而分散，并尽可能分布均匀，防止成型过程中毛料窜动，如图（,b,）所示。当凸模和毛料为点接触时，应适当增加接触面积，如图,5,（,c,）所示，以防止力集中造成局部破裂。应,三、拉延模型面设计,（二）、压料面的确定,覆盖件拉延成形的压料面形状是保证拉延过程中材料不破裂和顺利成型的首要条件,，确定压料面形状应满足如下要求。,1,、有利于降低,拉延深度,。平压料面压料效果最佳（见图,1,），但为了降低拉延深度，常使压料面形成一定的,倾斜角,。,2,、压料面应保证,凸模,对,毛料,有一定程度的拉延效应。压料圈和凸模的形状应保持一定的几何关系，使毛料在拉延过程中始终处于紧张状态，并能平稳渐次地紧帖凸模，不允许有多余的产生皱纹。为此，必须满足下列条件（见图,2,，图,3,）。,L,L1 ,式中,L,凸模展开长度；,L1,压料面展开长度；,凸模表面夹角；,压料面表面夹角。,三、拉延模型面设计,3,、,压料面平滑光顺有利于毛料往凹模型腔内流动。,压,料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷,。如果压料面是覆盖件本身的凸缘上有凸起和下陷时，应增加整形工序。压料面和冲压方向的夹角大于,90,度,;,，会增加进料阻力，也是不可取的。平面压料面不但有利于成型，而且加工也容易，应尽量采用。单曲率压料面和双曲率压料面多用在拉延深度较深的拉延模。,三、拉延模型面设计,（,三）工艺补充部分设计,定义,：,为了给覆盖件创造一个良好的拉延条件，需要将覆盖件上的窗口填平，开口部分连接,成封闭形状，有凸缘的需要平顺改造使之成为有利成型的压料面，无凸缘的需要增补压料,面，这些增添的部分称为工艺补充部分。,工艺补充是拉延工艺不可缺少的部分，拉延后又需要将它们修切掉，所以工艺补充部分应尽量减少，以提高材料的利用率。,工艺补充部分除考虑拉延工艺和压料面的需要外，还要考虑修边和翻边工序的要求，修边方向应尽量采取垂直修边。可能采用的几种修边型式如下：,1,、修边线在拉延件压料面上，如图（,a,）所示。此时压料面应是覆盖件的凸缘面，修边采取垂直修边。为了在模具使用中打磨压料筋槽不致影响修边线，修边线至拉延筋的距离,A,一般取,25mm,。,2.,修边线在拉延件底面上，如图（,b,）所示。采用垂直修边，工艺补充尺寸一般取：,B,3,5mm,；,C,10,20mm,；,D,按保留有多于,1.5,根完整拉延筋形状考虑。,R,凸,3,10mm,，深度浅和直线部分取下限，深度深和曲线部分取上限；,R,凹,8,10mm,。,三、拉延模型面设计计,（,三）工艺补充部分设计,D,按保留有多于,1.5,根完整拉延筋形状考虑。,R,凸,3,10mm,，深度浅和直线部分取下限，深度深和曲线部分取上限；,R,凹,8,10mm,。,修边线在拉延件短斜面上，如图（,c,）所示。采用垂直修边，工艺补充尺寸一般取：,E,B,3,5mm,；,5,度,;,。,修边线在拉延件长斜面上，如图（,d,）所示。垂直修边，修边线是按覆盖件翻边展开确定的，所以拉延轮廓外形不能完全平行修边线，图中,F,是变化的，不同情况取不同最小值，,F,还和拉延件在修边时的定位有关，如图,11,所示。一般取：,F8mm,（用拉延槛定位）；,F,3,5mm,（用侧壁定位）；,6,12,。,修边线在拉延件侧壁上，如图（,e,）所示。采用水平修边或倾斜修边，修边线至凹模圆角半径的距离,G,是一个变量，它决定水平修边凹模镶块的强度。,三、拉延模型面设计,（四）拉延筋与拉延坎,覆盖件拉延成型时，在压料面上敷设拉延筋或拉延槛，对改变阻力，调整进料速度使之均匀化和防止起皱具有明显的效果。归纳起来敷设拉延筋的主要作用有如下几点。,1,、增加局部区域的进料阻力，使整个拉延件进料速度达到平衡状态。,2,、加大拉延成型的内应力数值，提高覆盖件的刚性。,3,、加大径向拉应力，减少切向压应力；延缓或防止起皱。,拉延筋和拉延槛的形状见图（,a),、,(b),。拉延筋的断面形状为半圆形，一般取筋半径,R,6,10mm,，筋高,h,5,7mm,（钢件）或,3,5mm,（铝合金件）。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合，通过修整凹槽的宽度来改变进料阻力。拉延槛的阻力更大，它多用在深度浅的拉延件上。,三、拉延模型面设计,（四）拉延筋与拉延坎,拉延筋和拉延槛的敷设原则如下。,1,、拉延件有圆角和直线部分，在直线部分敷设拉延筋，使进料速度达到平衡。,2,、拉延件有直线部分，在深度浅的直线部分敷设拉延筋，深度深的直线部分不设拉延筋。,3,、浅拉延件，圆角和直线部分均敷设拉延筋，但圆角部分只敷设一条筋，直线部分敷设,1,3,条筋。当有多条拉延筋时，注意使外圈拉延筋“松”些，内圈拉延筋“紧些”，改变拉延筋高度可达到此目的。,4,、拉延件轮廓呈凸凹曲线形状，在凸曲线部分设较宽拉延筋，凹曲线部分不设拉延筋。,5,、拉延筋或拉延槛尽量靠近凹模圆角，可增加材料利用率和减少模具外廓尺寸，但要考虑不要影响修边模的强度。,四、拉延模典型零件设计,（一）主要成型部件,拉延模的主要成型部件是凹模、压边圈、凸模；一般情况下都采用铸件制作。由于这些零件尺寸很大，既要保证强度和刚度，又要减轻重量，所以会在铸件内部挖空处理，在影响强度的地方加立筋。,以下图和表是模具整体细部结构随模具外形尺寸变化的尺寸,(,中小批）,四、拉延模典型零件设计,（一）主要成型部件,以下图和表是模具整体细部结构随模具外形尺寸变化的尺寸（大批量）,在相同材料的条件下，大批量,生产对应的模具强度相应提高；当,然，模具的强度与刚度不只是依赖,结构，同时还要考虑材料、与热处,理条件。,四、拉延模典型零件设计,1,、凹模结构,拉延凹模的作用是提供了拉延压料面、凹模圆角、凹模型腔面。,1,、压料面：平、弯曲 拉延筋,2,、凹模圆角：经验公式,R,凹,=,（,610,）,X t,t,为料厚,在补充面上的凹模圆角视走料的难易程度可以修改，用以改善拉延效果。,3,、凹模型腔：,a,、带活动顶出块的凹模型腔,特点：整体拉延件基本可用凸模成型，,零件中间位置有反拉延，形状,可在顶出块加工；取件容易；,容易加工。如图：是双动拉延,模的结构。,四、拉延模典型零件设计,1,、凹模结构,b,、整体凹模结构,特点：现在模拉延模具的通用结构，适合整体铸造、型腔面复杂的零件。对于取件困难的可 采用顶部吹气法。下图分别是双动和单动拉延凹模示意图,四、拉延模典型零件设计,1,、凹模结构,c,、通口凹模结构,特点：适用于形状复杂但没有直壁的零件，类似于整体凹模结构。下图是双动拉延凹模示意图,在铸造技术及数控技术高度,发展的今天，如何选用结构已不,是非常重要的问题。,四、拉延模典型零件设计,2,、压边圈结构,压边圈采用整体铸造，在结构上连接凹模、凸模，在成型过程中运动。,右图中，为单动拉,延模压边圈正面结,构绿色面为拉延面，,圆台为限位面。蓝,色区域为导向块，,绿色凹槽为拉延筋,四、拉延模典型零件设计,2,、压边圈结构,右图中，为单动拉,延模压边圈反面结,构，高圆台为拉延,模封闭高度调整台,低圆台是顶出杆顶,出圆台；中部掏空,后加筋。,四、拉延模典型零件设计,3,、凸模结构,右图中，为单动拉,延模凸模结构，圆孔,对应顶出孔，圆台对应,压边圈调整圆台，黄色,区域与压边圈导向，用,定位槽确定模具在工作,台的位置通过压边槽固,定于压机下工作台,，,思考题,1,、拉延模具型面设计基本内容？,2,、拉延筋（坎）敷设原则是什么？,3,、拉延模主要成型部件是什么？,四、拉延模辅助零件设计,1,、,导向零件设计,拉延模的导向分为两种：内导向 外导向,内导向：压边圈与凸模的导向,外导向：压边圈与凹模的导向,常用导向零件：导向板、导向块、背靠块,特点：导向精度不高，导正力大，主要应用于拉延模导向。,1),、导向板：,a,、普通导向板（油槽）,材料：,T8,热处理：,HRC53-57,系列产品（有标准）：根据模具导向,尺寸选择规格,应用范围：中小型拉延模具,对应尺寸看右图,四、拉延模辅助零件设计,1,、导向零件设计,b,、自润滑导向板（石墨柱）,材料：铸铁、特殊铜合金,系列产品（有标准）：根据模具,导向尺寸选择规格,应用范围：铸铁：小批量生产，,降低成本,特殊铜合金：大批量生产,斜楔位置,对应尺寸看右图,四、拉延模辅助零件设计,1,、导向零件设计,导向板的企业：北京世茂、大连盘起等,根据市场要求，做的更细化,四、拉延模辅助零件设计,1,、导向零件设计,查询方法：,四、拉延模辅助零件设计,1,、导向零件设计,2,）、导向块，使用方法同导板,技术参数同导板,结构不同，一般三面导向,适用范围不大,3,）、背靠块,与基体同体，承受力大,通常与导向板配合使用,模具精度高时与导向柱 与导柱配合使用,配合使用,四、拉延模辅助零件设计,2,、压料圈与凹模的导向,常用方法：在凹模或压边圈铸出平台或凹槽，,加工后配装导板使用，间隙,0.3mm,常用结构：,单动结构：凸台铸在凹模，凹槽铸在压边圈,双动结构：与单动相反,优点：有利于安装、,调整导向板，方便,修磨压料面、拉延,筋等，适用于压料,面复杂的模具。,四、拉延模辅助零件设计,2,、压料圈与凸模的导向,根据模具大小及结构，确定安装数量和导向长度,通常：,a,、导向板数量不低于,4,个；,b,、拉延开始时，导向板进入不低于,50mm,，结束时导向板仍有不低于,30mm,重合；,c,、铸造的安装凸台有利于加工。,一般结构：单动：,四、拉延模辅助零件设计,3,、拉延筋（坎）结构设计,1,）、拉延筋作用：,a,、增加进料阻力,b,、均匀进料阻力,c,、加大进料阻力以减小压料面积,d,、降低压料面加工精度要求,e,、稳定拉延过程,2,）、拉延筋种类及结构尺寸（如下图）：,种类：半圆嵌入式 整体加工式,结构：,四、拉延模辅助零件设计,3,、拉延筋（坎）结构设计,材料：整体式和基体一致,嵌入式：,45#,钢,热处理：,HRC45,以上,尺寸：,四、拉延模辅助零件设计,3,、拉延筋（坎）结构设计,3,）、拉延筋布置：,分布原则与方法,：,a,、,按拉延筋作用布置，如下表：,b,、按凹模口形状布置，如下图、表,四、拉延模辅助零件设计,3,、拉延筋（坎）结构设计,凹模口形状分布,四、拉延模辅助零件设计,c,、,按方向布置：拉延筋截面垂直于进料方向,d,、拉延筋的数量：最多三层，内层封闭，外层是具体情况确定。,4,）、拉延筋位置尺寸：,双动结构敷设在压边圈（上模）上,，,单动结构敷设在凹模（上模）上，以方便修磨拉延筋凹槽。具体尺寸如下：,四、拉延模辅助零件设计,4,、出件和退件装置,1,）、出件装置,a,、顶件器顶出,b,、机械手（机械类、气动类等）,2,）、退件装置,根据拉延模结构及拉延件形状确定卸料方法。,5,、限位装置,限位装置,a,、合模限位块,b,、存放限位块,c,、压料圈限位螺钉,五、拉延模其他细节设计,1,、通气孔,作用：拉延时，压料圈与凹模腔封闭，需排出因拉延运动，体积变化引起的多余气体，否则可能造成零件变形、无法卸料等故障。,通气孔的数量及位置依以下原则确定：,1,）、拉延件底部投影面积,2,）、拉延件底部曲率变化和起伏变化,3,）、成型材料和厚度,4,）、拉延速度,下表是不同位置通气孔尺寸,五、拉延模其他细节设计,2,、工艺孔,作用：当拉延件在下道工序无法定位时，采用工艺孔定位,工艺孔一般布置在第一道拉延筋中心线上。优点：穿工艺孔无废料,缺点：有方向性。,六、拉延模典型零件制造方法简介,1,、毛胚铸造,2,、铸件加工,3,、模面研配,4,、模具装配,5,、试模调整,思考题,1,、拉延模具导向零件有几种？,2,、拉延筋的作用是什么？,3,、限位装置有哪几种？,第三章 修边模设计,一、修边模具的分类：,定义：修边模是将拉延件工艺补充部分及压料面多余材料切除的模具。,根据修边刃口的运动方向分以下三类：,1,）、垂直修边模,修边刃口运动方向,与压机滑块运动方,向一致，称垂直修,边模。,在条件允许的情况,下，制定工艺时优,先考虑垂直修边结构；,优点：模具结构简单，,易于加工，制造成本,低。,右图为垂直修边,模具结构,一、修边模具的分类,2,）、斜楔修边模,修边刃口做水平或倾斜运动（以压机滑块运动方向参照）的修边模叫斜楔修边模,特点：以垂直运动部件通过斜楔改变刃口运行方向，完成侧向或倾斜修边,缺点：斜楔工作部件增大模具轮廓尺寸，结构复杂，制造成本高。,一、修边模具的分类,3,）、垂直、斜楔修边模,修边刃口一部分做垂直修边，另一部分做倾斜（水平）修边，称垂直、斜楔修边模,特点：适用于复杂修边件,缺点：结构更复杂，制造,成本高,两种情况：,a,、垂直切边与,倾斜（水平）,修边简单合并,b,、垂直切边与倾,斜（水平）修,边相关交接,其结构如右图所示：,二、修边镶块,修边刃口是由修边镶块组合而成，是修边模具主要的工作部件，因此修边镶块的稳定性是修边模的主要条件。,（一）、结构形式,1,）、整体式,修边刃口与模体不分开，刃口直接堆焊在主模体上，如下图所示：,结构特点：修边型面形状简单，制造,成本相对低，加工自动化程度,低，尺寸精度不易保证。,对于小型修边模具，刃口,多用整体实型铸造,适用范围：现在 已基本淘汰，此工艺主,要应用于修焊模具失效的修边,刃口。,二、修边镶块,2,）、板块式,修边刃口由板块拼接，主要用于修边线曲率和高低变化不大的情况，同时，如果需切边的材料料厚超过,1.5mm,，也要用板块式；材料：合金工具钢如（,Cr12MoV,等）,板块式结构如右图,特点：制造灵活，修配方便，加工成本较高,模具刃口寿命长。,适用范围：适合大批量生产，材料料厚大于,1.5mm,的零件修边。,二、修边镶块,3,）、角式,修边刃口由铸造模块拼接，主要用于型面复杂的情况；材料：空冷钢如（,7CrSiMnMoV,等）,板块式结构如右图,特点：制造灵活，修配方便，加工成本较高,刃口可修焊，采用火焰热处理，空气,冷却。,适用范围：最常用刃口形式，适合中、大批,量生产。,二、修边镶块,4,）、组合式,组合式镶块用于高度变化大，平面平滑的修边线，上下模均可采用。,材料：镶块体采用结构钢焊接，刃口堆焊,组合式结构如右图,特点：较老的生产,工艺，目前,已普遍淘汰。,二、修边镶块,5,）、刀片式,刀片式镶块用于高度变化大的下模。,刀片式结构如右图,特点：较老的生产工艺，目前较厚板料用。,二、修边镶块,（二）刃口结构尺寸,修边刃口要求锐利，废料脱落容易，刃口保留的废料不可超过,2,片，,1,）、板式修边镶块结构尺寸如下图：,二、修边镶块,2,）、角式、组合式、刀片式修边镶块结构尺寸如下图：,二、修边镶块,（三）、倾斜面垂直修边,当修边面处于倾斜状态时，采用垂直修边时，修边面倾斜度必须控制在一定的范围内，并要求有良好的压料机构。,1,）锐角修边：,修边面倾角小于,15,度时，,可不采取其他措施，直接修边，大于,15,度,时，凸、凹模刃口加,2mm,平台。修边面倾,角最大不允许超过,30,度。,2,）、钝角修边：修边面倾角小于,30,度时,刃口可不采取其他措施，修边间隙取正常,间的,50%,；当在,3060,度间时，刃口要做,局部平刃口，平面部分为料厚,3,倍，但最大,不超过,5mm.,二、修边镶块,（四）、立边修边刃口结构尺寸,立边修边是剪切性质，刃口和被修边须成一定角度；,立边修边采取以下措施：,1,）、通常修边刃口圆角比,修边件圆角大,3mm,即,R1=r1+3 R2=r2+3,2),、刃口立边与修边件立边,成,10,度夹角。,3,）、刃口受侧向力，需注意,增加导向块消除。,二、修边镶块,（五）、修边镶块接缝,原则：,1,、接缝原则上垂直于修边线，,如果倾斜，不得超过,30,度。,2,、接缝位于直线部位，不得,位于转角处,二、修边镶块,（六）、修边镶块的安装固定,修边刃口是由修边镶块组合而成，因此修边镶块的稳定性是修边模的主要条件。修边镶块的固定与定位。考虑到模座采用机动攻丝方便和紧固可靠，镶块的紧固用,M16,螺钉,35,个，应接近修边刃口和接合面，并作参差布置。为了定位可靠而相应地采用,16,的圆柱销两个，离刃口越远越好，相对距离尽量大。为便于维修和刃磨修边镶块的刃口，其宽度为,1215,，斜度一般取,30,而肩台厚度一般取,30,。为了修边镶块的稳定性，修边镶块的高度,H,和宽度,B,应有一定的比例，即,H,：,B=1,：,1.1251.75,。修边镶块的长度,L,一般取,150300,，太短，螺钉和圆柱销无法布置；太长，加工不方便。,三、斜楔滑块,斜楔修边模中修边凹模镶块作水平或倾斜方向运动是靠冲模上斜楔滑块实现的。斜楔安装在上模座上是驱动件，滑块安装在下模座或安装件上是从动件。斜楔角不但影响到滑块行程的大小，同时对力的传递和效率也有很大影响。在作水平运动时，建议斜楔角采用,40,，作倾斜运动时，建议斜楔角采用,40,。为了平衡水平或倾斜运动的斜楔的反侧力，一般在斜楔背面都装有反侧块,（一）、斜楔的滑块的形式,1,）、水平斜楔,水平运动的斜楔滑块,滑动行程,s,是设计要求数据，斜楔滑块角一般确定为,40,或根据具体情况确定。在闭合状态时斜楔距底面的蹁不小于,25,，斜楔行程可计算得出。斜楔开始与滑块接触面,b,应保持一定的尺寸，应不少于接触面的五分之一，这样滑块高度,H,就确定了，斜楔高度,H1,应根据结构需要的闭合高度确定。,三、斜楔滑块,（一）、斜楔、滑块的形式,2,）、正向倾斜斜楔,在斜楔驱动下，滑块产生,斜下方运动。,3,）、反向倾斜斜楔,在斜楔驱动下，滑块产生,斜上方运动。,三、斜楔滑块,（二）、斜楔滑块的结构尺寸,1,）、基本形式,a,、斜楔角度和行程的关系（右图,a,、,b),水平运动,:S1/S=ctg,倾斜运动：,S1/S=csc,*cos(,-,),式中：,S1-,斜楔行程,S-,滑块行程,:,-,斜楔角，即垂直面与斜面夹角,:,-,倾斜角，滑块斜面与水平夹角,b,、基本尺寸,斜楔角,水平运动：,40,度，倾斜运动,:40+,/2,倾斜角,根据修边面要求决定，通常：,正向：,35,45,反向：,15,30,滑块行程,S:,设计所需参数，已知。,斜楔行程,S1,：根据,、,、,S,计算,三、斜楔滑块,2,）、斜楔滑块组合零件的实际结构,a),、滑块尺寸确定,滑块宽度,W,2,应保证斜楔作用力点,B,与滑动面的交点,A,，不得位于,W,2,之外。,经验值：,W,2,=,（,1.5,2,）,H,最小是,H,。,滑块长度取决于修边线的长度，当滑块比较长时，要适当增加,W,2,以保持稳定。,三、斜楔滑块,b,）、传动器（斜楔）,当不使用挡块时，结构参照右图（,a,、,b,）用于侧向修边力