汽车覆盖件模具设计3.0修边冲孔模设计PPT课件.pptx

修边冲孔模设计Trim and Pierce DieTrim and Pierce Die DesignDesign一 教学目标 Teaching Objectives 任务导入 Lead-in 设计步骤 Design Procedure 设计指导 Design Guide二三四专业能力:1.具备对凹模合理分块的能力。2.具备设计简单零件修边冲孔模上模的能力。3.具备设计简单零件修边冲孔模下模的能力。社会能力1.能自主学习，能认真观察发现、分析和解决问题；2.能与他人沟通交流，有较强的团队协作精神；3.能撰写学习总结，分析完成任务的的体验。方法能力1.会通过多种途径收集整理和分析应用信息；2.能对问题提出探究方案；3.他人合作寻找解决问题的对策并实施。一、教学目标 Teaching Objectives拉延模设计任务工单 专业、班级：姓名：接受任务日期：小组成员：组长：工作任务顶盖前横梁修边冲孔模设计工作要求根据所提供的工艺数模设计一套完整的修边冲孔模工作计划完成学习任务工作计划表（独立或合作）工作项目完成时间负责人协作人完成凸模镶块分块设计完成凹模镶块分布完成导向设计工作过程记录二、任务导入 Lead-in三、设计步骤Design Procedure第1步 参数的计算第2步 整体布置第3步 修边凸模(Trimming Punch)设计第4步 废料刀(Scrap Cutter)设计第5步 修边凹模(Trimming Die)设计第6步 下模座(Lower Die Base)设计第7步 上模座(Upper Die Base)设计参数的计算1、力的计算（1）覆盖件材料性能材料碳的质量分数屈服强度/MPa抗拉强度/MPa公称厚度为1.01.6mm时断后伸长率 用途DC010.1013026027032一般用DC030.0812024027035冲压用DC040.0812021027039深冲用DC050.00811019026040特深冲用DC060.00610018025041超深冲用参数的计算（2）冲裁力式中 F冲裁力（N）L修边冲孔轮廓线周长（mm）t板厚（mm）Rm板材的抗拉强度（MPa）本项目：F=LtRm=2260.8 mm0.8 mm300 N/mm2=542592（N）543（KN）参数的计算（3）卸料力卸料力因零件料厚、性能、形状等的不同而各异，一般取冲裁力的2%8%本项目：材料厚度小，抗拉强度不大，形状简单，故卸料力取为冲裁力的0.045。卸料力Fx=0.045P=0.045542 592=24 416（N）24.4（KN）参数的计算2、凸凹模间隙板厚t 间隙C C/t 板厚t 间隙C C/t 板厚t 间隙C C/t 0.6 0.0254%1.6 0.100 6.2%3.2 0.2216.9%0.7 0.030 4%1.8 0.113 6.3%4 0.3208%0.8 0.0304%2 0.130 6.5%4.5 0.400 8.9%0.9 0.0404%2.2 0.143 6.5%5 0.460 9.2%1.0 0.050 5%2.5 0.163 6.5%6 0.600 10.0%1.2 0.060 5%2.6 0.169 6.5%7 0.700 10.0%1.4 0.080 6%2.9 0.200 6.9%8 0.800 10.0%1.5 0.090 6%3 0.207 6.9%10 1.000 10.0%覆盖件修边冲孔模凸凹模单面间隙表注：t为覆盖件板材的厚度，C为修边冲孔模中凸模与凹模之间的单面间隙（1）常规参数的计算（2）钝角修边30以下钝角修边，间隙取常规的1/23060钝角修边，钝角刃口作出局部平台，一般为3 倍料厚，但不超过5mm 参数的计算 （3）立切修边刃口线与斜面上的最大斜线平行，允许最小角可参照下表，冲裁间隙按常规选用。t mm 0.6 0.7 0.80.9 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 5.7 8.0 9.2 10.3 11.5 13.9 16.2 18.6 21.1 23.5 参数的计算立切角度角不满足上表要求，需改造凹模刃口，并取小间隙冲裁，对于接近90立切，冲裁间隙趋于0。此外，注意检查压件器行程是否满足最大立切工作行程的要求。参数的计算间隙选择的影响间隙过大：断面上就会出现毛刺，影响制件质量；间隙过小：断面亮带宽，模具受力大，影响模具寿命本项目：顶盖前横梁料厚为0.8 mm从表中可以查得，其修边冲孔模凸凹模单面间隙为0.03 mm间隙选择原则落料尺寸取决于凹模尺寸（基准侧），间隙取在凸模上；冲孔尺寸取决于凸模尺寸（基准侧），间隙取在凹模上。整体布置1、修边冲孔模各主要部分布置原则：（1）修边冲孔模下模部分尽量抬高，以保证废料滑出的角度。（2）修边冲孔模各主要部分高度尺寸设计的顺序一般是凸模、废料刀、凹模压料板上模座、下模座。（3）上模座、压料板高度设计时除了考虑其强度外，还要考虑弹性元件布置、压料板内导向的布置、压料板限位（即吊挂）的布置。（4）下模座高度设计时除了考虑其强度外，还应考虑修边废料、冲孔废料的排出。整体布置典型修边冲孔模X向断面图1-下模座 2-修边凸模 3-弹簧 4-压料板 5-安全用卸料螺钉 6-内导板 7-上模座 8-修边凹模 9-外导板 10-导套 11-导柱 12-废料刀 13-废料盒 14-顶出气缸整体布置典型修边冲孔模Y向断面图15-冲孔凸模固定板及垫板 16-侧销 17-冲孔凸模 18-冲孔凹模套 19-废料滑板整体布置标注基准为高度基准线、上模座上平面、下模座下平面。首先确定各工作部分的高度，这里设定高度基准线(通过数模基准点)处高度值为Z=0，修边凸模底部高度值为Z-105 mm，废料刀底部高度值为Z-105 mm，凹模顶部平面处高度值为Z80 mm，压料板上平面高度值为Z210 mm，上模座顶部平面高度值为Z320 mm，下模座底部平面高度值为Z430 mm顶盖前横梁修边冲孔模各主要部分高度整体布置2、模具长度的确定（1）下模长度的确定：模具长度L=L1+2*(L2+L3)L1为下模座中间部分的长度，它是修边废料前后排出的空间，它略大于修边凸模、废料刀组合后的总长，这是为了保证左右两边废料也能顺利滑下去。L2为主筋厚度，一般为40 mm。L3为下模端头部分尺寸，应保证导柱、导板的安装空间足够整体布置（2）上模长度的确定：模具长度A=A1+2*(A2+A3)A1为上模中间部分(即模具中心处)的长度，它是修边凹模组合起来的总长。A2为上模左右端头的长度，应保证导套、导板的安装空间。A3为修边凹模背托处到上模端头的距离。整体布置3、模具宽度的确定（1）下模宽度的确定：端头处模具宽度W=W1+2*W2 模具中心处模具宽度W=W1+2*W2W1为下模座左右端头凹下去部分的长度，它是上下模导向的空间。W2为下模左右端头处的缓冲胶放置区域等宽度，两者都与模具的大小有关。W1为修边凸模、废料刀组合起来的宽度，它也包含了废料滑道。W2为前压板槽区域的宽度。整体布置（2）上模宽度的确定：端头处模具宽度B=B1+2*B2 模具中心处模具宽度B=B1+2*B2B1为上模座左右端头凸起来部分的长度，它是上下模导向的空间。B2为上模左右端头处的缓冲胶放置区域等宽度，两者都与模具的大小有关B1为修边凹模及其背托组合起来的宽度，它也包含了中间压料板。B2为前后侧加长部分，如为了与上模压板槽侧平齐，在上模座修边凹模背托之外再加宽一些。整体布置4、顶盖前横梁修边冲孔模长度及宽度布置本项目属于细长类模具，长度确定为1 800 mm，左右端头处宽度为700 mm，模具中心处模具宽度为600 mm，本项目模具整体宽度为700 mm。修边凸模设计1、修边凸模设计原则（1）在结构可行的情况下，凸模分块尽量少。在修边线外形尺寸不大时，修边凸模应做成一整块，这样可减少钳工和机加工工作量。（2）当修边线尺寸较大或高度起伏大时，凸模应分块。（3）修边凸模的高度不能太低，否则废料滑下困难。修边凸模最低处高度不小于80 mm。（4）当修边凸模分成多块，镶块之间拼接处长度50 mm，其余避开，以减少配合面。另外应考虑用背托、键等防修边时产生的侧向力。（5）每个修边凸模镶块应方便单独起吊。（6）细长类模具修边凸模及废料刀实体图，修边凸模做成一整块的，直接在修边凸模上冲出四处长圆孔。修边凸模设计2、修边凸模样式（1）仅修边的凸模修边凸模样式一修边凸模样式二1）当修边线宽度不大，如小于500 mm时，多采用模样式一的形式，修边凸模做成整体式，前后是刃口，中间用螺钉和圆柱销来固定凸模，这种凸模是整块的，所受侧向力小。2）当修边线宽度较大时，多采用模样式二的形式，前后凸模分开做，由于凸模分开做，会产生侧向力，有必要在凸模刀口远端设置背托，背托高度多取30 mm或40 mm，如果凸模镶块的高度大于其宽度时，背托面应相应加高。修边凸模设计（2）修边冲孔凸凹模 当修边凸模上有冲孔工作内容，同时又起到冲孔凹模的作用，故称为凸凹模。右图为修边冲孔凸凹模简图，它与以上修边凸模相似，唯一的区别在于增加了冲孔内容。从图中可以看到有两处冲孔，一个是用冲孔凹模镶套，多为外购标准件；另一个直接在凸凹模上冲孔。在冲孔较大或冲孔凹模镶套布置空间不够时，就可以直接在凸凹模上冲孔修边凸模设计修边冲孔模铸件的筋条厚度分为主筋、副筋、型面肉厚三种。修边冲孔模型面壁厚一般为50 mm，主筋取40 mm，副筋为30 mm。凸模修边线处加工深度为3040 mm,加工面到相应的非加工面的距离为10 mm。1-修边凸模(1)2-镶入凸凹模钢块A 3-气缸顶出部件 4-冲孔凹模镶套 5-修边凸模（2）6-废料刀 7-修边凸模（3）8-镶入凸凹模钢块B修边凸模及废料刀组合平面图修边凸模设计修边凸模及废料刀组合实物图修边凸模设计3、顶盖前横梁修边冲孔模修边凸模设计（1）零件修边线属细长类，修边凸模做成一整块（2）主筋厚度为40 mm，副筋厚度为30 mm，型面壁厚为50 mm，筋条之间的距离不超过300 mm（3）为避开气缸顶出部分，中间做成了通孔。废料刀设计1、废料刀结构废料刀的作用是切断废料，把废料分成多个小块。它固定在下模座上，分布在修边凸模的外侧。废料刀的材质和热处理同修边凸模。当废料刀处的废料型面是平直形状时，采用此形式，其宽度为60 mm当废料刀处的废料型面复杂且H超过100mm时，采用此形式，这种结构只适用于废料刀材料为铸件时废料刀设计2、废料刀设计原则（1）保证废料从废料刀一侧落下，必须对模具四周废料刀周密考虑，废料刀应一周顺时针或逆时针设置，建议废料刀的刀面角度作成5。图示：废料刀沿修边线一周布置，共有7个废料刀，废料刀方向基本上与该处修边线的法向一致，其中前后两处均为按5布置废料刀设计1-修边凸模 2-侧面废料刀 3-限位器 4-前面废料刀 5-下模座 6-废料滑板修边冲孔模下模实物图废料刀设计（2）凹槽或凸舌时的产品修边时，需如下图设计凹槽凸舌废料刀设计（3）当修边处型面倾斜时，按下图设置废料刀废料刀设计（4）修边线拐角处按以下图例设计废料刀刀口面对拐角部：前面废料刀刀口位置应靠近修边线圆切点位置，否则影响左侧废料的滑出废料刀刀口背向拐角部：其刀座不得伸出左侧修边线外面，否则会影响左侧废料滑出拐角部废料的重心位置要求：拐角处废料的重心位置影响废料的滑出，废料的重心应在图中的直线的外面废料刀设计3、顶盖前横梁修边冲孔模废料刀设计顶盖前横梁材料为DC03，0.8 mm厚，废料刀材料为铸造空冷钢。本零件修边线属细长类，工件不大，按照工法图设计四把废料刀。废料刀型面最薄处不能小于70 mm，废料刀底部高度值为Z-105 mm，即在高度基准线以下105 mm处，与修边凸模底部在同一平面。修边凹模设计1、修边凹模结构修边凹模是修边冲孔模中重要的工作部件。修边凹模通常做成镶块结构，固定在上模座上，工作时它与凸模配合完成工序件与废料的分离，与废料刀配合把废料切成多个分块。工件料厚大于等于1.5 mm凹模采用钢块Cr12MoV的结构，刃口真空热处理HRC5862工件料厚小于1.5 mm凹模用铸造空冷钢7CrSiMnMoV的结构，刃口火焰热处理HRC5358修边凹模设计2、修边凹模镶块分块原则（1）在修边线较平直的部位分块，避免在圆角处分块或曲率特别大处分块，转角处分块线距圆弧终点至少5 mm。如左图所示。（2）分块线与刃口线夹角应在70-110范围，尽可能垂直。分块线处相邻修边凹模镶块的配合长度取40 mm左右，其余可避开510 mm。如右图所示，镶块配合面长度为40 mm，其余避开。分块线避开转角圆角镶块配合面修边凹模设计（3）当修边线处型面落差较大时，应分成有台阶的镶块，多个修边凹模镶块底面不在同一个平面上。如左图所示。（4）急剧斜面上的分块避免交角。断面形状中 a 60 时，为避免尖角，如右图所示。进行分块。阶梯镶块斜面上分块修边凹模设计案例：修边凹模镶块组合图由9个镶块组成。每个镶块的后面设有背托以防侧向力。每个修边凹模镶块后面作出5 mm的凸出面与上模座的背托对应，以抵消修边凹模所受的侧向力。每个镶块有两个圆柱销定位，至少有两个螺钉来紧固。修边凹模设计案例：修边凹模设计3、顶盖前横梁修边冲孔模修边凹模设计 顶盖前横梁材料为0.8 mm厚的DC03，修边凹模材料为铸造空冷钢。修边凹模镶块长度一般在300 mm左右，将修边凹模镶块分成8块。工件修边线落差不大，修边凹模镶块应做成同一高度。修边凹模最薄处不小于5560 mm，最终修边凹模底部高度值确定为Z80 mm，即在高度基准线以上80 mm处（1）设计修边型面（内）和底板（外）的修边凹模镶块修边凹模设计（2）修边凹模镶块加废料刀（3）修边凹模镶块螺钉、圆柱销布置（4）完成修边凹模镶块的分块下模座设计1、下模座结构修边冲孔模下模的结构主要有下模座、修边凸模、废料刀三部分，下模座为铸件。车门外板修边冲孔模下模结构图修边冲孔模下模座的主要结构有：（1）中间部分 它包括修边凸模、冲孔凹模、废料刀的安装面、废料滑道外，还包括前后压板部分等，压板部分主要是用来固定下模座、对下模进行快速定位等。中间部分的长度必须确保废料顺利滑出。（2）左右端头部分 它是上下模导向的位置，右图的修边冲孔模是用导柱导套和导板导向，也是安全区、限位器、缓冲胶、连模板、吊耳（中小模具用铸入式起重棒）、基准孔、气路控制用快速接头的放置区域。下模座设计2、下模座设计步骤（1）根据前一道工序零件（如拉延件）的大小确定其长度、宽度和高度。（2）根据修边凸模、废料刀、废料滑出要求、前后压板位置设计出中间部分框架结构，（3）对各功能部分的位置进行确定。1）端头部分。2）中间部分。3）对功能部分进行处理，做出功能部分平台。（4）进行相应的加厚材料、减去材料的处理。注意：下模座以下各筋条要方便冲孔废料的滑出，气缸顶出线路应四周贯通。下模座设计3、顶盖前横梁修边冲孔模下模座设计（1）1、2、3这三处为下模座上部功能面，位置1对应的是废料刀安装平台，位置2对应的是修边凸模安装平台，位置3对应的是废料滑下的斜坡，前后废料滑道的角度为20。位置4对应的是前后压板槽，把下模固定在下工作台上。位置5对应的是主筋，筋板厚度为40 mm。下模座中间部分结构下模座设计（2）把下模座中间实体和下模座端头实体进行合并下模座结构立体图下模座结构俯视图上模座设计1、上模座结构修边冲孔模上模主要包括上模座、修边凹模、冲孔凸模、压料板四部分。上模座为件，材料为HT300。修边凹模分成多个镶块，固定在上模座平台上，每个镶块后面至少有两个背托。（1）中间部分。它包括修边凹模的安装面、冲孔凸模的安装座面、与压料板相对应的型腔、前后压板部分等。车门外板修边冲孔模上模结构图上模座设计（2）左右端头部分。左右端头部分是上下模导向的位置，如图所示，上下模是用导柱、导套和导板导向，也是安全区凸台、限位器凸台、缓冲胶凸台、连模板凸台、吊耳（中小模具用铸入式起重棒）、基准孔的区域。门外板修边冲孔模上模图（去掉压料板、修边凹模镶块）上模座设计2、上模座设计步骤（1）根据各修边凹模镶块尺寸，作出修边凹模安装平台、背托。（2）根据冲孔凸模外形，作出冲孔凸模座面。（3）根据压料板的外形尺寸作出上模座中间型腔。（4）根据上工作台情况，作出前后压板。（5）对各功能部分的位置进行确定：1）端头部分。如导套、导板（或导滑面）、安全区、限位器、缓冲胶、连模板、吊耳（或铸入式起重棒）、基准孔等。2）中间部分。如弹簧、侧销（或卸料螺栓）、内导的导滑面、机床中心键槽等等。3）功能部分进行处理，做出功能部分平台。上模座设计3、顶盖前横梁修边冲孔模上模座设计（1）模座中间部分A处对应上模座弹簧位置，为了保证弹簧孔后面壁厚，在此沿弹簧孔加厚铸件；B处对应上模压板槽，用来把整个上模锁紧在上工作台上。模座中间部分初始结构(从正面看)上模座设计位置1对应的是凹模镶块安装面，其后侧为低下去10 mm的非加工面，位置2对应的是上模座型腔，即压料板位置，位置3对应的是前后压板位置。筋条厚度按加工面厚度50 mm、主筋厚度40 mm设计。上模座中间部分初始结构（左右翻转）上模座设计（2）上模座端头1区为在上模两端凸出来的导腿，此处与下模导向。2区为非加工平面，它与修边凹模四周非加工面等高，在2区要布置限位器凸台、缓冲器凸台等。上模座设计（3）上模座端头尺寸防呆处理上模左右端头处导腿宽度，左边为220 mm，右边为240 mm，这样可防止上下模装错。上模座初始结构平面图（左右翻转）设计指导顶盖前横梁修边冲孔模3D设计指导视频1-TR凸模及废料刀设计2-TR凹模设计3-TR上下模座设计4-TR压料板导向设计5-TR压料板限位设计6-TR上模弹簧布置设计指导顶盖前横梁修边冲孔模3D设计指导视频7-TR冲孔凸模凹模设计8-TR上下模导向设计9-TR上下模导向设计10-TR上下模筋条的设计11-TR辅件部分的设计END工程材料56