汽车覆盖件模具设计.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,2014-6-17,#,书名,：汽车覆盖件模具设计,ISBN,：,978-7-111-42008-8,作者,：向小汉,出版社：机械工业出版社,本书配有电子课件,修边冲孔模设计,Trim and Pierce Die,Design,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,1.0,1.6mm,时断后伸长率,用途,DC01,0.10,130260,270,32,一般用,DC03,0.08,120240,270,35,冲压用,DC04,0.08,120,210,270,39,深冲用,DC05,0.008,110,190,260,40,特深冲用,DC06,0.006,100,180,250,41,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,0.6,0.025,4%,1.6,0.100,6.2%,3.2,0.221,6.9%,0.7,0.030,4%,1.8,0.113,6.3%,4,0.320,8%,0.8,0.030,4%,2,0.130,6.5%,4.5,0.400,8.9%,0.9,0.040,4%,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,1/2,30,60,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,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,5.7,8.0,9.2,10.3,11.5,13.9,16.2,18.6,21.1,23.5,参数的计算,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*W2,W1,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*B2,B1,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,30,40 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,HRC58,62,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,HRC53,58,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,5,10 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,55,60 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,