第6章 汽車覆蓋件成形工藝及模具設(shè)計(jì)

1、第六章 汽車覆蓋件成形工藝及模具設(shè)計(jì)6.1 覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征與成形特點(diǎn)6.2 覆蓋件沖壓成形工藝設(shè)計(jì)6.3 覆蓋件成形模具的典型結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計(jì)覆蓋件主要指覆蓋汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤、構(gòu)成駕駛室和車身的一些零件，如轎車的擋泥板、頂蓋、車門外板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、水箱蓋、行李箱蓋等（圖6.0.1）。由于覆蓋件的結(jié)構(gòu)尺寸較大，所以也稱為大型覆蓋件。除汽車外，拖拉機(jī)、摩托車、部分燃?xì)庠蠲娴纫灿懈采w件。和一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、多為空間曲面且曲面間有較高的連接要求、結(jié)構(gòu)尺寸較大、表面質(zhì)量要求高、剛性好等特點(diǎn)。所以覆蓋件在沖壓工藝制定、沖模設(shè)計(jì)和模具制造上難度都較大，并具有其獨(dú)自的特點(diǎn)。a)b

2、)圖6.0.1轎車覆蓋件圖 a) 轎車覆蓋件組合圖 b)轎車部分覆蓋件分解圖 汽車覆蓋件沖壓成形工藝相對(duì)一般零件的沖壓工藝更復(fù)雜,所需要考慮的問題也更多,一般需要多道沖壓工序才能完成。常用的主要沖壓工序有:落料、拉深、校形、修邊、切斷、翻邊、沖孔等。其中最關(guān)鍵的工序是拉深工序。在拉深工序中，毛坯變形復(fù)雜，其成形性質(zhì)已不是簡(jiǎn)單的拉深成形，而是拉深與脹形同時(shí)存在的復(fù)合成形。然而，拉深成形受到多方面因素的影響，僅按覆蓋件零件本身的形狀尺寸設(shè)計(jì)工藝不能實(shí)現(xiàn)拉深成形，必須在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝補(bǔ)充形成合理的壓料面形狀、選擇合理的拉深方向、合理的毛坯形狀和尺寸、沖壓工藝參數(shù)等。因?yàn)楣に囇a(bǔ)充量、壓料面形狀的確定

3、、沖壓方向的選擇直接關(guān)系到拉深件的質(zhì)量,甚至關(guān)系到?jīng)_壓拉深成形的成敗.可以稱為是汽車覆蓋件沖壓成形的核心技術(shù),標(biāo)志著沖壓成形工藝設(shè)計(jì)的水平。如果拉深件設(shè)計(jì)不好或沖壓工藝設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)在拉深過程中出現(xiàn)沖壓件的破裂、起皺、折疊、面畸變等質(zhì)量問題。在制定沖壓工藝流程時(shí)，要根據(jù)具體沖壓零件的各項(xiàng)質(zhì)量要求來考慮工序的安排，以最合理的工序分工保證零件質(zhì)量，如把最優(yōu)先保證的質(zhì)量項(xiàng)的相關(guān)工序安排到最后一道工序。同時(shí)必須考慮到復(fù)合工序在模具設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)的可能性與難易程度。6.1覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征與成形特點(diǎn) 6.1.1覆蓋件的結(jié)構(gòu)特征 從總體上來說，汽車覆蓋件的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了其沖壓成形過程中的變形特點(diǎn)，但實(shí)際

4、上，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以從整體上進(jìn)行變形特點(diǎn)分析。因此，為能夠比較科學(xué)地分析判斷汽車覆蓋件的變形特點(diǎn)，生產(chǎn)出高質(zhì)量的沖壓件，必須以現(xiàn)有的沖壓成形理論為基礎(chǔ)，對(duì)這類零件的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析，把一個(gè)汽車覆蓋件的形狀看成是由若干個(gè)“基本形狀”(或其一部分)組成的。這些“基本形狀”有：直壁軸對(duì)稱形狀(包括變異的直壁橢圓形狀)、曲面軸對(duì)稱形狀、圓錐體形狀及盒形形狀等。而每種基本形狀都可分解成由法蘭形狀、輪廓形狀、側(cè)壁形狀、底部形狀組成，圖6.1.1。因?yàn)檫@些基本形狀的零件沖壓變形特點(diǎn)、主要沖壓工藝參數(shù)的確定已經(jīng)基本可以定量化計(jì)算，各種因素對(duì)沖壓成形的影響已基本明確。通過對(duì)基本形狀的零件沖壓變形特點(diǎn)的分析，

5、并考慮各基本形狀之間的相互影響，就能夠分析出覆蓋件的主要變形特點(diǎn)，判斷出各部位的變形難點(diǎn)。6.1.2覆蓋件的成形特點(diǎn) 覆蓋件的一般拉深過程如圖6.1.2所示，包括：（a）坯料放入，坯料因其自重作用有一定程度的向下彎曲；（b）通過壓邊裝置壓邊，同時(shí)壓制拉深筋；（c）凸模下降，板料與凸模接觸，隨著接觸區(qū)域的擴(kuò)大，板料逐步與凸模貼合；（d）凸模繼續(xù)下移，材料不斷被拉入模具型腔，并使側(cè)壁成形；（e）凸、凹模合模，材料被壓成模具型腔形狀；（f）繼續(xù)加壓使工件定型，凸模到達(dá)下止點(diǎn)；（g）卸載。由于覆蓋件有形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，與普通沖壓加工相比有如下成形特點(diǎn)：(a)(b) (c) (d)圖6.1

6、.1 覆蓋件的基本形狀 (a)法蘭形狀；(b) 輪廓形狀；(c) 側(cè)壁形狀；(d) 底部形狀 圖6.1.2 覆蓋件拉深過程示意圖 ) 坯料放入；) 壓邊；) 板料與凸模接觸；) 材料拉入； ) 壓型；) 下止點(diǎn)；) 卸載 （1）汽車覆蓋件沖壓成形時(shí)，內(nèi)部的毛坯不是同時(shí)貼模，而是隨著沖壓過程的進(jìn)行而逐步貼模。這種逐步貼模過程,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；即：毛坯在整個(gè)沖壓過程中的變形路徑不是一成不變的,而是變路徑

7、的。（2）成形工序多。覆蓋件的沖壓工序一般要46道工序，多的有近10多道工序。要獲得一個(gè)合格的覆蓋件，通常要經(jīng)過下料、拉深、修邊（或有沖孔）、翻邊（或有沖孔）、沖孔等工序才能完成。拉深、修邊和翻邊是最基本的三道工序。 （3）覆蓋件拉深往往不是單純的拉深，而是拉深、脹形、彎曲等的復(fù)合成形。不論形狀如何復(fù)雜，常采用一次拉深成形。（4）由于覆蓋件多為非軸對(duì)稱、非回轉(zhuǎn)體的復(fù)雜曲面形狀零件，拉深時(shí)變形不均勻，主要成形障礙是起皺和拉裂。為此，常采用加工藝補(bǔ)充面和拉深筋等控制變形的措施。（5）對(duì)大型覆蓋件拉深，需要較大和較穩(wěn)定的壓邊力。所以，廣泛采用雙動(dòng)壓力機(jī)。（6）材料多采用如08鋼等沖壓性能好的鋼板，且

8、要求鋼板表面質(zhì)量好、尺寸精度高。（7）制定覆蓋件的拉深工藝和設(shè)計(jì)模具時(shí)，要以覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。覆蓋件圖樣是在主圖樣板的基礎(chǔ)上繪制的，在覆蓋件圖樣上只能標(biāo)注一些主要尺寸，以滿足與相鄰的覆蓋件的裝配尺寸要求和外形的協(xié)調(diào)一致，尺寸一般以覆蓋件的內(nèi)表面為基準(zhǔn)來標(biāo)注。主模型是根據(jù)定型后的主圖板、主樣板及覆蓋件圖樣為依據(jù)制作的尺寸比例為1：1的汽車外形的模型。它是模具、焊裝夾具和檢驗(yàn)夾具制造的標(biāo)準(zhǔn)，常用木材和玻璃鋼制作。主模型是覆蓋件圖必要的補(bǔ)充，只有主模型才能真正表示覆蓋件的信息。由于CAD/CAM技術(shù)的推廣應(yīng)用，主模型正在被計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)體模型所代替。傳統(tǒng)的由油泥模型到主模型的汽車設(shè)計(jì)過程，正在

9、被概念設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法所取代，因而從根本上改變了設(shè)計(jì)制造過程，大大提高了設(shè)計(jì)與制造周期，提高了制造精度。6.1.3覆蓋件的成形分類 由于汽車覆蓋件的形狀多樣性和成形復(fù)雜性,對(duì)汽車覆蓋件沖壓成形進(jìn)行科學(xué)分類就顯得十分重要。汽車覆蓋件的沖壓成形以變形材料不發(fā)生破裂為前提,一個(gè)覆蓋件成形時(shí),各部位材料的變形方式和大小不盡相同,但通過試驗(yàn)方法定量地找出局部變形最大的部位,并確定出此部位材料的變形特點(diǎn),歸屬哪種變形方式,對(duì)應(yīng)于哪些主要成形參數(shù),其參數(shù)值范圍多大,這樣在沖壓成形工藝設(shè)計(jì)和選材時(shí),只要注意滿足變形最大部位的成形參數(shù)要求,就可以有效地防止廢品產(chǎn)生。同時(shí),有了不同成形方式所要求的成

10、形參數(shù)指標(biāo)大小和范圍,薄板冶金生產(chǎn)者就能夠有目的地采取相應(yīng)的冶金工藝措施,保證材料的某一、二個(gè)成形參數(shù)指標(biāo)達(dá)到要求,從而能實(shí)現(xiàn)材料的對(duì)路供應(yīng),使材料的變形潛力得到最大程度的發(fā)揮,而又毋需一味地要求材料的各項(xiàng)力學(xué)性能都達(dá)到最高級(jí)別。汽車覆蓋件的沖壓成形分類以零件上易破裂或起皺部位材料的主要變形方式為依據(jù),并根據(jù)成形零件的外形特征、變形量大小、變形特點(diǎn)以及對(duì)材料性能的不同要求,可將汽車覆蓋件沖壓成形分為五類:深拉深成形類、脹形拉深成形類、淺拉深成形類、彎曲成形類和翻邊成形類。6.1.4覆蓋件的主要成形障礙及其防止措施 由于覆蓋件形狀復(fù)雜，多為非軸對(duì)稱、非回轉(zhuǎn)體的復(fù)雜曲面形狀零件，因而決定了覆蓋件拉

11、深時(shí)的變形不均勻，所以拉深時(shí)的起皺和開裂是主要成形障礙。另外覆蓋件成形時(shí),同一零件上往往兼有多種變形性質(zhì),例如直邊部分屬?gòu)澢冃?周邊的圓角部分為拉深,內(nèi)凹彎邊屬翻邊,內(nèi)部窗框以及凸、凹形狀的窩和埂則為拉脹成形。不同部位上產(chǎn)生起皺的原因及防止方法也各不相同。同時(shí)，由于各部分變形的相互牽制,覆蓋件成形時(shí)材料被拉裂的傾向更為嚴(yán)重。1.覆蓋件成形時(shí)的起皺及防皺措施 在圖 6.1.2所示覆蓋件的拉深過程中，當(dāng)板料與凸模剛開始接觸，板面內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生切向壓應(yīng)力，隨著拉深的進(jìn)行，當(dāng)壓應(yīng)力超過允許值時(shí)，板料就會(huì)失穩(wěn)起皺。 薄板失穩(wěn)起皺其實(shí)質(zhì)是由板面內(nèi)的壓應(yīng)力引起的。但是，產(chǎn)生失穩(wěn)起皺的原因的直觀表現(xiàn)形式是多種多

12、樣的， 常見的拉深變形起皺有:圓角凸緣上的拉深起皺、直邊凸緣上的誘導(dǎo)皺紋、斜壁上的內(nèi)皺等。解決的辦法是增加工藝補(bǔ)充材料或設(shè)置拉深筋。除材料的性能因素外，各種拉深條件對(duì)失穩(wěn)起皺有如下影響：拉深時(shí)板料的曲率半徑越小越容易引起壓應(yīng)力，越容易起皺；凸模與板料的初始接觸位置越靠近板料的中央部位，引起的壓應(yīng)力越小，產(chǎn)生起皺的危險(xiǎn)性就越小；從凸模與板料開始接觸到板料全面貼合凸模，貼模量越大，越容易發(fā)生起皺，且起皺越不容易消除；拉深的深度越深，越容易起皺；板料與凸模的接觸面越大，壓應(yīng)力越靠近模具刃口或凸模與板料的接觸區(qū)域，由于接觸對(duì)材料流動(dòng)的約束，所以隨著拉深成形的進(jìn)行而使接觸面增大，對(duì)起皺的產(chǎn)生和發(fā)展的抑制

13、作用將增加。 生產(chǎn)實(shí)際中，可結(jié)合覆蓋件的幾何形狀、精度要求和成形特點(diǎn)等情況，根據(jù)失穩(wěn)起皺的力學(xué)機(jī)理以及拉深條件對(duì)失穩(wěn)起皺的影響等因素，從覆蓋件的結(jié)構(gòu)、成形工藝以及模具設(shè)計(jì)多方面采取相應(yīng)的防皺措施。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單變形比較容易的零件，或零件的相對(duì)厚度較大的零件，采用平面壓邊裝置即可防止起皺。對(duì)形狀復(fù)雜變形比較困難的零件，則要通過設(shè)置合理的工藝補(bǔ)充面和拉深筋等方法才能防止起皺。2.覆蓋件成形時(shí)的開裂及防裂措施覆蓋件成形時(shí)的開裂是由于局部拉應(yīng)力過大造成的，由于局部拉應(yīng)力過大導(dǎo)致局部大的脹形變形而開裂。開裂主要發(fā)生在圓角部位、壓窩和窗框四角凸模圓角處厚度變薄較大的部位。同時(shí)，凸模與坯料的接觸面積過小、

14、拉深阻力過大等都有可能導(dǎo)致材料局部脹形變形過大而開裂。也有由于拉深阻力過大、凹模圓角過小或凸模與凹模間隙過小等原因造成的整圈破裂。為了防止開裂，應(yīng)從覆蓋件的結(jié)構(gòu)、成形工藝以及模具設(shè)計(jì)多方面采取相應(yīng)的措施。覆蓋件的結(jié)構(gòu)上，可采取的措施有：各圓角半徑最好大一些、曲面形狀在拉深方向的實(shí)際深度應(yīng)淺一些、各處深度均勻一些、形狀盡量簡(jiǎn)單且變化盡量平緩一些等。拉深工藝方面，可采取的主要措施有：拉深方向盡量使凸模與坯料的接觸面積大、合理的壓料面形狀和壓邊力使壓料面各部位阻力均勻適度、降低拉延深度、開工藝孔和工藝切口（圖6.1.3）等。模具設(shè)計(jì)上，可采取設(shè)計(jì)合理的拉深筋、采用較大的模具圓角、使凸模與凹模間隙合理

15、等措施。對(duì)防皺和防裂措施所涉及的一些內(nèi)容，將在后面的工藝和模具設(shè)計(jì)內(nèi)容中介紹。圖6.1.3工藝孔和工藝切口 6.2 覆蓋件沖壓成形工藝設(shè)計(jì)6.2.1確定沖壓方向 覆蓋件的沖壓工藝包括拉深、修邊、翻邊等多道工序，確定沖壓方向應(yīng)從拉深工序開始，然后制定以后各工序的沖壓方向。應(yīng)盡量將各工序的沖壓方向設(shè)計(jì)成一致，這樣可使覆蓋件在流水線生產(chǎn)過程中不需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，便于流水線作業(yè)，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，也有利于模具制造。1. 拉深方向的選擇 2. 拉深沖壓方向?qū)畛尚蔚挠绊?所選的拉深方向是否合理，將直接影響：凸模能否進(jìn)入凹模、毛坯的最大變形程度、是否能最大限度的減少拉深件各部分的深度差、

16、變形是否均勻、能否充分發(fā)揮材料的塑性變形能力、是否有利于防止破裂和起皺。同時(shí)還影響到工藝補(bǔ)充部分的多少，以及后續(xù)工序的方案。1. 拉深方向選擇的原則 保證能將拉深件的所有空間形狀（包括棱線、肋條、和鼓包等）一次拉深出來，不應(yīng)有凸模接觸不到的死角或死區(qū)，要保證凸模與凹模的工作面的所有部位都能夠接觸。如圖6.1.4a,若選擇沖壓方向A，則凸模不能全部進(jìn)人凹模,造成零件右下部的a區(qū)成為“死區(qū)”,不能成形出所要求的形狀。選擇沖壓方向B后,則可以使凸模全部進(jìn)人凹模,成形出零件的全部形狀。圖6.1.4b是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面確定的拉深方向,若改變拉深方向則不能保證90·角。圖6

17、.1.4 拉深方向確定實(shí)例 有利于降低拉深件的深度。拉深深度太深,會(huì)增加拉深成形的難度,容易產(chǎn)生破裂、起皺等質(zhì)量問題;拉深深度太淺,則會(huì)使材料在成形過程中得不到較大的塑性變形,覆蓋件剛度得不到加強(qiáng)。因此,所選擇的拉深方向應(yīng)使拉深件的深度適中,既能充分發(fā)揮材料的塑性變形能力,又能使成形過程順利完成。盡量使拉深深度差最小,以減小材料流動(dòng)和變形分布的不均勻性。圖6.1.5a深度差大,材料流動(dòng)性差;而按圖a中所示的點(diǎn)劃線改變拉深方向后成為圖b,使兩側(cè)的深度相差較小,材料流動(dòng)和變形差減小,有利于成形。圖 c所示是對(duì)一些左右件可利用對(duì)稱拉深一次兩件成形,便于確定合理的拉深方向,使進(jìn)料阻力均勻。圖6.1.5

18、拉深深度與拉深方向 保證凸模開始拉深時(shí)與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)，開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面積要大，接觸面應(yīng)盡量靠近沖模中心。圖6.1.5所示為凸模開始拉深時(shí)與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖。圖a所示上圖由于接觸面積小，接觸面與水平面夾角大，接觸部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。所以凸模頂部最好是平的，并成水平面?？梢酝ㄟ^改變拉深方向或壓料面形狀等方法增大接觸面積。圖b所示上圖由于開始接觸部位偏離沖模中心，在拉深過程中毛坯兩側(cè)的材料不能均勻拉入凹模，而且毛坯可能經(jīng)凸模頂部竄動(dòng)使凸模頂部磨損加快并影響覆蓋件表面質(zhì)量。圖c所示上圖由于開始接觸的點(diǎn)既集中又少，在拉深過程中毛坯可能經(jīng)凸模頂部竄動(dòng)而影響覆蓋件

19、表面質(zhì)量。同樣可以通過改變拉深方向或壓料面形狀等方法增大接觸面積。圖 d由于形狀上有900的側(cè)壁要求決定了拉深方向不能改變，只有使壓料面形狀為傾斜面，使兩個(gè)地方同時(shí)接觸。a)            b)              c)           d) 圖 6.2.5 凸模開始拉深

20、時(shí)與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖 還應(yīng)指出，拉深凹模里的凸包形狀必須低于壓料面形狀，否則在壓邊圈還未壓住壓料面時(shí)凸模會(huì)先與凹模里的凸包接觸，毛坯因處于自由狀態(tài)而引起彎曲變形，致使拉深件的內(nèi)部形成大皺紋甚至材料重疊。2.修邊方向的確定及其修邊形式（1）修邊方向的確定所謂修邊就是將拉深件修邊線以外的部分切掉。理想的修邊方向，是修邊刃口的運(yùn)動(dòng)方向和修邊表面垂直。若修邊是在拉深件的曲面上，則理想的修邊方向有無數(shù)個(gè)，這是在同一工序中不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，必須允許修邊方向與修邊表面有一個(gè)夾角。該夾角的大小一般不應(yīng)小于10°，如果太小，材料不是被切斷而是被撕開，嚴(yán)重的會(huì)影響修邊質(zhì)量。覆蓋件拉深成形后，由

21、于修邊和沖孔位置不同，其修邊和沖孔工序的沖壓方向有可能不同。由于覆蓋件在修邊模中的擺放位置只能是一個(gè)，如果采用修邊沖孔復(fù)合工序，沖壓方向在同一工序中可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上。這時(shí)，在模具結(jié)構(gòu)上就要采取特殊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。（2）修邊形式修邊形式可分為垂直修邊、水平修邊和傾斜修邊三種，如圖6.2.6所示。圖6.2.6 修邊形式示意圖 a) 垂直修邊 b) 水平修邊 c) 傾斜修邊 當(dāng)修邊線上任意點(diǎn)的切線與水平面的夾角小于300時(shí)，采用垂直修邊。由于垂直修邊模結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，廢料處理也比較方便，所以在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用。拉深件的修邊位置在側(cè)壁上時(shí)，由于側(cè)壁與水平面的夾角較大，為了接近理想的沖裁條件，故采

22、用水平修邊。凸模（或凹模）的水平運(yùn)動(dòng)可通過斜滑塊機(jī)構(gòu)或加裝水平方向運(yùn)動(dòng)的液壓來實(shí)現(xiàn)。所以模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。由于修邊形狀的限制，修邊方向需要傾斜一定的角度，這時(shí)只好采用傾斜修邊。傾斜修邊模的結(jié)構(gòu)也是采用斜滑塊機(jī)構(gòu)或加裝水平方向運(yùn)動(dòng)的液壓來實(shí)現(xiàn)。 3.翻邊方向的確定及其翻邊形式（1）翻邊方向的確定翻邊工序?qū)τ谝话愕母采w件來說是沖壓工序的最后成形工序，翻邊質(zhì)量的好壞和翻邊位置的準(zhǔn)確度，直接影響整個(gè)汽車車身的裝配和焊接的質(zhì)量。合理的翻邊方向應(yīng)滿足下列兩個(gè)條件：翻邊凹模的運(yùn)動(dòng)方向和翻邊凸緣、立邊相一致；翻邊凹模的運(yùn)動(dòng)方向和翻邊基面垂直。對(duì)于曲面翻邊，翻邊線上包含了若干段不同性質(zhì)的翻邊，要同時(shí)滿足以上兩

23、個(gè)條件是不可能的。對(duì)于曲面翻邊方向的確定，要考慮下面兩個(gè)問題：使翻邊線上任意點(diǎn)的切線盡量與翻邊方向垂直；使翻邊線兩端連線上的翻邊分力盡量平衡。因此，對(duì)于曲線翻邊的翻邊方向，一般取翻邊線兩端點(diǎn)切線夾角平分線，而不取翻邊線兩端點(diǎn)連線的垂直方向，如圖6.2.7所示。圖6.2.7 曲線翻邊示意圖 圖6.2.8 各種典型的覆蓋件翻邊 （2）翻邊形式按翻邊凹模的運(yùn)動(dòng)方向，翻邊形式可分為垂直翻邊、水平翻邊和傾斜翻邊三種，如圖6.2.8所示。圖a、b為垂直翻邊；圖 d、e為水平翻邊；圖c為傾斜翻邊。6.2.2拉深工序的工藝處理 拉深件的工藝處理包括設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充、壓料面形狀、翻邊的展開、沖工藝孔和工藝切口等內(nèi)容

24、，是針對(duì)拉深工藝的要求對(duì)覆蓋件進(jìn)行的工藝處理措施。工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì)圖6.2.9工藝補(bǔ)充示意圖 為了實(shí)現(xiàn)覆蓋件的拉深，需要將覆蓋件的孔、開口、壓料面等結(jié)構(gòu)根據(jù)拉深工序的要求進(jìn)行工藝處理，這樣的處理稱為工藝補(bǔ)充。工藝補(bǔ)充是拉深件不可缺少的部分，工藝補(bǔ)充部分在拉深完成后要將其修切掉，過多的工藝補(bǔ)充將增加材料的消耗。因此，應(yīng)在滿足拉深條件下，盡量減少工藝補(bǔ)充部分，以提高材料的利用率，圖6.2.9為工藝補(bǔ)充示意圖。工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)的原則： 1. 內(nèi)孔封閉補(bǔ)充原則（為防止開裂采用與沖孔或工藝切口除外）； 2. 簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀原則（圖6.2.10）； 3. 對(duì)后工序有利原則（如對(duì)修邊、翻邊定位可

25、靠，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。 a) b)c)a)簡(jiǎn)化輪廓形狀；b)增加局部側(cè)壁高度；c)簡(jiǎn)化壓料面形狀 圖6.2.10簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀 d)e)圖6.2.11 常用的幾種工藝補(bǔ)充部分  1. 修邊線在壓料面上，垂直修邊 b)修邊線在拉深件底面上，垂直修邊 c) 修邊線在拉深件翻邊展開斜面上，垂直修邊 d)修邊線在拉深件斜面上，垂直修邊 e) 修邊線在拉深件側(cè)壁上，水平修邊或傾斜修邊圖6.2.11是根據(jù)修邊位置的不同常采用的幾種工藝補(bǔ)充部分。 修邊線在壓料面上、垂直修邊時(shí)，如圖a所示。為了在修磨拉深筋時(shí)不影響到修邊線，修邊線距拉深筋的距離應(yīng)有一定數(shù)值。一般取=1525，拉深筋寬時(shí)取大值，窄時(shí)

26、取小值。修邊線在拉深件底面上、垂直修邊時(shí)，如圖b所示。修邊線距凸模圓角半徑的距離應(yīng)保證不因凸模圓角半徑的磨損影響到修邊線，一般取=35。=310，拉延深度淺時(shí)取小值，深時(shí)取大值。如凹模圓角半徑是工藝補(bǔ)充的組成部分，一般取=610。以外的壓料面部分可按一根拉深筋或一根半拉深筋確定。修邊線在拉深件翻邊展開斜面上、垂直修邊時(shí)，如圖c所示。修邊線距凸模圓角半徑的距離和圖b中的值相似。修邊方向與修邊表面的夾角不應(yīng)小于500600，因角過小時(shí)，在采用垂直修邊時(shí)，會(huì)使切面過尖，且刃口變鈍后修邊處容易產(chǎn)生毛刺。 修邊線在拉深件斜面上、垂直修邊時(shí)，如圖d所示，因修邊線距凸模圓角半徑的距離是變化的，一般只控制幾個(gè)

27、最小尺寸。為了從拉深模中取出拉深件和放入修邊模定位方便，拉深件的側(cè)壁C的側(cè)壁斜度一般取=30100?？紤]拉深件定位穩(wěn)定、可靠和根據(jù)壓料面形狀的需要，一般取C=1020。水平修邊或傾斜修邊主要應(yīng)用在修邊線在拉深件的側(cè)壁上時(shí)，如圖6.2.11e。當(dāng)側(cè)壁與水平面的夾角接近或等于直角時(shí)，采用水平修邊。而側(cè)壁與水平面的夾角較大時(shí)，特別是側(cè)壁與水平面的夾角在450左右時(shí)，則采用傾斜修邊。此時(shí)，因修邊線距凹模圓角半徑的距離是變化的，一般只控制幾個(gè)最小尺寸。由于修邊模要采用改變壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)構(gòu)，為了考慮修邊模的凹模強(qiáng)度，修邊線距凹模圓角半徑的距離應(yīng)盡量大，一般取>25。2.壓料面的設(shè)計(jì)壓料面是工

28、藝補(bǔ)充部分組成的一個(gè)重要部分，即凹模圓角半徑以外的部分。壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不皺，而且應(yīng)盡量造成凸模下的材料能下凹以降低拉深深度，更重要的是要保證拉入凹模里的材料不皺不裂。因此，壓料面形狀應(yīng)由平面、圓柱面、雙曲面等可展面組成，圖6.2.12，圖6.2.13所示。圖6.2.12壓料面形狀 1-平面；2-圓柱面；3-圓錐面；4-直曲面 圖6.2.13壓料面與沖壓方向的關(guān)系 1-壓邊圈；2-凹模；3-凸模 壓料面有兩種：一種是壓料面就是覆蓋件本身的一部分；另一種是由工藝補(bǔ)充部分補(bǔ)充而成。壓料面就是覆蓋件本身的一部分時(shí)，由于形狀是既定的，為了便于拉深，雖然其形狀能做局部修改，但必須在以

29、后的工序中進(jìn)行整形以達(dá)到覆蓋件凸緣面的要求。若壓料面是由工藝補(bǔ)充部分補(bǔ)充而成，則要在拉深后切除。確定壓料面形狀必須考慮以下幾點(diǎn)：降低拉深深度降低拉深深度，有利于防皺防裂。如果壓料面就是覆蓋件本身的一部分時(shí)，不存在降低拉深深度的問題。如果壓料面是由工藝補(bǔ)充部分補(bǔ)充而成，必要時(shí)就要考慮降低拉深深度的問題。圖6.2.14所示是降低拉深深度的示意圖，圖6.2.14a是未考慮降低拉深深度的壓料面形狀，圖6.2.14b是考慮降低拉深深度的壓料面形狀，圖中斜面與水平面的夾角稱為壓料面的傾角。對(duì)于斜面和曲面壓料面，壓料面傾角一般不應(yīng)大于450；對(duì)于雙曲面壓料面，壓料面傾角應(yīng)小于300。=00時(shí)是平的壓料面，壓

30、料效果最好，但很少有全部壓料面全是平的覆蓋件，且此時(shí)拉延深度最大，容易拉皺和拉裂。壓料面傾角太大，也容易拉皺，還會(huì)給壓邊圈強(qiáng)度帶來一定的影響。圖6.2.14降低拉延深度的示意圖  1. 凸模對(duì)毛坯一定要有拉伸作用 這是確定壓料面形狀必須充分考慮的一個(gè)重要因素。只有使毛坯各部分在拉深過程中處于拉伸狀態(tài)，并能均勻地緊貼凸模，才能避免起皺。有時(shí)為了降低拉延深度而確定的壓料面形狀，有可能犧牲了凸模對(duì)毛坯的拉伸作用，這樣的壓料面形狀是不能采用。只有當(dāng)壓料面的展開長(zhǎng)度小于凸模表面的展開長(zhǎng)度時(shí)，凸模才對(duì)毛坯產(chǎn)生拉伸作用。如圖6.2.15a所示，只有壓料面的展開長(zhǎng)度小于凸模表面的展開長(zhǎng)度時(shí)才能產(chǎn)生拉

31、伸作用。有些拉深件雖然壓料面的展開長(zhǎng)度比凸模表面的展開長(zhǎng)度短，可是并不一定能保證最后不起皺。這是因?yàn)閺耐鼓ｉ_始接觸毛坯到下止點(diǎn)的拉深過程中，在每一瞬間位置的壓料面展開長(zhǎng)度比凸模表面的展開長(zhǎng)度有長(zhǎng)、有短，短則凸模使毛坯產(chǎn)生拉伸作用，長(zhǎng)則因拉伸作用減小甚至無拉伸作用導(dǎo)致起皺。若拉深過程中形成的皺紋淺而少，再繼續(xù)拉深時(shí)則有可能消除，最后拉深出滿意的拉深件來；若拉深過程中形成的皺紋多或深，再繼續(xù)拉深時(shí)也無法消除，最后留在拉深件上。如圖6.2.15b所示的壓料面形狀，雖然壓料面的展開長(zhǎng)度比凸模表面的展開長(zhǎng)度短，可是壓料面夾角比凸模表面夾角小，因此在拉深過程中的幾個(gè)瞬間位置因“多料”產(chǎn)生了起皺。所以在確定

32、壓料面形狀時(shí)，還要注意使<<1800。a) b)圖6.2.15 凸模對(duì)毛坯產(chǎn)生拉伸作用的條件 3.工藝孔和工藝切口在制件上壓出深度較大的局部突起或鼓包，有時(shí)靠從外部流入材料已很困難，繼續(xù)拉深將產(chǎn)生破裂。這時(shí)，可考慮采用沖工藝孔或工藝切口，以從變形區(qū)內(nèi)部得到材料補(bǔ)充。如圖6.1.3所示。 工藝孔或工藝切口的位置、大小和形狀，應(yīng)保證不因拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生徑向裂口，又不能因拉應(yīng)力過小而形成皺紋，缺陷不能波及覆蓋件表面。工藝孔或工藝切口必須設(shè)在拉應(yīng)力最大的拐角處，因此沖工藝孔或工藝切口的位置、大小、形狀和時(shí)間應(yīng)在調(diào)整拉深模時(shí)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。由于模具制造裝配困難，模具精度不易保證，沖切的碎渣影響

33、覆蓋件的表面質(zhì)量，應(yīng)盡量不用該方法。4.覆蓋件拉深件圖的繪制（1）拉深件圖的要求拉深件圖不同于產(chǎn)品圖,它是在產(chǎn)品圖的基礎(chǔ)上經(jīng)過工藝補(bǔ)充后適合于沖壓加工的工序圖,必須符合下列要求:按照拉深件的沖壓位置繪制,而不是像產(chǎn)品圖那樣按照零件在車身上的裝配位置來繪制。拉深件圖上不僅要標(biāo)注拉深件的輪廓尺寸、不同位置的深度等。而且要標(biāo)注拉深件在汽車坐標(biāo)系中的定位尺寸，拉深方向與坐標(biāo)系的關(guān)系，后面工序示意線及尺寸等。有時(shí)還標(biāo)注后面工序的沖壓方向，但不標(biāo)注拉深件外輪廓尺寸。當(dāng)拉深件的法蘭面為復(fù)雜曲面形狀時(shí)，還可以在法蘭面上標(biāo)注上凸、凹模和壓料圈型面按工藝模型仿制、配研的技術(shù)要求。(2)拉深件圖的畫法依據(jù)產(chǎn)品圖繪制

34、 對(duì)于不是很復(fù)雜的零件，可以依據(jù)產(chǎn)品圖確定沖壓方向，進(jìn)行工藝充，繪制出拉深件圖。依據(jù)實(shí)物繪制 對(duì)于結(jié)構(gòu)形狀很復(fù)雜零件，由于產(chǎn)品圖也不能將零件的每一個(gè)尺寸都表示出來，所以在繪制拉深件圖時(shí)，要依據(jù)零件實(shí)物或主模型確定沖壓方向及壓料面。然后進(jìn)行實(shí)際測(cè)繪，并借助于主圖板測(cè)量斷面尺寸，畫出拉件圖。計(jì)算機(jī)繪圖 在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品計(jì)時(shí)，可利用零件產(chǎn)品數(shù)據(jù)直接進(jìn)行拉深件圖的設(shè)計(jì)，但還需要用工藝模型和主圖板進(jìn)行驗(yàn)證，不符之處要進(jìn)行修正。圖6.2.16是一汽車零件的拉深件圖。圖中不僅給出了拉深件的形狀和尺寸，而且標(biāo)出了修邊線位置和翻邊位置。圖6.2.16? 某汽車零件的拉深件簡(jiǎn)圖 注：表示載重汽車覆蓋件在汽車上

35、的位置時(shí)，上下位置是以車架上翼面為基準(zhǔn)，上方為正,下方為負(fù)；前后位置以前輪軸線為基準(zhǔn)，前方為正，后方為負(fù)。因此，圖中標(biāo)出的1500線和800線分別表示該位置在前輪中心前1500和車架上翼面的上方800處。 6.2.3 拉深、修邊和翻邊工序間的關(guān)系 覆蓋件成形各工序間不是相互獨(dú)立而是相互關(guān)聯(lián)的，在確定覆蓋件沖壓方向和加工藝補(bǔ)充部分時(shí)，還要考慮修邊、翻邊時(shí)工序件的定位和各工序件的其它相互關(guān)系等問題。 拉深件在修邊工序中的定位有三種：（1）用拉深件的側(cè)壁形狀定位。該方法用于空間曲面變化較大的覆蓋件，由于一般凸模定位裝置高出送料線，操作不如凹模定位方便，所以盡量采用外表面?zhèn)缺诙ㄎ唬唬?）用拉深筋形狀定

36、位。該方法用于一般空間曲面變化較小的淺拉深件，優(yōu)點(diǎn)是方便、可靠和安全，缺點(diǎn)是由于考慮定位塊結(jié)構(gòu)尺寸、修邊凹模鑲塊強(qiáng)度、凸模對(duì)拉深毛坯的拉深條件、定位穩(wěn)定和可靠等因素增加了工藝補(bǔ)充部分的材料消耗；（3）用拉深時(shí)沖壓的工藝孔定位。該方法用于不能用前述兩種方法定位時(shí)的定位，優(yōu)點(diǎn)是定位準(zhǔn)確、可靠，缺點(diǎn)是操作時(shí)工藝孔不易套入定位銷，而且增加了拉深模的設(shè)計(jì)制造難度，應(yīng)盡量少用。工藝孔定位必須是兩個(gè)工藝孔，且孔距越遠(yuǎn)定位越可靠。工藝孔一般布置在工藝補(bǔ)充面上，并在后續(xù)工序中切掉。 修邊件在翻邊工序中的定位，一般用工序件的外形、側(cè)壁或覆蓋件本身的孔定位。 此外，還要考慮工件的進(jìn)出料的方向和方式、修邊廢料的排除、

37、各工序件在沖模中的位置等問題。6.3覆蓋件成形模具的典型結(jié)構(gòu)和主要零件的設(shè)計(jì)6.3.1覆蓋件拉深模 1.拉深模的典型結(jié)構(gòu) 覆蓋件拉深設(shè)備有單動(dòng)壓力機(jī)和雙動(dòng)壓力機(jī)，形狀復(fù)雜的覆蓋件必須采用雙動(dòng)壓力機(jī)拉深。根據(jù)設(shè)備不同，覆蓋件拉深模也可分為單動(dòng)壓力機(jī)上覆蓋件拉深模和雙動(dòng)壓力機(jī)上覆蓋件拉深模。圖6.3.1、圖6.3.2所示分別為單動(dòng)壓力機(jī)上和雙動(dòng)壓力機(jī)上覆蓋件拉深模的典型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6.3.1單動(dòng)壓力機(jī)上拉深模 圖6.3.2 雙動(dòng)壓力機(jī)上拉深模 1凹模；2壓邊圈；3調(diào)整墊 1壓邊圈；2導(dǎo)板；3凹模； 4氣頂桿；5導(dǎo)板；6凸模4凸模；5固定座 單動(dòng)壓力機(jī)上覆蓋件拉深模的凸模6安裝在下工作臺(tái)面上，凹

38、模1固定在壓力機(jī)的滑塊上，為倒裝結(jié)構(gòu)。壓邊圈2由氣頂桿4和調(diào)整墊3所支承，氣墊壓緊力只能整體調(diào)整，壓緊力在拉深過程中基本不變，壓緊力較小。 雙動(dòng)壓力機(jī)上覆蓋件拉深模的凸模4固定在與內(nèi)滑塊相連接的固定座5上，凹模3安裝在工作臺(tái)面上，為正裝結(jié)構(gòu)。壓邊圈1安裝在外滑塊上，可通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)外滑塊四角的高度使外滑塊成傾斜狀來調(diào)節(jié)拉深模壓料面上各部位的壓緊力，壓緊力大。 覆蓋件拉深模的凸模和壓料圈之間、凹模和壓邊圈之間設(shè)有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，如圖6.3.1的導(dǎo)板5和圖6.3.2的導(dǎo)板2。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)采用各種結(jié)構(gòu)形式的導(dǎo)板或?qū)K，由于一般拉深模對(duì)精度要求不太高，可不用導(dǎo)柱，若在拉深的同時(shí)還要進(jìn)行沖孔等工作，則最好導(dǎo)塊與

39、導(dǎo)柱并用。 2.拉深模主要零件的設(shè)計(jì) （1）拉深模結(jié)構(gòu)尺寸 表6.3.1是拉深模壁厚尺寸。由于覆蓋件拉深模形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸一般都較大，所以凸模、凹模、壓邊圈和固定座等主要零件都采用帶加強(qiáng)肋的空心鑄件結(jié)構(gòu)，材料一般合金鑄鐵、球墨鑄鐵和高強(qiáng)度的灰鑄鐵（HT250、HT300）。表6.3.1 拉深模壁厚尺寸  模具大小 ABCDEFG中、小型 40503545304035453545303530大型 75120608050654565506540503040（2）凸模設(shè)計(jì) 除工藝補(bǔ)充、翻邊面的展開等特殊工藝要求部分外，凸模的外輪廓就是拉深件的內(nèi)輪廓，其輪廓尺寸和深度即為產(chǎn)品圖尺寸。凸模工

40、作表面和輪廓部位處的模壁厚比其它部位的壁厚要大一些，一般為7090（參見圖6.3.1和圖6.3.2）。為了保證凸模的外輪廓尺寸，在凸模上沿壓料面有一段4080的直壁必須加工（參見圖6.3.3）。為了減少輪廓面的加工量，直壁向上用45°斜面過渡，縮小距離為1540。圖6.3.3凸模外輪廓 （3）凹模設(shè)計(jì)拉深毛坯是通過凹模圓角逐步進(jìn)入凹模型腔，直至拉深成凸模的形狀。拉深件上的裝飾棱線、裝飾筋條、裝飾凹坑、加強(qiáng)筋、裝配用凸包、裝配用凹坑以及反拉深等一般都是在拉深模上一次成形完成的。因此，凹模結(jié)構(gòu)除了凹模壓料面和凹模圓角外，在凹模里設(shè)置的成形上述結(jié)構(gòu)的凸?；虬寄Ｒ矊儆诎寄＝Y(jié)構(gòu)的一部分。凹模結(jié)

41、構(gòu)可分為閉口式凹模結(jié)構(gòu)和通口式凹模結(jié)構(gòu)。閉口式凹模結(jié)構(gòu)的凹模底部是封閉的，在拉深模中，絕大多數(shù)是閉口式凹模結(jié)構(gòu)。如圖6.3.4所示為微型汽車后圍拉深模，該模具采用的是閉口式凹模結(jié)構(gòu)，在凹模的型腔上直接加工出成形的凸、凹槽部分。1、7-起重棒；2-定位塊；3、11-通氣孔；4-凸模；5-導(dǎo)板；6-壓邊圈； 8-凹模；9-頂件裝置；10-定位鍵；12-到位標(biāo)記；13-耐磨板；14-限位板 圖6.3.4 采用閉口式凹模結(jié)構(gòu)的微型汽車后圍拉深模 圖6.3.5是汽車門里板拉深模。模具的凹模底部是通的，通孔下面加模座，反成形凸模緊固在模座上。這種凹模底部是通的凹模結(jié)構(gòu)稱為通口式凹模結(jié)構(gòu)。通口式凹模結(jié)構(gòu)一般

42、用于拉深件形狀較復(fù)雜、坑包較多、棱線要求清晰的拉深模。凹模中的頂出器的外輪廓形狀是制件形狀的一部分，且形狀比較復(fù)雜。1、7-耐磨板；2-凹模；3-壓邊圈；4-固定板；5-凸模；6-通氣孔；8-下底板； 9-拉深筋；10-反成形凸模鑲塊；11-反成形凹模鑲塊；12-頂出器 圖6.3.5 采用通口式凹模結(jié)構(gòu)的汽車門里板拉深模 （4）拉深筋設(shè)計(jì) 拉深筋的作用是增大全部或局部材料的變形阻力，以控制材料的流動(dòng)，提高制件的剛性。同時(shí)利用拉深筋控制變形區(qū)毛坯的變形的大小和變形的分布，控制破裂、起皺、面畸變等質(zhì)量問題。在很多情況下，拉深筋設(shè)計(jì)是否合理，影響沖壓成形的成敗。如圖6.3.6所示，設(shè)置在壓料面上的筋

43、狀結(jié)構(gòu)就是拉深筋。拉深筋設(shè)置在壓料面上，通過不同數(shù)量、不同位置、不同的結(jié)構(gòu)尺寸以及拉深筋與槽之間松緊的改變，以調(diào)節(jié)壓料面上各部位的阻力，控制材料流入，提高制件的剛度，防止拉深時(shí)起皺和開裂。拉深筋可設(shè)置在壓料圈壓料面上，也可以設(shè)置在凹模壓料面上，兩者對(duì)拉深的作用效果是一樣的。因在壓力機(jī)上調(diào)整沖模時(shí)，一般是不打磨拉深筋的，所以拉深筋一般裝在壓邊圈的壓料面上，而拉深筋槽設(shè)置在凹模壓料面上，以便于研配和打磨。當(dāng)壓料面就是覆蓋件本身的凸緣時(shí)，若設(shè)置有凹槽的壓料面維修容易，則拉深筋可設(shè)置在壓邊圈壓料面上，否則拉深筋應(yīng)設(shè)置在凹模壓料面上以減少凹模壓料面的損耗。 圖6.3.6 拉深筋示意圖a)環(huán)形件整圈拉深筋

44、；b)進(jìn)料阻力小的部位設(shè)計(jì)的拉深筋；c)進(jìn)料少的部位設(shè)置拉深筋 拉深筋在壓料面上的布置，應(yīng)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。假如在拉深件的周邊各位置上徑向拉應(yīng)力的差別很大，則在徑向拉應(yīng)力小的部位上應(yīng)設(shè)置兩排或三排拉深筋。拉深不對(duì)稱零件，由于在拉深過程中變形小因而需要拉應(yīng)力也較小的部分毛坯，在拉深過程中比變形大因而需要較大拉應(yīng)力的部分毛坯更容易變形，造成不均勻單向進(jìn)料的拉偏現(xiàn)象，可以在容易拉入凹模的部位上設(shè)置拉深筋，以平衡各部位

45、的徑向拉應(yīng)力。 拉深筋有圓形、半圓形和方形三種結(jié)構(gòu)，圖6.3.7。對(duì)某些深度較淺、曲率較小的比較平坦的覆蓋件，由于變形所需的徑向拉應(yīng)力的數(shù)值不大，工件在出模后回彈變形大，或者根本不能緊密地貼模，這時(shí)要采用拉深檻才能保證拉深件的質(zhì)量要求。拉深檻也可以說是拉深筋的一種，能增加比拉深筋更強(qiáng)的進(jìn)料阻力。拉深檻的剖面呈梯形，類似門檻，設(shè)置在凹模入口，有關(guān)拉深筋、拉深檻的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料。 a)圓形；b)半圓形；c)方形；d)雙筋結(jié)構(gòu)；e)縱向剖面圖 圖6.3.7 拉深筋結(jié)構(gòu)圖 （5）覆蓋件拉深模具的導(dǎo)向根據(jù)工藝方法的不同,模具對(duì)導(dǎo)向精度和導(dǎo)向剛度的要求也不同,模具的導(dǎo)向形式也不同。汽車覆蓋

46、件沖壓模具中，常用的導(dǎo)向元件有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向、導(dǎo)板導(dǎo)向、導(dǎo)塊導(dǎo)向及背靠塊導(dǎo)向等四種基本形式。使用雙動(dòng)沖床的拉深模具可利用這些基本元件，采用凸模與壓邊圈導(dǎo)向、凹模與壓邊圈導(dǎo)向、壓邊圈與凸模、壓邊圈都導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式。導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向?qū)е鶎?dǎo)套導(dǎo)向不能承受較大的側(cè)向力,常用于中小型模具的導(dǎo)向。導(dǎo)向塊導(dǎo)向?qū)K導(dǎo)向與導(dǎo)板導(dǎo)向的使用方式相同。導(dǎo)塊設(shè)置在模具對(duì)稱中心線上時(shí),導(dǎo)塊應(yīng)為三面導(dǎo)向;如設(shè)置在模具的轉(zhuǎn)角部位時(shí),導(dǎo)塊應(yīng)為兩面導(dǎo)向。導(dǎo)塊導(dǎo)向常用于單動(dòng)沖床使用的拉深模具結(jié)構(gòu)。導(dǎo)塊進(jìn)行導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，比導(dǎo)板導(dǎo)向剛性好，可以承受一定的側(cè)向力。根據(jù)側(cè)向力的大小和模具的大小,可以使用2個(gè)或4個(gè)導(dǎo)塊。導(dǎo)塊模適用于平面尺

47、寸大深度小的拉深件及中大批量生產(chǎn)（圖6.3.8、圖6.3.9）。 圖6.3.8導(dǎo)向塊導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1-凹模；2-卸料板；3-凸模；4、8-限位塊；5-壓邊圈； 6-下模座；7-導(dǎo)塊；9-定位銷；10-氣孔 圖6.3.9導(dǎo)塊導(dǎo)向模具導(dǎo)板導(dǎo)向?qū)О鍖?dǎo)向常用于覆蓋件拉深、彎曲、翻邊等成形模具。其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，常安裝在凸模、凹模、壓邊圈上，應(yīng)用比較廣泛。凸模和壓邊圈之間的導(dǎo)向。一般布置48對(duì)導(dǎo)板導(dǎo)向，如圖6.3.10所示。導(dǎo)板應(yīng)布置在凸模外輪廓直線部分或曲線最平滑的部位，并且與中心線平行。圖6.3.11 a)為凸模導(dǎo)板結(jié)構(gòu)，b)為壓邊圈導(dǎo)板結(jié)構(gòu)。 a) b)圖6.3.10導(dǎo)板導(dǎo)向布置圖6.3.11凸模

48、和壓邊圈之間的導(dǎo)向 a) 凸模導(dǎo)板結(jié)構(gòu)；b)壓邊圈導(dǎo)板結(jié)構(gòu)凹模和壓邊圈之間的導(dǎo)向（圖6.3.12）。這種導(dǎo)向方式稱為外導(dǎo)向，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是凸臺(tái)與凹槽的配合。其作用與一般沖模導(dǎo)柱與導(dǎo)套相似，但間隙較大，一般為0.3。凸臺(tái)和凹槽上安裝導(dǎo)板有利于調(diào)整間隙，導(dǎo)向面可考慮一邊裝導(dǎo)板，另一邊精加工，磨損后可在導(dǎo)板后加墊片調(diào)整。 圖6.3.12凹模和壓邊圈之間的導(dǎo)向 圖6.3.13導(dǎo)板結(jié)構(gòu)尺寸 a) 凸臺(tái)在凹模上；b)凸臺(tái)在壓邊圈上 導(dǎo)板材料為T8A或T10A，其淬火硬度為5256HRC，為使導(dǎo)板能容易的進(jìn)入導(dǎo)向面，其一端制成30°，導(dǎo)板可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用（圖6.3.13）。（6）拉深模具的排氣拉深時(shí)

49、凹模中的空氣若不排出，拉深時(shí)被壓縮的氣體將產(chǎn)生很大的壓力，把坯料壓入凹模空隙處產(chǎn)生多余的變形，而形成廢品。同時(shí)凸模和制件間的空氣也應(yīng)排出，否則制件可能被凸模貼緊帶出，導(dǎo)致變形。因此，凸模和凹模都應(yīng)該設(shè)置適當(dāng)?shù)呐艢饪?。排氣孔位置以不破壞拉深件表面為宜?？讖揭话銥?020，凸模表面的必須要鉆排氣孔時(shí)其直徑不能小于6，并應(yīng)均勻分布。上模排氣設(shè)置時(shí)要加出氣管或加蓋板以防止雜質(zhì)落入，如圖6.3.14。圖6.3.14排氣孔的設(shè)置 （7）拉深模具的限位與起吊裝置 限位裝置 拉深模具的限位有合模限位塊、存放限位塊、壓料圈限位螺釘。合模限位塊是安裝在壓料圈的四個(gè)角上，試模時(shí)使壓料圈周圍保持均勻的合模間隙，從而保

50、證均勻的壓料力。存放限位塊用于模具不工作時(shí)，為使彈性元件不失去彈力設(shè)置的零件，其厚度要保證彈簧不受壓縮而處于自由狀態(tài)。 起吊裝置 起吊裝置在模具加工、組裝、搬運(yùn)和修模等情況下使用，是保證模具安全的重要零件，設(shè)計(jì)時(shí)必須特別慎重。 6.3.2覆蓋件修邊模 覆蓋件修邊模就是特殊的沖裁模，與一般沖孔、落料模的主要區(qū)別是：所要修邊的沖壓件形狀復(fù)雜，模具分離刃口所在的位置可能是任意的空間曲面；沖壓件通常存在不同程度的彈性變形；分離過程通常存在較大的側(cè)向壓力等。因此，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，在工藝上和模具結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮沖壓方向、制件定位、模具導(dǎo)正、廢料的排除、工件的取出、側(cè)向力的平衡等問題。1.修邊模具的結(jié)構(gòu) （1）

51、修邊模具的分類 覆蓋件修邊?？煞譃榇怪毙捱吥＃▓D6.3.15）、水平修邊模和傾斜修邊模（6.3.16）。垂直修邊模的修邊方向與壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)方向一致，由于模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是最常用的形式，修邊時(shí)應(yīng)盡量為垂直修邊創(chuàng)造條件。水平修邊模和傾斜修邊模有一套將壓力機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)變成工作鑲塊沿修邊方向運(yùn)動(dòng)的斜楔機(jī)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 圖6.3.15垂直修邊模6.3.16水平修邊模和傾斜修邊模 1-下模；2-凸模鑲塊；3-上模； 1、15-復(fù)位彈簧；2-下模；3-、16滑塊；4、17-修邊凹模； 4-凹模鑲塊；5-卸件器 5、12-斜楔；6、13凸模鑲塊；7-上模；8-卸件器； 10-螺釘；9-彈簧；11、1

52、4防磨板；18-背靠快 （2）典型的修邊模具 圖 6.3.17是汽車后門柱外板垂直修邊沖孔模。模具的修邊凹模6安裝在上模座上，凸模12安裝在下模座上。廢料刀組13順向布置于修邊刃口周圈，用于沿修邊線剪斷拉深件的廢邊。卸料板4安裝于上模腔內(nèi)，在導(dǎo)板5的作用下，沿導(dǎo)向面往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)沖床在上止點(diǎn)時(shí)將制件放入凹模，制件依靠周邊廢料刀及型面定位。機(jī)床上滑塊下行，卸料板4首先將制件壓貼在凸模上，彈簧3被壓縮。當(dāng)將卸料板壓入凹模時(shí)，凸、凹模刃口進(jìn)行修邊、沖孔，上模座1與安放于下模座9上的限位器接觸時(shí)，機(jī)床滑塊正到下止點(diǎn)，此時(shí)廢料被完全切斷并滑落到工作臺(tái)上?；瑝K回程，氣缸11通過頂出器10將制件從凸模中托起，

53、取出制件，在滑塊到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)頂出器回位，則完成整個(gè)制件的修邊、沖孔過程。該模具采用的是垂直修邊結(jié)構(gòu)，模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是凸模和凹模鑲塊設(shè)計(jì)和廢料刀設(shè)計(jì)。圖 6.3.17汽車后門柱外板垂直修邊沖孔模 1-上模座； 2-卸料螺釘； 3-彈簧； 4-卸料板； 5-導(dǎo)板； 6-凹模鑲塊組； 7-導(dǎo)柱； 8-導(dǎo)套； 9-下模座； 10-頂出器； 11-頂出氣缸； 12-凸模鑲塊組； 13-廢料刀組； 14-限位器 2.修邊凸模與凹模鑲件 覆蓋件多為三維曲面,修邊輪廓形狀復(fù)雜,并且尺寸大,為了便于制造、維修與調(diào)整,并滿足沖裁工藝要求，修邊凸模和凹模刃口結(jié)構(gòu)形式有兩種：一是采用堆焊形式，即在主模體或模板上堆焊修

54、出刃口，二是采用凸模、凹模鑲件拼合而成。當(dāng)采用拼合結(jié)構(gòu)時(shí)，鑲件必須進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)。按修邊制件圖繪制凸模和凹模鑲件圖時(shí),不標(biāo)注整體尺寸。在凸模鑲件圖上注明“按修邊樣板加工”;在凹模鑲件圖上,則注明“按凸模鑲件配制,考慮沖裁間隙”。（1）鑲件分塊的原則小圓弧部分單獨(dú)作為一塊,接合面距切點(diǎn)510mm。大圓弧、長(zhǎng)直線可以分成幾塊，接合面與刃口垂直,并且不宜過長(zhǎng)，一般取1215mm.；凸模上和凹模上的接合面應(yīng)錯(cuò)開510 mm,以免產(chǎn)生毛剌；易磨損比較薄弱的局部刃口，應(yīng)單獨(dú)做成一塊，以便于更換； 凸模的局部鑲塊用于轉(zhuǎn)角、易磨損和易損壞的部位，凹模的局部鑲塊裝在轉(zhuǎn)角和修邊線帶有突出和凹槽的地方。各鑲塊在模座組

55、裝好后，再進(jìn)行仿形加工，以保證修邊形狀和刃口間隙的配做要求。（2）鑲件固定與定位圖6.3.18所示為修邊鑲件的一般結(jié)構(gòu)，鑲件間的拼合面不能太大。修邊鑲件的長(zhǎng)度一般取150300，鑲件太長(zhǎng)則加工和熱處理不方便.太短則螺釘和柱銷不好布置。圖b)是修邊鑲件斷面結(jié)構(gòu)尺寸。為保證鑲件的穩(wěn)定性,鑲件高度H與寬度B應(yīng)有一定的比例，一般取B=(1.21.5)H。當(dāng)作用于刃口鑲塊上的剪切力和水平推力較大時(shí)，將使鑲件沿受力方向產(chǎn)生位移和顛覆力矩，所以鑲件的固定必須穩(wěn)固，以平衡側(cè)向力。圖 6.3.19所示是兩種常用的鑲件固定形式的示意圖。圖 a適用于覆蓋件材料厚度小于1.2 或沖裁刃口高度差變化小的鑲塊；圖 b適用

56、于覆蓋件材料厚度大于1.2 或沖裁刃口高度差變化大的鑲件，該結(jié)構(gòu)能承受較大的側(cè)向力，裝配方便，被廣泛采用。 圖6.3.18修邊鑲件結(jié)構(gòu)及刃口拼合面 圖 6.3.19 鑲件的固定形式 經(jīng)常使用的鑲件材料為T10A工具鋼，熱處理硬度5862HRC。因鑲件是整體加熱淬火，變形大，因此鑲件需留有淬火后的精加工余量。3. 廢料刀設(shè)計(jì) 覆蓋件的廢料外形尺寸大，修邊線形狀復(fù)雜，不可能采用一般卸料圈卸料，需要先將廢料切斷后卸料才方便和安全。有些零件在修邊時(shí)不能用制件本身形狀定位的零件，則可用廢料刀定位。所以廢料刀設(shè)計(jì)也是修邊模設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。 （1）廢料刀的結(jié)構(gòu)廢料刀也是修邊鑲件的組成部分，鑲件式廢料刀是

57、利用修邊凹模鑲件的接合面作為一個(gè)廢料刀刃口，相應(yīng)地在修邊凸模鑲塊外面安裝廢料刀作為另一個(gè)廢料刀刃口 ,如圖6.3.20、6.3.21所示。 1-上模凹模；2-卸料板；3-下模圖模； 1-凸模；2-廢料刀 4-凹模廢料刀；5-凸模廢料刀6.3.21 丁字形廢料刀 圖 6.3.20 弧形廢料刀圖     （2）廢料刀的布置 為了使廢料容易落料下，廢料刀的刃口開口角通常取10°，且應(yīng)順向布置，如圖6.3.22所示。 1-廢料刀；2-凸模圖6.3.22廢料刀順向布置圖 6.3.23 廢料刀相對(duì)布置 為了使廢料容易落下，廢料刀的垂直壁應(yīng)盡量避免相對(duì)布置。當(dāng)不得不相對(duì)布置時(shí)，可改變?nèi)锌诮嵌龋鐖D 6.3.23所示。另外修邊線上有凸起