第3章 拉深模设计

1、第3章拉深模设计 第3章拉深模设计 (1) 结构尺寸大除汽车覆盖件本身就比较大以外，覆盖件冲 模的制件定位，模具的安装结构，上下模的导向，模具的起吊、 翻转和运输装置等要求都要增大冲模的结构尺寸。 (2) 基础件为框架结构为减轻模具的质量和提高制造工艺性， 一般都将其设计成由两块板状构件构成水平的两层，中间用立 筋连接成的框架结构。 (3) 标准化程度低一般冲模设计的标准化程度和标准件选用 量要比覆盖件冲模的大得多。 (4)模具材料质量要求相对低对于寿命为40万次以下的覆盖件 拉延模的工作零件(凸模、凹模、压边圈)材料，一般使用强度 高一点的铸铁就可以；而一般冲模的工作零件多为工具钢。 第3章

2、拉深模设计 3.1拉深模的设计要点 3.2拉深模的典型结构 3.3拉深模工作零件的结构 3.4拉深模的导向零件 3.5拉深模的压边零件 3.6拉深模的出件和退件装置 3.7拉深模的限位装置及起吊装夹装置 3.8拉深模的排气孔 3.1拉深模的设计要点 图3-1小批量用模具的示意图 3.1.1小批量生产模具的设计要点 3.1拉深模的设计要点 小批量生产模具的图3 1设计要点是： 1)尽量减小模具闭合高度，在设备上使用时，高度不足可采用标 准垫板。 2)对于上、下模的导向，侧压力小时设置导柱、导套；导向部件 若采用导块结构，可设置单个可换防磨板。 3)制件的取出不采用自动装置。 4)坯料采用简单的定

3、位销或挡块定位。 3.1.2中批量生产模具的设计要点 中批量生产模具的(图3 2)设计要点是： 3.1拉深模的设计要点 图3-2中批量用模具的示意图 1)上、下模的导向采用导板结构，使用单个防磨板。 3.1拉深模的设计要点 2)坯料用手工放入。 3)制件用手工取出。 4)制件采用气缸顶起。 5)坯件的定位：后面用可升降的定位板，侧面用定位销或定位板， 必要时可安装前定位板。 3.1.3大批量生产模具的设计要点 大批量生产模具的(图3 3)设计要点是： 图3-3大批量用模具的示意图 3.1拉深模的设计要点 1)上、下模的导向和凸模、压边圈的导向采用双面防磨板。 2)坯件的放入使用薄板送料器。 3

4、)坯件的定位采用后定位板、板、板式导正器和前定位板。 4)制件的取出使用机械手。 5)制件的顶起使用气缸，采用连杆或顶起(杠杆式)结构。 6)模具材料选用火焰淬火的合金铸铁。 7)各滑动部分要加润滑油，采用动加油或分油器集中加油。 3.2拉深模的典型结构 3.2.1单动拉深模 一些中小型覆盖件拉深时，所需要的压边力也相对小，常采用单 动拉深模。 1.单动拉深模的工作原理 汽车覆盖件单动拉深模的工作原理与一般冲压件拉深模的工作原 理大体上是相同的。其工作过程为： 1)将毛坯放在模具压料面上，并准确定位。 2)压力机上滑块下行带动上模下行。 3)上模和下模的压边部分首先与毛坯接触，将毛坯压住，使压

5、边 部分毛坯受到的变形阻力增大。 4)上模继续下行，开始拉深成形过程。 5)在拉深成形的后期成形内部的局部形状。 3.2拉深模的典型结构 6)压力机上滑块到达下死点时，拉深成形过程结束。 7)压力机上滑块回程，带动上模上行。 8)顶出装置将拉深件顶出，取出拉深件。 2.单动拉深模的典型结构 汽车覆盖件拉深成形所采用的单动拉深模与一般冲压件所用的拉 深模相比，主要是上、下模的导向方式有较大区别。常见的典型 结构有导板导向拉深模、导块导向拉深模、箱式背靠块压边圈导 向拉深模、箱式背靠块上下模导向拉深模等。 3.2.2双动拉深模 1.双动压力机拉深成形的优点 在拉深成形形状复杂的大型汽车覆盖件时，一

6、般采用双动压力机， 其原因主要有： 3.2拉深模的典型结构 图3-4导板导向拉深模 3.2拉深模的典型结构 图3-5导块导向拉深模 3.2拉深模的典型结构 图3-6箱式背靠块压边圈导向拉深模(单动) 1凹模2凸模3压边圈4限程销5箱式背靠块 6防磨板7叉车起落架叉孔8定位销 3.2拉深模的典型结构 图3-7箱式背靠块上下模导向拉深模 1凹模2、11压边圈3凸模4气孔5、9、13防磨板(背靠块部)6、12防磨 板(压边圈部) 7安全垫安装座8背靠块10模具安装用定位键槽14安全保护板 3.2拉深模的典型结构 (1)压边力大单动压力机的压边力较小，一般有气垫的单动压力 机，压边力等于压力机压力的2

7、025；而双动压力机的外滑 块的压边力为内滑块压力的6570，这对需要很大的压边力 的覆盖件拉深成形来说是非常重要的。 (2)压边力稳定单动拉深模的压边不是刚性的，对三维曲面的压 料面来说，在开始预弯成压料面形状时，由于压料面形状的不对 称会导致压边圈偏斜，严重时失掉压边作用；而双动压力机则是 由外滑块提供压边力，拉深模的压边圈也是刚性的，可以产生较 稳定的压边力，因而可以避免单动拉深模压边不稳定的缺陷。 3.2拉深模的典型结构 (3)压边力的分布可调节单动压力机的压边力只能整个调节；而 双动压力机的外滑块的压边力可通过调节螺母(或压边圈上的液压 缸压力)来调节外滑块四个角的高低，使外滑块呈略

8、微倾斜状态， 以达到调节拉深模压料面上各部位压边力的目的，从而控制压料 面上材料的流动。 (4)行程大双动压力机比单动压力机的行程大，可拉深深度更大 的深拉深件。 2.双动拉深模的工作原理 图3-8双动拉深模示意图 1压边圈2凸模3凸 模固定座4凹模 3.2拉深模的典型结构 1)将毛坯放在凹模压料面上，并准确定位。 2)压力机外滑块首先向下运动至下死点，通过压边圈将毛坯压紧 在凹模4的压料面并在整个拉深成形过程中保持压边。 3)在压力机外滑块压住毛坯的同时，内滑块已带动凸模向下运动。 4)内滑块带动凸模继续向下运动，并在压边圈压住毛坯一个时间 间隔后与毛坯接触开始拉深成形过程。 5)内滑块到达

9、下死点，将毛坯拉深成凸模2的形状，拉深成形过程 结束。 6)压力机内滑块先带动凸模上行，而外滑块不动，使压边圈停留 瞬间，将拉深件由凸模上退下。 7)外滑块开始回程，完成压边作用。 3.2拉深模的典型结构 8)由凹模内的下顶出装置将拉深件顶出。 3.双动拉深模的典型结构 根据导向方式的不同，双动拉深模主要有凸模与压边圈导向的双 动拉深模、凹模与压边圈导向的双动拉深模、凸模与压边圈和凹 模都导向的双动拉深模等。 图3-9凸模和压边圈导向的双动拉深模 1凸模固定板2压边圈3防磨板 4凸模5凹模6隐式定位器 7毛坯导向装置8送料用辊式滑槽 9前定位装置10提升器 3.2拉深模的典型结构 图3-10凹

10、模与压边圈导向的双动拉深模 1凸模固定板2凸模3压边圈4侧定位装置5背靠块6限程块 7凹模8排油孔9气孔10防磨板(背靠块部)11顶件板 3.3拉深模工作零件的结构 3.3.1凸、凹模的结构 1.凸模结构 汽车覆盖件单动拉深模的凸模结构与一般拉深模的凸模结构差不 多，也是固定在模板上，模板再与上滑块或工作台联接。 2.凹模结构 由于覆盖件上的装饰棱线、装饰筋条、装饰凹坑、加强筋、装配 凸包、凹坑等，一般都是在拉深模上一次成形，覆盖件的反成形 形状也是在拉深模上成形，因此凹模结构除凹模压料面和凹模圆 角外，在凹模里还装有局部形状成形用的凸模或凹模，它们也属 于凹模结构的一部分。 3.3拉深模工作

11、零件的结构 图3-11无活动顶出器的 闭口式凹模的一般结构 3.3拉深模工作零件的结构 (1) 闭口式凹模结构这种凹模内腔底部不开通，常用于拉深形状 不太复杂的覆盖件。 图3-12带活动顶出器 的闭口式凹模结构 1凹模2压边圈3顶出器4凸模 3.3拉深模工作零件的结构 (2)通口式凹模结构这种凹模内腔是贯通的，其优越性表现在便 于制造。 图3-13带有凹模芯的通口式凹模结构 3.3拉深模工作零件的结构 3.3.2凸、凹模及压边圈的结构尺寸 拉深模的凸模、凹模、压边圈和固定座都采用铸件，要求既要减 轻质量又要有足够的强度和刚度。因此，铸件上非重要部分应为 空心形状，在影响强度和刚度的部位应设加强

12、筋。图3 14所示是 双动拉深模的结构尺寸图。为减少凸模轮廓面的加工量，轮廓面 上部应有15mm毛坯面。压边圈内轮廓上部为减少加工量，也应留 有向外15mm的毛坯面。凹模和压边圈上的压料面一般应保证75 100mm。压料面宽度K值按拉深前毛坯的宽度再加大4080mm确 定，其值一般为130240mm。 3.3拉深模工作零件的结构 图3-14拉深模结构尺寸参数 3.3拉深模工作零件的结构 表3-1拉深模壁厚尺寸 3.3拉深模工作零件的结构 图3-15双动压力机上安装冲模所用垫板示意图 3.4拉深模的导向零件 表3-2大中型模具导向形式 3.4.1单动拉深模的导向 单动拉深模中经常采用的导向方式主

13、要是导柱、导套导向，导板 导向，导块导向，背靠块导向四种。 1.导柱、导套导向 导柱、导套导向不能承受较大的侧向力，常用于中小型模具的导 向。 3.4拉深模的导向零件 2.导板导向 导板导向常用于中型件的拉深、弯曲、翻边等成形模具的上、下 模导向。导板材料通常为T8A，淬火硬度为5256HRC。中型单 动拉深模导向所用的导板形式如图3 16所示。 图3-16导板形式及导板结构 1凹模2压边圈3导板 3.导块导向 3.4拉深模的导向零件 导块导向与导板导向的使用方式相同。当导块设置在模具对称中 心线上时，导块应为三面导向(图3 17a)。如设置在模具的转角部 位时，导块应为两面导向(图3 17b

14、)。导块结构形式如图3 17c所 示。 图3-17导块设置方式及导块结构 1下模座2压边圈3导块 4.背靠块导向 3.4拉深模的导向零件 背靠块导向主要用于大型模具的导向。对于大型单动拉深模，凸、 凹模的合模精度要求不太高，只用背靠块进行导向。而对大型复 合模之类的模具，凸、凹模的合模精度要求比较高，模具的导向 可采取背靠块与导柱并用的导向形式。 (1)背靠块的数量与平面布置一般情况下，根据模具的平面尺寸 决定所采用的背靠块数量，如果采用导柱时，还要确定其数量及 布置。 1)模具宽度尺寸(前后方向)小于600mm时，采用两个箱式背靠块。 图3-18背靠块的平向布置 a)小型模具b)中型模具c)

15、大型模具 3.4拉深模的导向零件 2)模具宽度尺寸为6001000mm时，采用两个箱式背靠块。 3)模具宽度尺寸大于1000mm时，采用四个箱式背靠块。 (2)背靠块的结构背靠块有箱式背靠块和角式背靠块两种。 图3-19箱式背靠块与导柱并用的结构 3.4拉深模的导向零件 图3-20角式背靠块与导柱并用的结构 1防磨板2角式背靠块3导柱 3.4拉深模的导向零件 图3-21防磨板 1防磨板2窥视孔 3.4拉深模的导向零件 3.4.2双动拉深模的导向 双动拉深模的导向主要有凸模与压边圈导向、凹模与压边圈导向、 压边圈与凸模和凹模都导向等方式。 1.凸模与压边圈导向 凸模与压边圈导向的双动拉深模中，凹

16、模与压边圈之间没有导向， 所以这种模具仅适用于断面形状比较平坦的浅拉深件。 (1)防磨板的宽度导向面应选在被导向滑动零件轮廓的直线或最 平滑的部位，一般取48处，且前后左右对称分布。 图3-22防磨板形式与安装方式 a)防磨板b)防磨板装在压边圈上c)防磨板装在凸模上 3.4拉深模的导向零件 (2)防磨板的长度防磨板的长度只能长，不能短。 表3-3最小预先导向量(单位：mm) (3)防磨板材料防磨板材料一般用优质工具钢如T8A，其硬度为5 256HRC。 2.凹模与压边圈导向 凹模与压边圈导向的双动拉深模多用于拉深断面形状复杂、模具 型面极易产生侧向力的情况。 3.压边圈与凸模、凹模都导向 凸

17、模与压边圈、压边圈与凹模之间都设有导向的双动拉深模，导 向精度高，目前国内普遍采用这种双动拉深模。 3.5拉深模的压边零件 3.5.1单动拉深模的压边 单动拉深模所采用的压边方式主要有弹簧或橡皮压边形式和气垫 或液压垫压边形式两种。 1.弹簧或橡皮压边 3.5拉深模的压边零件 弹簧和橡皮的弹性曲线都是直线，其弹力随压下行程的增大而增 大，因而在用弹簧或橡皮进行压边时，压边力是随拉深行程而变 化的。随着凸(凹)模行程向下，压边力也逐渐增大。但从冲压过程 对压边力的要求来看，冲压开始时，法兰上的毛坯面积大，需要 较大的压边力防止起皱；随着冲压过程的进行，法兰上的毛坯面 积逐渐减小，所需的防止起皱的

18、压边力也较小。因此，利用弹簧 或橡皮作压边产生的压边力的变化规律与冲压工艺要求正好相反， 压边防皱的效果不好。因此，弹簧或橡皮压边一般只用于形状简 单的浅拉深件。 2.气垫或液压垫压边 3.5拉深模的压边零件 气垫、液压垫的动力来源是气缸或液压缸的压力，通过托杆作用 于压边圈上。当所使用的压缩空气的气压或液压的压力比较稳定 时，压边力的大小基本上可以保持不变，并可以在拉深加工生产 前根据冲压工艺对压边力的要求调节压缩空气或液压缸压力的大 小。图3 23b所示是这种压边方式的单动拉深冲模示意图。 图3-23单动拉深模压边形式 a)弹簧压边形式b)气垫压边形式 1凹模2压边圈3凸模4弹簧5托杆6拉

19、深制件 3.5拉深模的压边零件 3.5.2双动拉深模的压边 双动拉深模的压边是刚性的，它的动力来源是压力机外滑块，因 而其压边力稳定可靠。在进行形状复杂的汽车覆盖件拉深模调试 时，可以针对试冲出现的问题，通过调节外滑块的调节螺母(有的 压力机是通过调节外滑块的压力缸压力)方便地调节压料面上不同 部位的压边力的大小，以适合拉深成形中毛坯变形和流动的需要。 3.6拉深模的出件和退件装置 3.6.1出件装置 图3-24顶件器结构示意图 1凹模2顶件器3压料板 螺钉5拉深件6压簧7筒 3.6拉深模的出件和退件装置 1.顶件器 顶件器结构如图3 24所示。一套拉深模上的顶件器一般为35个， 相互间距离应尽量大。顶起拉深件时要平稳且不产生移位。顶件 器顶面和工件形状一致，最好设在平整型面处，拉深时顶件器处 的材料不产生流动，或流动甚小。如图3 23所示，筒7可从下方 螺纹旋入。 2.爪式出件器 爪式出件器(图3 25)用在对称拉深件的拉深模上，装在左右件对 合的工艺补充位置。 3.6拉深模的出