覆盖件汽车车门内板的成形

1、 江苏大学学士学位论文 第一章 绪论1.1 汽汽车覆盖盖件的特特点1.1.11 汽车车覆盖件件的结构构特点汽车覆盖件件(简称称覆盖件件)是指指覆盖发发动机、底底盘,构构成驾驶驶室和车车身的薄薄钢板的的异型体体的表面面零件和和内部零零件而言言。按功能和部部位分类类，覆盖盖件可分分为外部部覆盖件件、内部部覆盖件件和骨架架类覆盖盖件三类类。外部部覆盖件件和骨架架类覆盖盖件的外外观质量量有特殊殊要求，内内部覆盖盖件的形形状往往往更复杂杂。同一一般冲压压件相比比，覆盖盖件一般般由0.8mmm2.0mmm的冷轧轧薄钢板板冲压而而成，具具有材料料薄、形形状复杂杂、结构构尺寸大大和表面面质量要要求高等等特点，

2、其其制造工工艺设计计、冲模模结构设设计和冲冲模制造造工艺等等都具有有特殊性性。因此此，覆盖盖件的制制造是汽汽车车身身制造的的关键环环节11。1.1.22 汽车车覆盖件件的质量量要求覆盖件具有有材料薄薄、形状状复杂、多多为立体体曲面、结结构尺寸寸大以及及表面质质量高等等特点。而而且覆盖盖件冲压压工艺、冲冲模设计计和冲模模制造工工艺也有有独自的的特点。同同时由于于覆盖件件的质量量直接影影响着车车身的质质量,因因此对覆覆盖件的的表面质质量、尺尺寸、刚刚性以及及工艺性性等方面面都提出出了更高高的要求求。要保证汽车车覆盖件件的质量量，首先先要保证证覆盖件件模具的的质量，其其影响是是直接的的，模具具在使用

3、用时要承承受较大大的载荷荷，如剪剪切力、压压力、弯弯矩等。因因此，其其要求主主要表现现在：高高强度和和高硬度度；高耐耐磨损性性能；高高冲击韧韧性；热热处理工工艺简单单，淬透透性好；良好的的机械加加工性能能；价格格便宜，市市场供应应方便充充足22。模模具必须须有足够够的强度度和刚度度，这是是保证模模具正常常使用的的前提；模具要要有简单单、合理理、标准准和安全全的结构构；模具具要有精精确的、耐耐磨的型型面配合合。因此此与一般般模具相相比，汽汽车覆盖盖件模具具具有独独特的特特点。鉴于以上特特点，模模具材料料的选用用要求就就比较苛苛刻，而而且其热热处理要要求也会会比较高高，随着着汽车产产销量的的日益提

4、提升，这这些特点点会越来来越明显显。1.1.33 汽车车覆盖件件的成形形特点汽车覆盖件件的质量量要求和和结构特特点决定定了其冲冲压成形形的特点点：一次拉深成成形对于轴对称称零件或或盒形零零件，若若拉深系系数小于于一次拉拉深的极极限拉深深系数时时，则不不能一次次拉深成成形，需需要采用用多次拉拉深成形形方法，而而且可以以计算出出每次拉拉深的拉拉深系数数、工艺艺参数、毛毛坏尺寸寸等。但但对于汽汽车覆盖盖件来说说，由于于其结构构、变形形复杂，其其规律难难以定量量把握，以以目前的的技术水水平还不不能进行行多次拉拉深工艺艺参数的的确定。而而且多次次拉深形形成的冲冲击线、弯弯曲痕迹迹线也会会影响油油漆后的的

5、表面质质量。因因此，汽汽车覆盖盖件的成成形都是是采用一一次拉深深成形的的方法，但但其冲压压难度与与复杂性性也就相相应增加加了。(2) 拉拉胀复合合成形汽车覆盖件件的成形形过程中中的毛坯坯变形不不是简单单的拉深深变形，而而是拉深深和胀形形变形同同时存在在的复合合成形。一一般来说说，除内内凹形轮轮廓(如如形轮廓廓)对应应的压料料面外，压压料面上上的毛坯坯的变形形为拉深深变形(径向为为拉应力力，切向向为压应应力)，而而轮廓内内部，特特别是中中心区域域毛坯的的变形为为胀形变变形(径径向和切切向均为为拉应力力)。(3) 局局部成形形局部成形轮轮廓内部部有局部部形状的的零件冲冲压成形形时，压压料面上上的毛

6、坯坯受到压压边圈的的压力，随随着凸模模的下行行而首先先产生变变形并向向凹模内内流动，当当凸模下下行到一一定深度度时，局局部形状状开始成成形，在在成形过过程的最最终时刻刻全部贴贴模。所所以，局局部形状状外部的的毛坯难难以向该该部位流流动，该该部位的的成形主主要靠毛毛坯在双双向拉应应力下的的变薄来来实现面面积的增增大。通通常覆盖盖件都有有一些局局部形状状如凸缘缘、凹槽槽、加强强筋等。(4)变形形路径变变化汽车覆盖件件冲压成成形时，内内部的毛毛坯不是是同时贴贴模，而而是随着着冲压过过程的进进行而逐逐步贴模模。这种种逐步贴贴模过程程，使毛毛坯保持持塑性变变形所需需的成形形力不断断变化，毛毛坯各部部位板

7、面面内的主主应力方方向与大大小、板板平面内内两主应应力之比比等受力力情况不不断变化化，毛坯坯(特别别是内部部毛坯)产生变变形的主主应变方方向与大大小、板板平面内内两主应应变之比比等变形形情况也也随之不不断地变变化。即即，毛坯坯在整个个冲压过过程中的的变形路路径不是是一成不不变的，而而是变路路径的。这这种变形形路径的的变化使使得坯料料在成形形过程中中的变形形更加复复杂44。1.2 汽汽车覆盖盖件工艺艺设计要要点通常，汽车车覆盖件件的工艺艺设计过过程可以以归纳如如下：(1) 根根据产品品图及产产品冲压压工艺设设计，进进行详细细的车身身产品工工艺性分分析。为为了实现现拉延或或创造良良好的拉拉延条件件

8、，必须须合理考考虑冲压压方向、工工艺补充充部分形形状以及及压料面面形式、拉拉延筋布布置等重重要工艺艺因素。其其中包括括利用计计算机进进行的工工艺补充充面设计计；(2) 在在满足产产品使用用的前提提下，将将过剩的的质量要要求及时时反馈给给产品设设计部门门，进行行研讨，力力争把产产品完善善到最简简单、最最合理的的工艺要要求，以以克服产产品的过过剩质量量，减少少不必要要的工装装投入；(3) 利利用计算算机进行行车身产产品的冲冲压工艺艺性分析析，进行行图面形形状的分分析探讨讨和尺寸寸公差的的分析研研究，在在充分理理解、把把握产品品使用性性能要求求的前提提下，考考虑用户户使用和和维修，利利用塑性性加工原

9、原理、冲冲压工艺艺知识和和模具设设计结构构的有关关知识，设设计冲压压工艺过过程图。在在设计过过程中，同同时要分分析冲压压工艺方方案，发发现不足足之处，进进行必要要的修正正。(4) 模模具设计计人员按按照冲压压工艺过过程图的的基本要要求进行行模具设设计，模模具CAAD设计计包括上上、下模模座，工工作部分分零件，导导向部件件，定位位零件和和进出料料装置等等设计。数数控编程程和模型型人员按按照冲压压工艺过过程图和和模具图图进行数数控编程程和模型型制造，最最后按照照冲压工工艺过程程模具图图要求进进行机械械加工和和模具装装配调试试，最终终调试出出合格的的产品5。简单的来说说，覆盖盖件的成成形工艺艺过程可

10、可以用图图1-11来描述述。图1-1 覆盖盖件成形形工艺流流程图1.3 国国内外汽汽车冲压压模具技技术的发发展1.3.11 技术术发展现现状(1) 设设计水平平汽车工业比比较发达达的欧美美国家在在进行汽汽车覆盖盖件模具具设计时时，大量量采用三三维C A DD设计，比比例高达达70%900%，PP r o/EE、U G等软软件的应应用也很很普遍，利利用这些些软件创创建的自自动绘图图精确度度高，得得出的计计算数据据可靠，数数据库功功能较强强，因而而设计效效率很高高。相对对于国外外的先进进水平，国国内在汽汽车覆盖盖件模具具的设计计上则显显得力不不从心。国国内一批批大、中中型汽车车覆盖件件模具生生产企

11、业业陆续引引进了一一定数量量的C A DD系统，并并配置了了一些设设计、分分析的专专用软件件，取得得了一定定的经济济效益。但但是由于于多方面面的原因因，仍有有不少中中小型企企业还停停留在手手工设计计模具的的阶段，采采用传统统的设计计方法和和二维CC A D设计计，导致致设计的的标准化化和开发发应用水水平低，效效率不高高，并且且在设计计的理论论和实践践经验的的积累上上远远落落后于国国外。制造水平在汽车覆盖盖件模具具的制造造上，国国内外也也有很大大差距。当当前国内内采用CC A M技术术的普及及率还不不够高，应应用水平平也不平平衡，而而在国外外普遍采采用C A MM技术。高高速切削削是以高高切削速

12、速度、高高进给速速度和高高加工质质量为主主要特征征的加工工技术，其其加工效效率比传传统的切切削工艺艺要高几几倍，甚甚至十几几倍，国国内这门门技术的的应用已已经有很很长一段段时间，但但是近几几年才真真正用到到模具加加工上，并并且应用用水平低低，应用用企业少少，很多多技术工工人还不不能熟练练掌握高高速切削削的关键键技术，不不熟悉其其操作环环境，导导致高速速切削技技术在国国内没有有发挥应应有的作作用。特特别是在在汽车覆覆盖件模模具加工工方式上上，少数数企业采采用了高高速切削削加工技技术，更更多的企企业则以以数控为为主，大大量引进进数控设设备机床床进行分分工序加加工。由由于没有有很好地地利用高高速切削

13、削技术，因因而生产产效率低低，生产产出来的的模具精精度差、余余量大、钳钳工研修修量大。高速切削技技术及高高速加工工设备在在国外得得到了长长足发展展，高速速加工及及一次装装夹完成成多工序序加工，不不仅生产产效率高高，而且且精度高高，钳工工研修量量小，大大大缩短短了模具具的生产产周期，实实现了从从开发、设设计到制制造、经经营一体体化的计计算机集集成工程程。标准化程度度当前，面对对国内庞庞大的汽汽车模具具市场，国国内的汽汽车模具具厂商却却显得有有些力不不从心，特特别是在在汽车覆覆盖件模模具的设设计、生生产和制制造上，汽汽车模具具的标准准化工作作多停留留在初步步阶段，汽汽车覆盖盖件模具具标准件件的生产

14、产量少，产产品水平平低，虽虽然有不不少汽车车企业采采用了标标准件，但但是许多多依赖进进口。汽汽车车身身模具标标准未能能向国际际靠拢，尚尚未建立立和完善善多种典典型的模模具结构构和工艺艺，且尚尚未形成成行业标标准件计计算机销销售网，模模具标准准件的供供货周期期长，商商品品种种不全。与与此相比比，国外外的汽车车车身模模具标准准件供货货渠道通通畅，商商品化程程度高、品品种齐全全且出口口到世界界各国。管理水平在企业管理理方面，信信息化管管理在国国外已很很普遍，而而国内只只有少数数企业实实施信息息化管理理。一个个企业不不管其有有多么先先进的技技术，管管理上的的不完善善会导致致其产品品的总体体生产水水平和

15、企企业综合合能力落落后于管管理比较较完善的的企业。因因此，企企业管理理是一个个系统工工程，信信息化是是发展方方向，必必须充分分重视企企业管理理的信息息化66。1.3.22 产业业发展思思路虽然我国的的汽车模模具具有有成本低低、价格格比较便便宜等优优势，而而且随着着近几年年的发展展，汽车车模具技技术已经经有了长长足的发发展，但但是我国国的汽车车覆盖件件模具在在设计、制制造、标标准、管管理等方方面与国国际先进进水平有有很大差差距。因因此，在在发展我我国的汽汽车覆盖盖件模具具的过程程中应该该做到：（1） 调调整产业业结构我国汽车市市场的模模具需求求量已达达到2000多亿亿元，但但是我国国汽车模模具的

16、生生产能力力只有1100亿亿元左右右。目前前我国技技术含量量低的模模具已供供过于求求，市场场利润空空间狭小小；而技技术含量量较高的的中、高高档模具具还远不不能适应应经济发发展的需需要，精精密、复复杂的冲冲压模具具、轿车车覆盖件件模具等等高档模模具仍有有很大发发展空间间。只有有调整我我国汽车车模具的的产业结结构，提提高高档档模具的的生产能能力，才才能改变变我国高高档模具具主要依依靠进口口的现状状。（2） 提提高技术术创新积极改进技技术，提提高设计计、制造造水平；借鉴国国外先进进技术，引引进先进进设备；加快汽汽车覆盖盖件模具具标准化化工作，做做好标准准的制订订和推行行工作；加快汽汽车模具具技术的的

17、积累和和研究开开发能力力。（3） 集集群化发发展技术的跨越越不仅仅仅是一个个企业的的孤立行行为，而而是一个个行业的的整体技技术进步步，只有有行业整整体的技技术跨越越，才能能推动装装备制造造业的技技术跨越越。所以以要大力力发展我我国的汽汽车模具具单单依依靠某个个汽车模模具企业业是远远远不够的的，汽车车模具企企业间、汽汽车模具具企业与与汽车企企业间应应该加强强沟通、联联系，取取长补短短，在合合作中发发现问题题、解决决问题，加加快汽车车模具发发展的步步伐77。第二章 汽汽车车门门内板的的工艺分分析及工工艺方案案选取2.1 汽汽车车门门内板的的结构分分析及成成工艺性性分析汽车覆盖件件具有尺尺寸大、 相

18、对厚度低、 形状复杂等特点,决定了在冲压成形中板料变形的复杂性, 变形规律不易被掌握,不能定量地对主要工艺参数和模具参数进行计算,在工程实践中还运用经验类比来进行冲压工艺设计.车门内板是是汽车驾驾驶室上上最重要要的外覆覆盖件，尺尺寸大，要要求严格格，成形形困难，主主要表现现在：（1）复杂杂成形模模的数据据传递环环节产生生较大的的累积误误差；（2）手工工劳动量量大，设设计制造造周期长长；（3）在设设计制造造过程中中重复劳劳动多，技技术人员员的工作作效率低低。近年来，产产品的更更新换代代加快，批批量生产产下降，品品种增加加，交货货期短，模模具设计计与制造造面临十十分严峻峻的困难难7。这里的车门门内

19、板零零件制造造材料采采用stt14钢钢，料厚厚1.00mm，如如图2-1所示示。从图图中可以以看出，该该零件形形状复杂杂，高差差较大，局局部成形形较多，板板料的变变形不是是单纯地地拉延成成形，而而是存在在一定程程度的胀胀形变形形，是典典型的汽汽车覆盖盖件。图2-1 汽车车车门内内板三维维图如图2-11所示，由由于窗框框部分进进行内工工艺补充充后，形形成了零零件的反反成形形形状，这这部分形形状的成成形一般般不能靠靠外部材材料补充充，只能能靠板料料的胀形形成形来来实现，胀胀形成形形较深，且且角部RR小，从从而在拉拉延成形形过程中中很容易易出现破破裂。综合考虑车车门内板板的成形形特点，本本课题在在研

20、究中中将零件件简化处处理，从从而提高高其成形形性能，降降低成本本，提高高生产效效率。零零件三视视图及尺尺寸如图图2-22所示。图2-2 汽车车车门内内板零件件图材料st114钢是是深拉伸伸级的，主主要是侧侧重于拉拉伸性能能，屈服服强度RRp0 = 2220 MPaa，抗拉拉强度RRm = 2700-3550 MMPa，硬硬度 500 HRRB，和和普通低低碳镀锌锌板相比比硬度高高，但是是可塑性性和韧性性差，所所以，其其化学成成份并无无一定的的标准，主主要是能能达到其其拉深性性能。2.2 汽汽车车门门内板工工艺方案案的确定定产品冲压成成形工艺艺的确定定过程，就就是分析析和预测测板料在在变形过过程

21、中可可能产生生的缺陷陷，并采采取一定定的措施施，以消消除和防防止冲压压缺陷，还还要考虑虑制造能能力、冲冲压设备备、投资资成本等等因素。车门内板材材料为sst144钢，料料厚1.0 mmm，拉拉深深度度为800 mmm，零件件加工精精度要求求高。简简化后的的零件形形状不对对称，如如图2-3所示示零件俯俯视图所所示，上上半部有有深100 mmm凹槽用用于安装装车窗玻玻璃，拉拉深圆角角R100 mmm。该零零件为驾驾驶室中中主要的的大型覆覆盖件，外外观及装装配精度度较高，要要求工件件表面平平整无皱皱纹，棱棱线清晰晰，刚度度好。在制订工艺艺及设计计模具时时尽可能能保证各各项要求求，初步步分析，零零件需

22、要要进行落落料，拉拉深，冲冲孔才能能成形。而而在落料料和冲孔孔这两道道工序中中，没有有存在比比较复杂杂的问题题。因为为没有侧侧孔，所所以冲压压方向都都是竖直直的。而而由于零零件拉深深方向的的一致性性，并且且有较大大的面以以承载零零件的拉拉深，所所以零件件的拉深深方向也也可以是是单一竖竖直的。因因此确定定冲压成成形工序序为：落落料拉拉深冲冲孔。实践证明，在在多数情情况下，拉拉深工序序是制造造汽车覆覆盖件的的关键，它它直接影影响产品品质量、材材料利用用率、生生产效率率和制造造成本。大大型覆盖盖件根据据形状复复杂程度度和变形形特点，可可分为三三类：浅浅拉深件件、一般般拉深件件和复杂杂拉深件件8。而车

23、车门内板板作为汽汽车重要要的覆盖盖件，其其变形特特点可见见表2-1所示示。表2-1 覆盖件件分类及及拉深变变形特点点分类同类零件名名称零件外形特特征拉深变形特特点一般拉深件内门板、水水箱护罩罩等 （1）拉拉深深度度较深（1000mm） （2）外外形较复复杂 （3）平平的或基基本平的的底或是是大曲率率半径的的外凸形形底 （1）拉拉深表面面主要靠靠压边下下的毛坯坯向内补补充而拉拉深成形形 （2）变变形、应应力比较较均匀，成成形表面面塑性变变形程度度较大，但但应力尚尚小于RRm （3）只只要材料料合格或或模具技技术状态态良好，一一般不会会破裂查表得车门门内板属属于一般般拉深件件，深度度均匀，而而且压

24、边边面积比比其余部部分面积积大，只只要压边边力调节节合适，便便能防止止起皱。因因此，车车门内板板仅需一一次拉深深即可成成形。第三章 汽汽车车门门内板落落料模的的设计3.1 毛毛坯计算算及理论论分析3.1.11 毛坯坯的计算算虽然零件形形状不对对称，但但设计其其毛坯时时并不复复杂，考考虑零件件拉深深深度及形形状尺寸寸，其毛毛坯尺寸寸设计如如图3-1所示示。图3-1 零件件毛坯图图3.1.22 排样样及材料料利用率率排样是指工工件在条条料、带带料或板板料上布布置的方方法。工工件的合合理布置置（即材材料的经经济利用用）与零零件的形形状有密密切关系系9。这里里的毛坯坯形状类类似梯形形，查表表得采用用简

25、单的的单行排排列即可可。根据毛坯的的厚度及及尺寸，查查表得毛毛坯排样样时的沿沿边距离离a及工工件间距距a1均为22mm。综合以上分分析，为为了充分分提高材材料的利利用率，降降低成本本，毛坯坯排样方方式设计计如图33-2所所示，其其材料利利用率计算如如下： = 1000% （33-1）毛坯形状简简单，面面积计算算可在CCAD运运行环境境快速计计算得到到S1=39550000mm22。所以材料的的利用率率计算= 1000%= 933.166%。可可见，通通过这样样的排样样方法，充充分提高高了材料料利用率率，降低低了成本本。图3-2 毛坯坯排样图图3.1.33 毛坯坯压力中中心的计计算冲模压力中中心

26、的计计算是根根据“对对同一轴轴线的分分力之和和的力矩矩等于各各分力力力矩之和和”的原原理进行行求解的的。如果果根据理理论公式式计算，过过程繁琐琐，计算算量大，而而且结果果会有较较大的误误差。但但在CAAD的环环境下，过过程会大大大简化化，并且且可以得得到较为为精确的的结果10。600因为毛坯的的形状较较简单，可可以根据据面积法法求得质质心，在在CADD环境下下就更加加简单，其其质心相相对位置置如图33-3所所示。600292.95700336.9292.95700336.9图3-3 毛坯坯压力中中心示意意图3.2 冲冲裁力的的计算及及压力机机的选取取冲裁力的大大小要与与材料力力学性能能、厚度度

27、及冲裁裁件分离离的轮廓廓长度有有关。用用平刃口口模具冲冲裁时，冲冲裁力FF（N）可可按照下下式进行行计算F=Lt （3-3）式中 LL冲裁裁件周边边长度（mmm）； t材料厚厚度（mmm）； 材料抗抗剪强度度（MPPa）；考虑冲裁厚厚度不一一致，模模具刃口口的磨损损、凸凹凹模间隙隙的波动动、材料料性能的的变化等等因素，实实际冲裁裁力还须须增加330%。一一般情况况下，材材料的RRm=1.3,为计算算方便，这这里采用用平刃口口模具冲冲裁，所所以实际际冲裁力力F冲应为F冲=LttRm （3-4）式中 RRm材料料的抗拉拉强度（MMPa）。由CAD查查出毛坯坯的周长长L为224700.166 mmm

28、，厚度度为1 mm，SSt144钢的抗抗拉强度度Rm这里取取3100 MPPa，代代入公式式（3-4）：F冲=24470.1613310=7655.755 kNN而采用弹性性卸料装装置和下下出料方方式的总总冲压力力为：F总=F冲冲+F卸+F推 （33-5）而卸料力：F卸=K卸F冲（N），推推件力：F推=nKK推F冲（N）式中 KK卸、K推分分别为卸卸料力、推推件力系系数； n同时时卡在凹凹模里的的工件（或或废料）数数目n=（h圆柱柱形凹模模腔口高高度：tt材材料厚度度）。查表得K卸卸=0.0455，K推推=0.0555。计算算得n=1。所以，F总总=1.1F冲冲=1.17765.75=8244

29、.322 kNN因此选用吨吨位为110000KN的的开式压压力机。3.3 汽汽车车门门内板落落料模工工作零件件的设计3.3.11 凸、凹凹模的设设计1 凸、凹凹模间隙隙计算冲裁间隙是是直接关关系到冲冲件断面面质量、尺尺寸精度度、模具具寿命和和力能消消耗的重重要工艺艺参数。冲冲裁间隙隙值，只只要与材材料牌号号、供应应状态和和厚度有有关，但但由于各各种冲压压件对其其断面质质量和尺尺寸精度度的要求求不同，以以及生产产条件的的差异，在在生产实实践中就就很难有有一种统统一的间间隙数值值，而应应区别情情况，分分别对待待，在保保证冲件件断面质质量和尺尺寸精度度的前提提下，是是模具寿寿命最高高122。对于板料

30、的的普通冲冲裁，通通过查阅阅资料得得到推荐荐的间隙隙值，如如表3-1所示：通过分析，因因为车门门内板坯坯料之后后还要进进行拉深深等塑性性变形，因因此其冲冲裁间隙隙类别属属于。因因此，冲冲裁最大大间隙ZZmaxx= 220% tt = 0.22 mmm，最小小间隙ZZminn = 14% t = 0.14 mm。表3-1 冲裁间间隙（单单面间隙隙c=%t）间隙比值材料分 类类低 碳 钢08F、110F、110、220、AA3、BB23.077.07.0110.0010.012.5适用场合冲件断面质质量、尺尺寸精度度要求高高时，采采用小间间隙，冲冲模寿命命低冲件断面质质量、尺尺寸精度度一般要要求时

31、，采采用中等等间隙。因因残余应应力小，能能减少破破裂现象象，适用用于继续续塑性变变形的制制件冲件断面质质量、尺尺寸精度度要求不不高时，应应优先采采用大间间隙，以以利于提提高冲模模寿命注：不同零零件在取取冲裁间间隙值时时不同，考考虑到料料厚对间间隙比值值的影响响，将料料厚分成成0.111.0；1.223.0；33.56.00；7.0110.00mm四四档，当当料厚为为0.111.0mmm时，各各类间隙隙比值取取下 限，并以此此为基数数，随着着料厚的的增加，再再逐档递递增（00.51.00）%tt（有色色金属和和低碳钢钢取小值，中中碳钢和和高碳钢钢取大值值）。2 凸、凹凹模工作作部分尺尺寸和公公差

32、凸模和凹模模的加工工是模具具设计制制造中的的关键，对对其工作作部分尺尺寸及公公差也需需要通过过实际的的计算得得到，才才能保证证产品的的质量，满满足各种种要求。在在计算冲冲模凸、凹凹模尺寸寸时需遵遵循以下下几点原原则：根据落料和和冲孔的的特点，落落料件的的尺寸取取决于凹凹模尺寸寸，因此此落料模模应先决决定凹模模尺寸，用用减小凸凸模尺寸寸来保证证合理间间隙；冲冲孔件的的尺寸取取决于凸凸模尺寸寸，故冲冲孔模应应先决定定凸模尺尺寸，用用增大凹凹模尺寸寸来保证证合理间间隙。根据刃口的的磨损规规律，刃刃口磨损损尺寸变变大，其其刃口的的基本尺尺寸应取取接近或或等于工工件的最最小极限限尺寸；刃口磨磨损后尺尺寸

33、减小小，应取取接近或或等于工工件的最最大极限限尺寸。考虑工件精精度与模模具精度度间的关关系，在在选择模模具刃口口制造公公差时，既既要保证证工件的的精度要要求，又又能保证证有合理理的间隙隙数值。一一般冲模模精度较较工件精精度高223级级133。通过分析，这这里落料料凸模和和凹模可可分开加加工，这这种方法法适用于于圆形或或简单规规则形状状的冲裁裁件。其其尺寸计计算公式式如表33-2所示。表3-2 分分开加工工法凸、凹凹模工作作部分尺尺寸和公公差计算算公式工作性质工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落 料冲 孔D-d+D凸 =（DD- xx- 2cmmin）-凸凸d凸 =（dd+ xx）-凸D凹 =（DD- x

34、x）+凹d凹 =（dd+ xx+ 2cmmin）+凹凹注：计算时时，需先先将工件件尺寸化化成的DD-，dd+形式式冲裁模初始始双面间间隙z（zz=2cc）可通通过查表表得到，2cminn= 00.10002cmaxx= 00.1440则 2cmmax2cmiin= 0.0040而冲裁凸、凹凹模的极极限偏差差可通过过查表得得到，凸模偏差凸 = -0.0050凹模偏差凹 = +0.0700则 |凸凸|+|凹|= 0.112 2ccmaxx2cmiin查表得磨损损系数xx= 11根据凸、凹凹模尺寸寸计算原原则，综综合所有有数据，并并根据表表3-22中公式式先计算算出落料料凹模的的加工尺尺寸，如如图3

35、-4所示示。599.5599.5+0.07699.5+0.07449.5+0.07699.5+0.07449.5+0.07399.5+0.07图3-4 落料料凹模加加工尺寸寸3.3.22 模架架与导向向零件的的设计落料模采用用导柱、导导套导向向，采用用弹性卸卸料装置置，下出出料方式式。考虑虑到下料料的方便便以及毛毛坯尺寸寸精度要要求不高高，模具具采用后后侧布置置的导柱柱导套模模架，进进料方式式为从前前至后。利用导柱和和导套实实现上、下下模精确确导向定定位。凸凸、凹模模在进行行冲裁之之前，导导柱已经经进入导导套，从从而保证证在冲裁裁过程中中凸模和和凹模之之间的间间隙均匀匀一致。冲模工作时时，板料

36、料靠挡料料销和导导料板实实现正确确定位，以以保证冲冲裁时板板料上的的搭边值值均匀一一致。凸模和凹模模直接固固定在模模座上，适适用于冲冲裁中型型和大型型零件11。模柄柄采用压压入式模模柄（GGB28862.1881）。对于落料模模模架的的选择，由由于是坯坯料，所所以精度度要求不不高，同同时毛坯坯尺寸较较大，因因此采用用后侧导导柱模架架。对于模架的的尺寸要要求，查查表可得得到国家家标准规规格，见见表3-3所示。表3-3 后侧侧导柱模模架（mmm）凹模周界闭合高度零件件号、名名称及标标准编号号1234上模座GB28555.55811下模座GB28555.66811导柱GB28661.11811导套G

37、B28661.66811数量LBD0最小最大1122规格600700-355400600770065600770080503220502000662对于滑动导导柱、导导套选材材，一般般用200钢，经经渗碳和和淬火处处理，硬硬度为HHRC558662，达达到表面面较高的的硬度及及心部足足够的强强韧性。由于上模座座较厚，选选择压入入式模柄柄，导套套导柱以以及模柄柄的尺寸寸都确定定以后，模模座就可可以得到到完善了了，上模模座、下下模座尺尺寸分别别见表33-4、3-5所示。表3-4 上模模座尺寸寸（mmm）tt1L1SA1A265606105904007402D(H7)hRS2基本尺寸极限偏差3006

38、5+0.04405065480表3-5 下模模座尺寸寸（mmm）tt1L1SA1A280606105904007402d(R7)hRS2基本尺寸极限偏差30050-0.0440-0.066550654803.3.33 导料料板、定定位销、卸卸料螺钉钉的设计计定位装置的的作用是是限定毛毛坯（条条料或块块料）送送进步距距和送入入冲模的的毛坯有有正确的的位置，以以保证冲冲出合格格的工件件。导料板的作作用在于于方便板板料的导导向和定定位，并并保证搭搭边值的的一致。制制造材料料选用445钢，进进行淬硬硬处理。由由于进料料方式是是从前至至后，导导向点应应设在左左侧。其其尺寸为为：1660 mmm 50 m

39、m 155 mmm。其紧紧固方式式为螺纹纹连接。定位销为采采用标准准件，代代号为GGB28866.11-81，AA型。卸料螺钉的的材料选选用455钢，其其尺寸见见图3-5所示示。圆柱销示意意图如图图3-66所示。图3-5 卸料料螺钉示示意图图3-6 圆柱柱销示意意图3.3.44 卸料料板的设设计卸料板与凸凸模之间间的间隙隙见表33-6所所示，这这里选取取单面间间隙c=0.110mmm。表3-6 弹压压卸料板板与凸模模之间的的间隙cc材料厚度tt（mmm）0.50.511单面间隙cc（mmm）0.050.100.15注：（1）当当用弹压压卸料板板作凸模模导向时时，凸模模与卸料料板孔配配合按HH7

40、/hh6。 （22）对于于连续模模中特别别小的冲冲孔凸模模与卸料料板孔的的单面间间隙值比比上表中中数据适适当增大大。对于带弹压压卸料板板的冲模模，卸料料板不仅仅起到了了卸料作作用或兼兼作导向向作用，还还起到了了压料的的作用，其其材料选选用455钢。卸卸料板实实体图如如图3-7所示示，其尺尺寸图如如图3-8所示示。图3-7 卸料料板实体体示意图图图3-8 卸料料板尺寸寸图3.4 汽汽车车门门内板落落料模总总装图汽车车门内内板毛坯坯件落料料模总装装图如图图3-99所示。模模具用从从前至后后的方向向顺着导导料板进进料，冲冲裁后的的毛坯将将直接从从凹模中中落下，卸卸料板将将保证料料与凸模模顺利分分离，

41、图3-9 汽车车车门内内板落料料模总装装图1. 上模模座 22. 导导料板 3. 卸料板板4. 卸料螺螺钉5. 内六六角圆柱柱头螺钉钉6. 凸模7. 模柄柄8. 圆柱销销 9. 圆柱柱螺旋压压缩弹簧簧 100. 导导套 111. 导柱 12. 凹模模13. 下下模座 14. 圆柱柱销 115. 内六角角圆柱头头螺钉3.5 汽汽车车门门内板落落料模具具零件选选材及热热处理冲模所用材材料主要要有碳钢钢、合金金钢、铸铸铁、铸铸钢、硬硬质合金金、低熔熔点合金金、锌基基合金、铝铝青铜、合合成树脂脂、聚氨氨酯等。凸、凹模常常用材料料及热处处理要求求列于表表3-77。表3-7 冲模模工作零零件常用用材料及及

42、热处理理要求模具类型零件名称及及工作要要求材料牌号热处理硬度冲裁模形状简单、批批量小的的凸、凹凹模T8A、TT10AA、9MMn2VV淬硬凸模HRCC5660凹模HRCC5862形状复杂、批批量大的的凸、凹凹模Cr12、CCr122MoVV、Crr6WVV、GCCr155淬硬HRC588622YG15HRC866拉深模一般拉深的的凸、凹凹模T8A、TT10AA淬硬HRC588622连续拉深的的凸、凹凹模T10A、CCrWMMn变薄拉深及及要求高高耐磨的的凸、凹凹模Cr12、CCr122MoVV、YG8、YYG155双动拉深的的凸、凹凹模钼钒铸铁火焰表面淬淬火HRC600644凸模和凹模模是在强

43、强压、连连续使用用和有很很大冲击击的条件件下工作作的，并并伴有温温度的升升高，工工作条件件极其恶恶劣。所所以对凸凸凹模的的材料要要求有好好的耐磨磨性、耐耐冲击性性、淬透透性和切切削性。硬硬度要求求大，热热处理变变形小，而而且价格格要低廉廉144。汽车车门内内板属于于大型覆覆盖件零零件，本本身形状状复杂，冲冲裁凸、凹凹模的材材料选用用Cr112钢。Cr112是合金工工具钢，是应用用广泛的的冷作模模具钢，具有高高强度、较较好的淬淬透性和和良好的的耐磨性性，但冲冲击韧性性差，主要用用作承受受冲击负负荷较小小。通过过查阅热热处理相相关手册册，Crr12热热处理调调质+高高温回火火。淬火火加热温温度为9

44、9709990，采用用箱式炉炉加热并并出炉油油冷，回回火温度度70007220，保温温244h，可可以适当当多次回回火，减减少残余余奥氏体体，提高高模具使使用寿命命，热处处理后硬硬度要求求2628HHRC。第四章 汽汽车车门门内板拉拉深模的的设计4.1理论论计算及及压力机机的选择择本课题研究究的零件件汽车车车门内板板拉深深深度1100mmm，属属于一般般拉深件件，其拉拉深变形形特点为为：拉深表面主主要靠压压边面下下的毛坯坯向内补补充而拉拉深成形形变形、应力力比较均均匀，成成形表面面塑性变变形程度度较大，但但应力尚尚小于RRm只要材料合合格或模模具技术术状态良良好，一一般不会会破裂154.1.1

45、1 拉深深力的计计算在确定拉深深件所需需的压力力机吨位位时，必必须先求求得拉深深力。为为了简便便的计算算拉深力力，根据据工具手手册查表表得到公公式： F=L tt Rm k6 （4-1）式中 F拉深力力，FF为NN； LL凸凸模周边边长度，L为为mm； tt材材料厚度度，tt为mmm； RRm材材料抗拉拉强度，Rm为MMpa； kk6系系数。这里零件属属于普通通加工件件，因此此查表得得k6取0.8，而而材料抗抗拉强度度Rm为3110Mppa，材材料厚度度为1mmm。因为车门内内板除了了整体有有80mmm的拉拉深深度度，还有有车窗等等两处110mmm的拉深深深度，所所以计算算拉深力力时，其其周长

46、要要计算这这三部分分的总和和。在CCAD运运行环境境下，通通过测量量工具各各部分的的周长可可以较快快较准确确的得出出，代入入公式（44-1）拉拉深力FF的计算算如下：F=（18892.69+11773.446+113811.733）11311000.8 11103.07 kN4.1.22 压边边力的计计算为了防止在在拉深过过程中，工工件的边边壁或凸凸缘起皱皱，应使使毛坯（或或半成品品）被拉拉入凹模模圆角以以前，保保持稳定定状态，其其稳定程程度主要要取决于于毛坯的的相对高高度1100，或或以后各各次拉深深半成品品的相对对高度1000。根据该零件件的尺寸寸计算，10001.5，查查表确定定毛坯在在

47、拉深时时需采用用压边圈圈。压边圈的压压力必须须适当，如如果过大大，就要要增加拉拉深力，因因而会使使工件拉拉裂，而而压边圈圈的压力力过低就就会使工工件的边边壁或凸凸缘起皱皱166，而而压边力力的计算算公式查查表得：F=Ap （4-2）式中 A压边边圈面积积； P单位压压边力。查表得，在在单动压压床上拉拉深时单单位压边边力p的的数值这这里取33Mpaa，毛坯坯的面积积在上一一章以计计算得出出39550000mm22，在拉拉深过程程中，与与凸模直直壁以外外部分接接触的毛毛坯同样样也有三三部分，在在CADD运行环环境下通通过拉伸伸、测量量等工具具，构造造实体，根根据公式式体积=侧面积积底面面周长，可可

48、以很快快计算得得出各部部分侧面面积，假假定整个个零件为为1部分分，车窗窗拉深处处为2部部分，车车窗下方方拉深处处为3部部分，如如图4-1所示示，则各各部分测测得尺寸寸如下：L1= 118922.05557 mmL2= 111744.70089 mmL3= 113811.08847 mmV1= 11964416556.335277 mmm3V2= 66936667.25772 mmm3V3= 1119228055.76695 mm33各部分侧面面积= ，则则：S1= 1103881.1119551 mmm2S2= 5590.501140661 mmm2S3= 8863.673314669 mmm

49、2代入公式（44-2）计计算压边边力：F= p（S11+S22+S33） 35.5 kkN321321图4-1 零件件拉深成成形示意意图由拉深力得得知，压压力机的的公称压压力应该该大于111033.077 kNN，但因因为进行行压力计计算的时时候是将将零件视视为一般般拉深件件，所以以拉深力力并没有有计算的的那么小小，为防防止其拉拉深不足足，选用用吨位更更大一点点的压力力机117。为为方便生生产，这这里同样样选用开开式压力力机，公公称压力力为12250 kN。4.2 汽汽车车门门内板拉拉深模工工作零件件的设计4.2.11 模架架与导柱柱、导套套的选择择拉深模采用用中间导导柱圆形形模架，其其尺寸根

50、根据国家家标准查查表可得得，见表表4-11。表4-1 后侧侧导柱模模架（mmm）凹模周界闭合高度零件件号、名名称及标标准编号号123456上模座GB28555.55811下模座GB28555.66811导柱GB28661.11811导套GB28661.66811数量D0最小最大111111规格80041045080011008001115803990853990802110660802110660确定好尺寸寸后，将将模座与与导柱、导导套进行行装配，三三维示意意图如图图4-22所示。图4-2 拉深深模装配配图4.2.22 凸、凹凹模的设设计该零件的凸凸、凹模模设计是是重点,也是决决定车门门内板成

51、成形效果果的关键键步骤，在在反复的的生产实实验之前前是作为为最不具具确定性性的设计计模块之之一。在在CADD环境下下，对实实体对象象进行差差集运算算可以很很快捷所所需实体体图。在这里需要要注意的的是，零零件的车车窗及下下方有110mmm的浅拉拉深区，如如图4-3拉深深凹模假假设图，如如果拉深深凹模设设计这样样一个整整体，模模具加工工工艺性性差，为为了简化化模具制制造过程程，这里里分开设设计，设设计一个个凹模拉拉深零件件直壁部部分，如如图4-4所示示，再设设计一个个反拉深深凸模拉拉深2处处浅拉深深区，如如图4-5所示示。而拉拉深凸模模的设计计相对简简单，如如图4-6所示示。图4-3 拉深深凹模假

52、假设图 图图4-44 拉拉深凹模模实体图图图4-5 反拉拉深凸模模实体图图 图4-6 拉深凸凸模实体体图拉深工序作作为整个个成形过过程中最最重要的的工序，凸凸、凹模模的制造造也是至至关重要要，这里里选材仍仍是选用用高铬工工具钢CCr122，热处处理工艺艺与落料凸凸、凹模模相同，参参见之前前的章节节3.55。4.2.33 凸模模固定板板设计拉深凸模固固定的方方式有很很多，可可以用螺螺纹连接接，但是是为了简简化工艺艺，这里里在凸模模上小设设一个凸凸缘台阶阶，然后后再在固固定板上上加工出出相应的的凸缘尺尺寸，利利用台阶阶来固定定凸模18。凸模模固定板板的三维维设计图图如图44-7所示。图4-7 凸模

53、模固定板板实体图图4.2.44 压料料板及推推料装置置的设计计压料板的设设计可以以根据工工艺补充充面来完完成，因因为工艺艺补充面面是要在在拉深之之后完全全切除的的，所以以压料板板在拉深深过程中中就压住住这一部部分坯料料199。在拉深结束束之后，为为防止零零件陷在在凹模中中，必须须采用推推料装置置，将零零件推下下去，其其结构参参见后面面章节44.5拉拉深模的的总装图图。4.3 汽汽车车门门内板拉拉深模总总装图汽车车门内内板拉深深模总装装图如图图4-88所示，111为拉拉深凹模模，拉深深深度为为80mmm，99为反拉拉深凸模模，拉深深深度为为10mmm，工工序较简简单，仅仅一次竖竖直拉深深即可成成

54、形，成成形后零零件示意意图如图图4-11所示。 图4-8 汽车车车门内内板拉深深模总装装图1.下模座座 2.导柱 3.导导套 44.上模模座 55.圆柱柱销 66.凹模模固定板板 7.凸模 8.模模柄9反拉深凸凸模 110.内内六角圆圆柱头螺螺钉 111.凹凹模 112.压压料板 13.凸模固固定板14.内六六角圆柱柱头螺钉钉 155.圆柱柱销 116.六六角螺母母-C 17.挡料螺螺钉 118.导导料板第五章 汽汽车车门门内板冲冲孔模的的设计5.1 理理论计算算及压力力机的选选择5.1.11 冲裁裁力的计计算根据公式（33-4）可可知冲裁裁力F冲冲=LttRm，其中中材料厚厚度为11mm，抗

55、抗拉强度度为3110MPPa，冲冲裁件周周边长度度稍复杂杂。车门内板在在拉深结结束后还还有4处处需要冲冲孔，如如图5-1所示示冲孔示示意图，详详细尺寸寸参见图图2-33。在CCAD运运行环境境下，可可以很快快测量得得出4部部分的周周长，如如下：L1= 111111.87771 mmL2= 3375.10664 mmmL3= 2285.66337 mmmL4= 4417.37994 mmm代入公式得得：F冲=（LL1+LL2+LL3+LL4）13310 6778.991 kkN42134213图5-1 冲孔孔示意图图5.1.22 压力力机的选选择由冲裁力知知,压力力机的公公称压力力必须大大于67

56、78.991 kkN，而而冲孔是是比较简简单的工工序,为为方便生生产，同同样选用用开式压压力机，公公称压力力为的8800 kN。其其最大封封闭高度度为3880mmm，封闭闭高度调调节量为为1000mm，垫垫板厚度度1000mm。5.2 汽汽车车门门内板冲冲孔凸、凹凹模的设设计及其其固定5.2.11 凸模模的设计计在冲孔工序序中，凸凸模的设设计至关关重要，通通过之前前的分析析，可见见车门内内板所冲冲的4个个孔尺寸寸相对较较大，压压力也就就较小，对对模具的的损坏较较小，同同时水平平距离也也不是很很远，所所以其工工艺难度度较低20。在之前的章章节3.4.22 落料料模凸、凹凹模的尺尺寸计算算中，我我

57、们已经经知道，冲冲孔凸、凹凹模的尺尺寸计算算中，冲冲孔件的的尺寸取取决于凸凸模尺寸寸，故冲冲孔模应应先决定定凸模尺尺寸，用用增大凹凹模尺寸寸来保证证合理间间隙。在CAD中中，可以以很快的的绘制出出凸模的的三维实实体图，如如图5-2所示示。图5-2 冲孔孔凸模实实体图5.2.22 凹模的的设计凹模的设计计也相对对简单，与与拉深模模类似，在在此主要要起到零零件的定定位和承承载零件件的作用用，所以以无需其其它定位位零件，在在CADD三维操操作环境境下，将将之前的的拉深凸凸模和冲冲孔凸模模应用差差集工具具即可很很快得到到冲孔凹凹模实体体图，如如图5-3所示示。图5-3 冲孔孔凹模实实体图5.2.33

58、凸、凹凹模的公公差确定定冲孔凸、凹凹模公差差计算方方法与落落料工序序一样，计计算公式式见表33-5。在在之前的的章节33.4.2中已已经将各各个参数数查到并并计算，如如下：2cminn= 00.10002cmaxx= 00.1440则 2cmmax - 22cmiin= 0.0040而冲裁凸、凹凹模的极极限偏差差可通过过查表得得到，凸模偏差凸 = -0.0500凹模偏差凹 = +0.0700则 |凸|+|凹|= 0.112 2ccmaxx - 2cmmin查表得磨损损系数xx= 11如之前分析析的，这这里必须须以冲孔孔凸模的的公差为为准，用用增大凹凹模尺寸寸来保证证合理间间隙。5.2.44 凸

59、、凹凹模的固固定凸模固定板板的设计计主要要要起到固固定冲孔孔凸模的的作用，这这里采用用机械固固定，如如图5-4所示示，留有有台阶，同同时之前前冲孔凸凸模的设设计以突突显这一一点。冲冲孔凸模模固定板板尺寸如如图5-5所示示。 图5-4 冲孔孔凸模固固定板冲孔凹模的的固定采采用同样样的方法法，与拉拉深凹模模的设计计基本相相同，详详见图44-5。5.3 汽汽车车门门内板冲冲孔模总总装图汽车车门内内板冲孔孔模总装装图如图图5-55所示，零零件的定定位通过过冲孔凹凹模来实实现，卸卸料板将将实现凸凸模冲完完孔后顺顺利与零零件分离离，冲完完的废料料直接从从凹模中中落下。冲冲孔结束束后的零零件即最最终成形形件

60、如图图2-11所示。1 2 3 4 5 6 71 2 3 4 5 6 715 14 13891015 14 1389101112图5-5 汽车车车门内内板冲孔孔模总装装图1上模座座 2.压料板板 3.内六角角圆柱头头螺钉圆圆柱销 4.模模柄 55.圆柱柱销 66.卸料料螺钉 7.圆圆柱螺旋旋压缩弹弹簧 8.凸模固固定板 9.导导套 110.凸凸模 111.凹凹模 112.凹凹模固定定板 113.下下模座 14.圆柱销销 155.内六六角圆柱柱头螺钉钉5.4 汽汽车车门门内板冲冲孔凸、凹凹模的热热处理工工艺冲孔凸、凹凹模的选选材及热热处理，参参见表33-7所所示，由由于该工工序比较较简单，零零件