汽车卧铺盖板拉延模设计

PAGEII摘要本次设计做的是汽车车身覆盖件冲压模设计中的第一序拉延模的设计。汽车模具在中国因为发展的时间比较短所以在很多方面现在比起一些机械工业发达的国家还有很大的差距。但我国近年来在汽车模具方面也取得不少的发展与进步。本次设计我做的是汽车盖板的拉延模设计。在模具设计中主要是根据设计好的板件来用UG软件进行三维造型设计来完成模具的结构设计然后进行模具加工调试来最终生产出合格的模具。在三维造型方面主要可以分为压边圈设计、上模设计、凸模设计和下模本体设计。在进行各部分设计时要严格按照模具结构设计规范来进行设计。在本次设计中我严格按照冲压模设计标准来进行模具设计，其中有一部分技术规范属于企业内部规范。本设计经过反复检查没有发现大的纰漏，完全符合模具设计的要求。关键词：汽车模具UG拉延模设计标准AbstractThedesigndoisautobodypanelstampingdiedesignsequenceinthefirstdrawingdiedesign.AutomotivedieinChinaduetothedevelopmentofacomparativelyshorttimeitisinmanywaysthansomemechanicalindustrialdevelopedcountriesthereisagreatgap.However,inrecentyears,Chinahasalsomadethecaralotofmolddevelopmentandprogress.ThedesignofthecarIdidthecoverdrawingdiedesign.InthediedesignaremainlybasedonpanelsdesignedtousetheUGsoftwaredesigntocompletethethree-dimensionalstructureofthemoldandthenmolddesigntofinalproductionofqualifiedcommissioningofthemold.Mainaspectsofthree-dimensionalmodelingcanbedividedintotheblankholderdesign,themolddesign,designandlowerdiepunchbodydesign.Duringthedesignofvariouspartsofthestructuretobeinstrictaccordancewithdesignspecificationstothemolddesign.InthisdesignIstrictlyinaccordancewithdesignstandardsforstampingdiemolddesign,includingtechnicalspecificationsarepartoftheinternalspecification.Afterrepeatedcheckingofthedesignfoundnomajorflaws,infullcompliancewiththemolddesign.Keywords:carmolddrawingdiedesignstandardsUGPAGEii目录前言 11设计前的准备工作 51.1技术协议 51.1.1模具的材料及热处理 51.1.2、模具结构 51.1.3.工艺、设计、制造要求 71.2查看工法图 81.3查验对比 91.4结构选择 91.5材质选择 92处理数模及分模线 172.1片体缝合 172.2拉伸实体 172.3设计凸模退刀面 182.4设计凸模主筋 192.5压边圈退刀面的设计 192.6压边圈主筋的设计 202.7确定压边圈导向 202.8导滑面的设计 212.9导板数量的确定 213压边圈的设计 243.1压边圈强度 243.2压边圈压力确定 253.2压边圈让位及补强 263.3气顶杆的设计 273.4压边圈镶块设计 283.5调压垫块与墩死垫块的设计 283.6弹顶销的设计 304上模的设计 314.1上模型面及主筋 314.2上模法兰面和辅筋 314.3上模调压凸台的设计 314.4上模起吊和反转结构的设计 324.5压板槽的设计 324.6导腿的设计 324.7安全平台的设计 324.8设计中心键槽及压板槽加强筋 334.9上模弹顶销的设计 334.10设计减轻空、流水孔及排气孔 334.11定位板地设计 345下模的设计 415.1下模座的设计 425.2设计墩死垫块 425.3设计凸模安装固定法兰 435.4设计安全螺钉 435.5设计安全护板 445.6运输连接的设计 445.7导柱导向设计 445.8下模导板窥视孔的设计 445.9设计完成 45致谢 46参考文献 47PAGE47前言汽车模具最主要的组成部分就是覆盖件模具。这类模具主要是冷冲模。广义上的“汽车模具”是制造汽车上所有零件的模具总称。例如，冲压模具、注塑模具、锻造模具、铸造蜡模、玻璃模具等。汽车车身上的的冲压件大体上分为覆盖件、梁架件和一般冲压件。能够明显表示汽车形象特征的冲压件是汽车覆盖件。因此，更加特指的汽车模具可以说成是“汽车覆盖件冲压模具”。简称汽车覆盖件冲模。例如，前车门外板修边模、前车门内板冲孔模等。当然汽车上的不只车身上有冲压件。汽车上所有冲压件的模具都称为“汽车冲压模具”。归纳起来就是：1.汽车模具是制造汽车上所有零件的模具总称。2.汽车冲压模具是冲制汽车上所有冲压件的模具。3.汽车车身冲压模具是冲制汽车车身上所有冲压件的模具。4.汽车覆盖件冲压模具是冲制汽车车身上所有覆盖件的模具。现在我们这个板块一说汽车模具好像都指的是汽车覆盖件冲模。为了不和广义的汽车冲模混淆，在发帖时最好用汽车覆盖件冲模不用汽车冲模。冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。一般可按以下几个主要特征分类：１．根据工艺性质分类a.冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。b.弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。c.拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。d.成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。２．根据工序组合程度分类a.单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。b.复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。c.级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。3、依产品的加工方法分类依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。a.冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。d.成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。从20世纪以来，我国就开始重视模具行业的发展。提出政府要支持模具行业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。我国制造业加工成本相对较低，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高。人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。

目前，我国模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80％以上。以汽车行业为例，一种车型的轿车共需模具约4000副，价值达2--3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350副，价值约400万元。国家统计局数据(统计范围包括全部国有企业和年销售收入500万元以上的非国有企业，以下同)显示，2008年1--5月，全国模具行业工业总产值已经超过360亿元，与2007年同期相比保持平稳上升趋势。

随着我国模具行业的产品细分化、专业化的发展，汽车模具行业迅速发展起来，但汽车模具是在最近几年才发展成为一个行业。

我国汽车模具业的建立可以追溯到国内汽车工业发展之初。诸如一汽、东风等整车企业当时都设有配套的模具厂。生产的模具仅仅为了企业能自给自足。随着市场需求逐年增大。在原有大型国有企业基础上，一些民营、合资甚至外商独资企业也纷纷涌入这一市场，这也使得汽车模具行业竞争愈发激烈。

目前，具有一定规模的国内汽车车身模具制造企业有100多家。其中产值超过1亿元的就有20家。国内大型数控机床数量已经超过800台，与德国、美国、日本的大型数控机床数量相近。

总的来说，中国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小；而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应经济发展的需要，精密、复杂的冲模、轿车覆盖件模等高档模具仍有很大发展空间。中国汽车模具行业今后的发展方向应该注重产品结构的调整和定位。进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精度高、技术含量高的高档模具市场。

1设计前的准备工作1.1技术协议每一个项目都会与客户签定技术协义（或其它类似的文件），技术协义中包涵了客户对模具要求的所有相关信息。在进行模具设计之前必须仔细阅读技术协议严格按照里面的要求来进行设计。1.1.1模具的材料及热处理当冲压件的材料为高强度板（抗拉强度大于等于340MPa）或板厚>1.2mm时。压边圈采用HT300+Cr12MoV镶件结构；凹模采用基体部分HT300+压料面及模口部分Cr12MoV+内型面部分MoCr镶件结构；凹模也可采用基体部分MoCr+压料面及模口部分Cr12MoV镶件结构；凹模采用基体部分HT300+型面压料面Cr12MoV镶件结构；料厚小于等于1.2mm的凸模可采用(GGG70L),MoCr铸铁。表面淬火硬度不低于HRc50；凸模采用基体部分HT300+成型部分Cr12MoV结构；凸模采用基体MoCr+变形剧烈部分Cr12MoV结构（具体在图纸会签时确定）Cr12moV（SKD11韩国）。表面淬火硬度不低于HRc55~58。1.1.2、模具结构模具结构形式，原则上按甲方提供的或甲方认定的乙方提供的结构设计。模具的闭合高度，根据模具的结构、操作要求、压机参数而定。一个零件系列模具的闭合高度应考虑一致性。中型模具考虑联合安装式。(会签时根据具体情况商定)。上下模之间要设置四块等高的平衡垫块。模具的标准件及结构性外购件原则上选用三住、三协标准，超出范围的标准均需甲方的认可。（国内模具供应商标准件要选用上海三住、北京世贸、大连盘起的产品，氮气缸要求选用美国Hysow或瑞典Kaller或天津大石机械的产品或韩国TOSS的产品，顶料汽缸要求选用SMC的产品）。氮气缸选用原则为：氮气缸达到最大压缩量时应留有5mm余量，注入基准压力为12MPa。平衡用氮气缸的顶出力应在相应上模总重量的（1.5—2）倍以上。所有模具必须采用12.9级的螺钉（栓）。拉延模自动化生产线用模具压料圈采用内置式结构，上、下模互为导向体，压料圈与凸模互为导向体。模具尽可能考虑送料高度合理一致。自动化冲压生产线用模具应考虑机械人送料高度（参见模具设计标准-《一般设计》）。模具定位采用四点快速定位。上下模四周铸出“V”型中心线槽。两侧铸出方向“→”箭头示前方。铸件加强筋间距≤300mm（封闭间距≤600mm），型面厚度≥50mm，筋厚按甲方标准。本体为实型铸铁，应保证铸件的强度、刚度和外观质量。铸件的相关部位壁厚按甲方标准铸造.铸件本体带联体验棒（模具交付时至少保留两个验棒,验棒规格为¢30×200mm），联体位置适当，不能有干涉或隐含干涉。模具安装采用U型槽，数量为：模具长度L≥1500mm时，上下模6－8个U行槽;L<1500mm时，上下模各4—6个U行槽，U型槽厚度H＝60mm（底板厚度H=50mm、压板台高度h=10mm）.压板槽距模具端头小于500mm.模具要求定位准确，不易松动，操作方便、安全。拉伸件应考虑后续工位定位问题。拉延、成形类模具，要求有合模到底的压印标记，标记深度为0.3mm以内。拉延模应在适当位置合理设置¢6的排气孔，并加防尘软管。模具要设置安全平台。大型模具安全平台尺寸为200mm×200mm；中型模具安全平台尺寸不小于150mm×150mm；小型模具安全平台尺寸为100mm×100mm。上下模安全平台之间高度为120mm或170mm。（压机安全棒高度800mm）废料对角线长度不大于500mm，如超出范围须与甲方协商确定。小型模具修边废料，要能滑出模具外。 中、大型模具要求滑出压机台外。采用折叠式废料滑板使废料排出压机台外。一级废料滑板的设置不得超出模具的外轮廓线。废料滑板的料厚t取2mm-2.5mm。（具体会签时确认）废料滑道的倾斜角度需大于等于25度，如果倾斜角度小于25度，废料滑板必须采用网纹板（滤油网板）。非自动化线冲孔类模具废料原则用废料盒接存，尽量集中接存，废料在模体内滑动要顺畅，不得泄露在压机工作台上。废料盒尽量少；废料盒抽出方向设置在模具前后向、方便取放倒废料，定位要可靠，且能够自锁。（具体会签时确认）模具采用铸入式或铸造式起重臂或插销式吊耳，插销式起重吊耳应配有自锁功能起重棒。对于重量大于5吨的模具必须采用插销式吊耳形式。铸入式起重棒设置在模具左右方向。退料（压料）板原则上采用导板或导柱导向、侧销限位结构，要求设有安全块或安全螺钉。板料厚度小于1.2mm的冲裁工序的压料器要在适当位置设置锥形限位块（四点）－（六点）,且锥形限位块必须等高，板料厚度大于等于1.2mm的冲裁工序是否采用锥形限位块在模具图纸会签时确定。压料面在有效的范围以外全部空开深度H=1mm。压料、退料装置要设有缓冲装置。压料器溢出凹腔部位以下50mm需要布设斑马线标识,并在相应位置设置参照标记。1.1.3.工艺、设计、制造要求模具设计、制造及预验收在乙方工厂进行。乙方依据双方确认的冲压工艺为基础，制定工艺方案，绘制DL图并经甲方工艺确认后，方能进行模具设计。会签后发生的模具套数增减需由甲方工艺人员确认，增减费用另行商议。甲方不对冲压工艺及模具结构产生的不良后果负责。冲压工艺过程图、模具设计图，应满足甲方生产方式和压力机技术参数要求。模具在设计上必须考虑铸造工艺性、加工工艺性、和维修过程中的方便性。模具设计完成后需经甲方会签确认，会签后双方签署《会签纪要》依此来进行下一步工作。甲方产品发生设变，给乙方提供说明文件包括：设变内容说明与设变后数模；乙方接到设变后，以书面形式进行可行性及风险分析，并提供产品变更的费用及制造周期，经甲方确认后方可实施，如果乙方提出产品设计变更要求，乙方向甲方提出书面的设变申请（工艺分析报告），以甲方确认为准。制造中如有模具修改必须同时修改模具图。设计和制造依据双方确认的有关模具设计、制造、验收以及冲压件检查的相关标准。模具要设置方便排除清洗模具时污水的槽或孔。模具的刚度、强度和质量要求以连续生产一批次冲压件不出现质量缺陷为准（300件）。外表面件压印不得留在A面上。 1.2查看工法图拿到设计题目时，首先应该查看工法图，了解相关信息，包括件名、产品的材质、料厚、坯料尺寸、生产线以及本序所使用的机台、模具闭合高度等信息。根据产品材质的力学性能和料厚从技术协义中查寻模具是否采用壤块结构以及模具本体及壤块的材质，如就果材质为锻件需采用壤块结构，铸件则为整体结构。生产线分为手工生产线和自动生产线，自动生产线又分为普通自动线和高速线，自动线上的模具要设计相应的感应装置即感应开关，感应开关有直流和交流之分，具体视生产线而定。手工生产线工序件在两台机床之间的传递是通过人工完成的，而自动生产线则是能过机器人或机械手来完成。高速线与普通自动线最本质的区别体现在生产速度上。通常情况下，拉廷模安排在生产线的第一台机床上生产（有些需要落料的产品则不是），该机床根据生产线的不同有单动和双动之分，相应的模具结构也对应单动结构和双动结构。工法图上会指示出每一序的模具闭合高度，对应的机床有最大闭合高度和闭合高度调节量（可从机床参数中查取），机床的最大闭合高度减去闭合高度调节量为机床的最小闭合度。一般情况下手工线模具的闭合高度为参考值，结构设计人员可做适当调整，但必须在机床的最大闭合高度-20MM与最小闭合高度+20MM之间调整。自动线的模具工法除了指示闭合高度外还会指示模具的基准点高度，都必须按照工法指示值设计，不可调整，若结设计无法满足则向工法设计人员反馈。1.3查验对比查看完以上信息后检查工艺数模，对比工艺数模上的工艺内容是否与工法图指示的工艺内容一致，包括是否需要日期标记、件号标记、左右件标记、到底标记及位置指示、CH孔位置、是否有切角、是否需要刺破刀等，若不一致应该向工法设计人员反馈确认。1.4结构选择拉延模的设计主要有单动和多动结构，根据客户技术协议要求和工厂机床本设计采用单动结构。单动结构如下图1-1所示：图1-1单动结构图1.5材质选择材质的选择优先依客户技术协议为准，材质选择要求见表1-2所示：表1-2材质选择表t<1.51.5≦t&δs<340MPa1.5≦t&340MPa≦δs凸模（Punch）GGG70LMoCrMoCrCr12MoV凹模（Die）GGG70LMoCrCr12MoVCr12MoV压边圈（Blankholder）GGG70LMoCrCr12MoVCr12MoV下模本体（Lwrshoe）HT300HT300HT300上模本体（Uprshoe）HT300HT300HT300本设计凸模、凹模、压边圈的重量均大于1.5T所以选择Cr12Mov。下模本体和上模本体也均大于1.5T选择HT300。选用冲压模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料；还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于冲压模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为碳素工具钢—合金工具钢—基体钢—高碳高铬钢—高速钢—钢结硬质合金—硬质合金。此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响。1.传统模具用钢长期以来，国内薄板冲裁模用钢为T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12和Cr12MoV等。其中T10A为碳素工具钢，有一定强度和韧性。但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲压模具。T10A碳素工具钢的热处理工艺为：760~810℃水或油淬，160~180℃回火，硬度59~62HRC。CrWMn、9Mn2V是高碳低合金钢种，淬火操作简便，淬透性优于碳素工具钢，变形易控制。但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具。CrWMn钢的热处理工艺为：淬火温度820~840℃油冷，回火温度200℃，硬度60~62HRC。9Mn2V钢的热处理工艺为：淬火温度780~820℃Cr12和Cr12MoV为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量生产的模具，如硅钢片冲压模。但该类钢种存在碳化物不均匀性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩刃或断裂。其中，Cr12含碳量较高，碳化物分布不均比Cr12MoV严重，脆性更大一些。Cr12型钢的热处理工艺选择取决于模具的使用要求，当模具要求比较小的变形和一定韧性时，可采用低温淬火、回火（Cr12为950~980℃淬火，150~200℃回火；Cr12MoV为1020~1050℃淬火，180~200℃回火）。若要提高模具的使用温度，改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火（Cr12为1000~1100℃淬火，480~500高铬钢在275~375℃区域有回火脆性，应予避免。2.常用模具新钢种为了弥补传统模具钢种性能的不足，国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具用钢：（1）Cr12Mo1V1（代号D2）钢为仿美国ASTM标准中的D2钢引进的钢种，属Cr12型钢。由于D2钢中Mo、V含量增加，细化了晶粒，改善了碳化物的分布状况，因此D2钢的强韧性（冲击韧度、抗弯强度、挠度）比Cr12MoV钢有所提高，耐磨性和抗回火稳定性也比Cr12MoV更高。可用深冷处理，提高硬度并改善尺寸稳定性。用D2钢制作的冲裁模具寿命要高于Cr12MoV钢模具。D2钢的锻造性能和热塑成形性比Cr12MoV钢略差，机械加工性能和热处理工艺与Cr12型钢相似。（2）Cr6WV钢为高耐磨微变形高碳中铬钢，碳、铬含量均低于Cr12型钢，碳化物的分布状态较Cr12MoV均匀，具有良好的淬透性。热处理变形小，机械加工性能较好。抗弯强度、冲击韧度优于Cr12MoV，只是耐磨性略低于Cr12型钢。用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模，其效果好于Cr12型钢。钢的常用热处理工艺为：淬火温度9701~000℃，一般可热油或硝盐分级淬火冷却，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后应立即回火，回火温度160210~℃，硬度58~62HRC。（3）Cr4W2MoV钢也是高耐磨微变形高碳中铬钢，替代Cr12型钢而研制的钢种，碳化物均匀性好，耐磨性高于Cr12MoV，适于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具，可用于硅钢片冲裁模。Cr4W2MoV钢的热处理工艺：要求强度、韧性较高时，采用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度960~980℃，回火温度280~320℃，硬度60~62HRC。要求热硬性和耐磨性较高时，采用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度1020~1040℃（4）7CrSiMnMoV(代号CH-1)钢为空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢，可以利用火焰进行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火温度（800~1000℃），具有良好的淬透性和淬硬性（可达60HRC以上），强度和韧性较高，崩刃后能补焊。可代替CrWMn、Cr12MoV钢，制作形状复杂的冲裁模。CH-1钢的推荐热处理工艺：淬火温度900~920℃，油冷，190~200℃回火1~3小时，硬度58~62HRC。（5）6CrNiSiMnMoV(代号GD)钢为高韧性低合金钢，淬透性好，空淬变形小，耐磨性较高。其强韧性显著高于CrWMn和Cr12MoV钢，不易崩刃或断裂。尤其适用于细长、薄片状凸模及大型、形状复杂、薄壁凸凹模。GD钢的推荐热处理工艺：淬火温度870~930℃（900℃最佳），盐浴炉加热（45s/mm），油冷或空冷、风冷，175~（6）9Cr6W3Mo2V2(代号GM)钢为高耐磨高强韧合金钢，各项工艺性能良好，其耐磨性、强韧性、加工性能均优于Cr12型钢，能够用于高速压力机冲压下的多工位级进模等精密模具，是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。GM钢的热处理工艺：淬火温度1080~1120℃，硬度64~66HRC。回火温度540~560（7）Cr8MoWV3Si(代号ER5)钢属高耐磨高强韧合金钢，具有较好的电火花加工性能，强度、韧性、耐磨性都优于Cr12型钢，适用于大型精密冲压模具。用于硅钢片冲裁模，一次刃磨寿命为21万次，总寿命高达360万次，是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。ER5钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强韧性的模具，采用1150℃淬火，520~530℃回火3次；对重载服役条件下的模具，采用1120~1130℃3．硬质合金及钢结硬质合金当工件的批量极大时，可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金或钢结硬质合金。用作模具材料的硬质合金为钨钴类，随着含钴量的增加，韧性及抗弯强度提高而硬度降低。对于承受冲击力较小的模具，可以选用含钴量较低的YG10X；承受冲击力中等或较大的模具，可以选用含钴量较高的YG15或YG20。硬质合金的缺点为韧性较差、难以加工，作为模具的工作部件可以设计为镶拼结构。钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理，可以用于制作复杂的高寿命模具。用作冲裁模的钢结硬质合金有DT、GT35、TLMW50、GW50等。厚板冲压模具厚板冲裁模承受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模，易磨损、崩刃和断裂，所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性。传统模具用钢传统的重载冲裁模具钢种主要有T8A、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。其中T8A为碳素工具钢，虽然淬透性、韧性比T10A钢有所改善，但易残存网状碳化物、热硬性差，只能用于工件批量较小的中厚冲裁模。T8A工具钢的热处理工艺为：790~820℃水或油淬，160~180℃回火，硬度58~61HRC。W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2为高速工具钢，具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，但韧性较低，工作时有可能产生崩刃或断裂，而且价格较贵。建议采用低温淬火、快速加温淬火等工艺措施来改善其韧性。对于工件批量较大的厚板冲压模，可以用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢做凸模，Cr12MoV钢做凹模。W18Cr4V钢的推荐热处理工艺：1220~1250℃淬火；550~570W6Mo5Cr4V2钢的推荐热处理工艺：1160~1200℃淬火：550~5704.常用模具新钢种为了克服高速工具钢的缺点，提高使用寿命，重载冲压模具可选用降碳降钒高速钢6W6Mo5Cr4V（6W6）和以高速钢成分为基础，添加少量的其它元素构成的高强韧性模具钢—基体钢，如65Nb钢、LD钢、012AL钢、CG-2钢等等。（1）6W6Mo5Cr4V(6W6)钢为高强韧性高速钢，由于降低了碳化物的含量和分布均匀性，使其在保持硬度和耐磨性的同时，抗弯强度、冲击韧性和塑性都有显著提高，虽然耐磨性略低，仍可用低温氮碳共渗提高表面硬度和耐磨性。其热处理工艺和高速钢W6Mo5Cr4V2相似。（2）6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)钢65Nb钢取自W6Mo5CrV2钢正常淬火后的基本成分，碳含量比高速钢低，碳质量分数的中限为0.65%，故名65Nb。各合金元素在钢中的作用和在高速钢中相似，另加入3%的Nb可形成高稳定性的碳化物NbC，能有效阻止奥氏体晶粒长大，改善钢的力学性能和工艺性能。这种钢具有较好的耐磨性和较强的高温韧性，可以代替Cr12MoV、W18Cr4V钢，用于重载冲裁模和冷挤压模、冷镦模。65Nb钢锻造和退火工艺性能良好，热处理温度范围宽，淬火温度可以在1080~1180℃，回火温度在520~600℃之间选择。当采用比W6Mo5CrV2钢正常淬火温度低的温度淬火后，其组织为在碳含量较低的马氏体基体上均匀分布有细粒状未溶碳化物。通过热处理参数的调整，可以得到不同的强度、韧性、耐磨性配合，以适合不同模具的性能要求。65Nb钢的热处理工艺：1080~1180℃（3）7Cr7Mo2V2Si(LD)钢LD钢含碳、含钴量高于65Nb，含钒量也较高。钒可细化晶粒，提高耐磨性。因此其抗压、抗弯强度和耐磨性均高于65Nb由于具有良好的强韧性和耐磨性，因而适于制造各种重载模具。LD钢的推荐热处理工艺：850℃预热，1100~1150℃淬火；油冷后530~（4）5Cr4Mo3SiMnVAL(012AL)钢012AL钢中加入质量分数为0.3~0.7%的铝，目的是为了细化晶粒，提高钢的冲击韧性和热加工塑性，加Si则为了强化基体。012AL钢强韧性高，综合性能好，通用性强，是冷、热兼用型模具钢。其抗弯强度及挠度高于W18Cr4V高速钢，代替高速钢作模具时很少发生折断现象。可以用作中厚板料冲裁模具和各类冷、热作模具。012AL钢的推荐热处理工艺：1090~1120℃盐浴炉加热（30s/mm）油淬，510（5）6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)钢CG-2钢在成分中加Ni，强化了基体，改善了韧性和高温性能。同时增加Mo减少W，以降低碳化物的偏析。CG-2钢具有高的强度和强韧性，在热处理到高硬度时仍能维持良好的韧性，较好地解决了高硬度与韧性的合理配合。但锻造塑性较差，退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料冲裁模具和各类冷、热作模具。CG-2钢的热处理工艺：淬火温度1100~1140℃加热（20s/mm），油冷，5402处理数模及分模线2.1片体缝合先要对数模（片体）进行缝合处理，以方便后面的实体裁减操作。数模由产品和工艺面组成，一般情况下OP10即第一序的数模约定放在第10层，相应的工序线放在第11层，后续以此类推，每一序的产品数模均放在16层。打开文件后，将100层设置为工作层（后期的出图均以100层为工作层）。利用缩放功能放大检查数模的各个部位是否有明显的孔洞，如有需先将其逢补起来，完成初步的检查后进行逢合操作，片体逢合好后进行分模线的合并，关闭第10层打开第11层，分模线由拔模面和相邻工艺面的交线组成，由工法设计人员做出，结构设计人员需对其进行合并，以方便后期操作，主要是用来分割凸模和压边圈以及做退刀。2.2拉伸实体分模线合并（用连接曲线工具）好后，用拉廷边界线做出一个实体，拉廷边界线由坯料线向外偏置得到，中小件向外偏置15-20MM,大件向外偏置30MM，拉廷边界线和坯料线均由工法设计人员给出。再利用前面逢合好的片体把实体分割成上、下两部分，上部分为上模型面部分，下部分再用分模线分开得到压边圈和凸模型面部分。参照共性结构设计标准，凸模放到61层、压边圈放到51层、上模放到80层。后面设计的部件均按设计标准分层。设计标准及各层具体放置什么见下图2-1：图2-1部件标准分层图2.3设计凸模退刀面设计凸模退刀面，利用分模线向-Z方向拉伸出一个工具体，工具体向下40MM,向凸模侧偏置10MM（数据都依据设计标准）。利用工具体与凸模进行布尔差运算得到凸模外侧退刀面，再涂上相应的加工颜色，内侧的退刀面采相同的方法得到。不同的颜色代表不同的材质或者不同的加工符号，图纸里的颜色都必须按照设计标准设定！如下表2-2：表2-2加工标准色2.4设计凸模主筋退刀面做好后做凸模主筋，模具各部分筋的厚度参照“模具结构仕样书”，模具结构仕样书在技术协义或者客户的模具设计制作规范里查寻。根据技术协议的要求这里利用凸模边缘曲线向里面偏置一个主筋厚（这里是50MM），并进行光顺处理。利用数模向下大致偏置60MM得到下图所示的黄色片体，再用此工具实体与凸模进行布尔差运算得到凸模主筋。2.5压边圈退刀面的设计接下来做压边圈的退刀面，压边圈的退刀面做法与凸模相同，需要注意的是压边圈的退刀面要向远离凸模的一侧偏置3MM（如果板件完全位于模具内部偏置1MM，如果板件在超出模具就取3MM）然后再做10MM的退刀。做法和凸模退刀面的做法相同，最后也要涂上相应的颜色。2.6压边圈主筋的设计压边圈退刀面做好后做主筋，模具各部分筋的厚度参照“模具结构仕样书”，模具结构仕样书在技术协义或者客户的模具设计制作规范里查寻。根据技术协议的要求这里利用凸模边缘曲线向里面偏置一个主筋厚（这里是50MM），并进行光顺处理。利用数模向下大致偏置60MM得到下图所示的黄色片体，再用此工具实体与凸模进行布尔差运算得到凸模主筋。压边圈主筋，辅筋及排气孔，减轻孔等放在后面做出。2.7确定压边圈导向确定压边圈的导向形式（主要是针对外压边圈，内压边圈只能是内导形式），主要有内导和箱式外导两种结构形，有时也可选择四角导向形式。导向结构形式：首选内导。当出现以下情况时，可考虑四角外导向方式。细长件拉延凸模布置导板时，导板位置较为紧凑，同时在一定程度上削弱了凸模的强度，此时应考虑四角导向。分模线形状复杂，导板不好布置，压边圈易出现局部悬空时，应考虑四角导向，各种导向形式中首选内导。当制件落差大，压边圈行程大，而模具闭合高度有限制时，也应考虑使用四角导向，这在一定程度可降低模具闭合高度。其余类型的模具，首选中间形式导向；如采用四角导向方式结构形式，可缩短模具尺寸时，可考虑采用四角导向结构形式。内导和外导见图2-3：图2-3压边圈内导、外导结构图此件形状较平，分模线直线段较长，X/Y两个方向的尺寸较大，凸模强度也较好，所以选择内导形式。2.8导滑面的设计确定了导向形式后再来确定导滑面的宽度和高度。外压边圈在X/Y方向上的导滑面的宽度分别由凸模在相应方向上的尺寸来确定，按设计标准取凸模尺寸的0.2-0.25倍。高度则由该件的拉廷行程来确定，按照设计标准，压边圈在顶起状态下，压边圈导滑面与对应凸模上导板在高度上的搭接量为70MM（小件50MM）以上。在空间允许的情况下小件也尽可能的做70MM以上。双动拉廷模为大件100MM小件80MM。拉廷行程是把压边圈向+Z方向移动一直到压边圈的面高出凸模最高点5-10MM时所移动物距离，亦是模具工作时压边圈的行程，在工法图中由工法设计人员给出。2.9导板数量的确定确定导板数量以及导板在平面上的们置。导板的数量按照设计标准确定，如下图2-4：图2-4导滑板布置示意图导板在平面上的位置原则上按照标准布置，如下图所示，导板中心距凸模边缘1/6L—1/4L之间，凸模两侧相对的导板搭接量在50MM以上，如下图2-5所示：图2-5导滑板布置距离要求不能按照上述数值布时导板应尽量向两侧布置，距离尽量远。由于导板是凸出的，所以压边圈相应位置要做让位处理，导板在Z向的位置要要满足要求，且各处导板在高度上位置要相同，导滑面长度也要相同，以保证压边圈同时导向。导滑板种类A）侧向力小—用铸铁+石墨导板。刀具直径φ80B）侧向力大—用高力黄铜+石墨导板。轮廓线能退出C）内板件产量低——铸件直接导向。本设计中凸模的a和b都大于400因此每一面设计两处导板。因为冲模时侧向力较大所以选择用高力黄铜+石墨导板。3压边圈的设计3.1压边圈强度压边圈强度容易不足，应考虑整体刚性设计。压边圈应保证最大限刚度，否则，模具拉延性能下降，制品质量差。注：拉延模压边圈导向部分局部悬空部位的设计标准当B2大于等于50mm时，为保证压边圈强度，悬空处厚度最小80mm，如图3-1所示；小于等于50mm时，此处的厚度按50mm设计。图3-1压边圈局部悬空示意图3.2压边圈压力确定图3-2压边圈加工示意图A）外滑块压力WO与距下死点距离s的关系如图3-3所示。因此外滑块不达到下死点，就不能获得高压力。B）顶杆压力必须小于外滑块加工开始压力：CO＜WO。C）外部加工完成时，压料板底面墩死，W1达到最大压力。D）拉延模必须根据压边圈顶起位置确定缓冲压力。E）最小缓冲调整压力取50吨。(由冲床说明书确认)图3-3冲床特性负荷曲线图3.2压边圈让位及补强按前面所述的标准作出压边圈与凸模导板的让位并补强压边圈主筋。大于等于50MM时的主筋补强并且要保证上部压边圈厚度最小80MM上面导滑面没有与压边圈本体合并，以方便后期导板调整时一起变动。如果压边圈主筋与凸模上其它部件有干涉，都要做让位处理。为了保证压边圈的强度，对压边圈的宽度有要求，设计标准要求单动拉廷模压边圈的最小宽度取150MM，双动取200MM（主要是指前/后侧的宽度，左/右侧由于有导向部分宽度会比较大）。此设计是单动拉延模所以取150。压边圈的宽度由分模线到拉廷边界和拉廷边界到压边圈外边缘两部分组成，前部分由制件的拉廷工艺面宽度决定，在工艺数模中由工法设计人员给出，后部分由结构设计员决定，在满足压边圈宽度标准的前提下，后面部分的宽度还必须满足安装调压垫块（调压垫块在后面细述）的宽度要求。拉廷边界到压边圈外边缘部分在高度上还要比工艺面最少低25MM。3.3气顶杆的设计下面设计压边圈气顶杆接柱。设计标准规定，气顶杆接柱高度小于等于100MM时为￠70的圆柱，大于100MM时为下端￠70上端￠80的锥形柱。气顶杆接柱的高度要接合机床的气顶杆顶出高度、压边圈的行程和压边圈下底面的位置来确定。此件在客户南区32线生产，该线第一台机床的气垫顶出高度有170、220、270三个档，设结构计员可自已选择，本件选择270，因为顶杆的顶出高度越高压边圈的顶杆高度就越短。机床的气垫顶出高度270减去压边圈的行程140等于130再加上20（气顶杆接柱垫块的厚度）等于150即为压边圈气顶杆接柱下端面到机床工作台面（模具的下模下底面）的距离。下模下底面相对于模具绝对坐标原点在Z方向的值为模具的仿形高，工法图中查得此件该序的仿形高为740。由以上数据可确定压边圈气顶杆接柱下端面在绝对坐标系下的Z坐标值。压边圈下端面（除去气顶杆接柱）的确定，先要考虑压边圈的厚度（Z向尺寸）单动为200MM，还要考虑下模座的厚度，压边圈下端面—40=下模座厚度此处考虑下模座厚度取220，由以上数据可计算出压边圈气顶杆接柱高度为110，需要采用锥形的。气顶杆与导板干涉处的顶杆要取消顶杆形式及位置确定好后要对顶杆进行局部调整和补强，压边圈要做成双层结构，以最大限度的提高压边圈的强度。3.4压边圈镶块设计拉延模凹模镶块(拼块)、压边圈镶块(拼块)的接合面后部原则上不设计1～2mm让空面。压边圈与凹模在拉延面区域较小时，在拉延面区域的外轮廓加5毫米处设计镶块(拼块)。接合面后部的1～2mm让空面，紧固螺钉的螺纹孔、内螺纹圆柱销钉螺纹孔要设计在拉延面区域的外轮廓加5mm处，并靠近镶块(拼块)的接合面作阶梯型均匀布置(三角形或梯形)。此时凹模镶块的销钉要设计防脱结构。压边圈与凹模镶块（拼块）上设计有螺纹孔及圆柱销孔反装时，应注意其深度不能贯通到形面，影响板件的表面质量。镶块的厚度同时要考虑螺纹孔和销钉孔深度，螺纹孔和销钉孔深度参照《编程加工标准》。拉延模凹模与压边圈镶块(拼块)的接合面的接缝不要重合，最小错开10mm。压边圈镶块(拼块)接合面的接缝必须沿分模线(或型面的棱线)形状的法线(或法向)方向倾斜5°设计。优点：A)板料流动方向和镶块接缝方向不一致，镶块不易磨损，对板件无影响。B)各个镶块形成一个整体，相互抵消侧向力。C)镶块下不用加键。3.5调压垫块与墩死垫块的设计设计调压垫块和布置压边圈辅筋。在压边圈上与调压垫块对应的是墩死垫块，如下图3-4所示：压边圈上，调压垫块和墩死垫块中心要对应起来墩死垫块调压垫块压边圈上，调压垫块和墩死垫块中心要对应起来墩死垫块调压垫块图3-4调压垫块和墩死垫块布置示意图调压垫块和墩死垫块对应模具的上模和下模都必须要有到模具上、下底面的立筋，如下图3-5所示：到模具底面的立筋加强。压边圈上，调压垫块和墩死垫块之间也要有立筋调压垫块或墩死垫块到模具底面的立筋加强。压边圈上，调压垫块和墩死垫块之间也要有立筋调压垫块或墩死垫块图3-5加强筋设计示意图所以在设计调压垫块时要综合模具上模、下模和机床考虑，机床上的筋要避开机床工作台、滑块上的T形槽。压边圈上的辅筋要依据调压垫块的位置来设定，上模和下模的辅筋也要尽量根据调压垫块的位置来设计，不能重合时要单独补筋加强。设计标准规定：小型模具，调压垫块间距按300左右设计，大中型模具按300-500设计。调压垫块间距间300-500，下面对应下模上的墩死垫块，中间要有筋加强！3.6弹顶销的设计设计弹顶销。在压边圈的拉廷筋上设置一定数量的弹顶销，使板件在拉廷结束后能够被顶起，脱离凸模，以方便人工或者自动化装置取件。弹顶销的间距控制在300MM-500MM4上模的设计4.1上模型面及主筋上模型面与下模一样，都是随型60MM，操作方式也是一样的。上模主筋是由分模线向两边即正、负偏置25MM（即二分之一主筋厚度）得到。根据技术协议的要求这里利用上模边缘曲线向里面偏置一个主筋厚（这里是50MM），并进行光顺处理。利用数模向下大致偏置60MM得到黄色片体，再用此工具实体与凸模进行布尔差运算得到凸模主筋。4.2上模法兰面和辅筋设置上模法兰面和辅筋。上模法兰面的设计方法与压边圈相同，辅筋的厚度参考模具仕样书，这里设计取30MM。间距应小于等于300，辅筋的设计要注意避开上模的T型槽。辅筋设计如下图4-1所示：4-1辅筋设计图4.3上模调压凸台的设计设计上模调压凸台。上模调压凸台与压边圈上的调压垫块对应，上模要设计到底面的立筋。调压凸台与压边圈调压垫块一一对应，上面设计到上模底面的立筋加强！当调压凸台不在上模主筋或者辅筋上时，要单独设计加强筋！4.4上模起吊和反转结构的设计设计上模起吊和翻转。上模起吊和翻转的选择方法和压边圈相同，位置上上模、压边圈和下模原则上要对应起来。起吊棒和压边圈起吊棒原则上要对应起来。4.5压板槽的设计设计压板槽。压板槽的作用是通过螺栓或自动装夹装置将模具固定机床的工作台或滑块上。压板槽的尺寸要符合客户要求，位置要与所使用机床的T型槽对应（自动生产线要与自动装夹装置对应）。压板槽要对应机床的T型槽。4.6导腿的设计导腿的设计。拉廷模导腿是上模与压边圈之间导向的部位。为了防合模时上模装反（上模转180度合模，这样会造成模具损坏），导腿要设计防呆，一侧导腿在一个方向上的尺寸比另一侧导腿该方向的尺寸小10MM，只需设计一处。为了观测导板与导滑面的配合情况，在模具外侧看不见的导板要设计导板窥视孔。导腿侧面要加筋补强，间距不大于300导腿下端面与对应压边圈距离50压边圈在反面做掏空设计。4.7安全平台的设计设计安全平台。安全平台是模具压机上在调试或者维护时，防止上模或压机滑块意外下落，用来放置支撑杆的平台。安全平台有上下两面，设置在模具在压机上打开时有分离的部件之间，即上模和下模之间，在模具的四个角上设计四处，要求安全平台的平面尺寸不小于150X150，模具闭合时上下安全平台之间的距离不小于110，为了美观，我们统一设计为110，小型拉廷模由于空间限制可以做到不小于50。安全平台必须按要求设计！安全来台，四处上下对应的安全平台之间的间距必须相同！安全平台的相对高度原则上等高设计，但当制件两端落差大，结构限制时，可以不等高，但上下对应的安全平台之间的间距必须相同！4.8设计中心键槽及压板槽加强筋设计中心键槽及压板槽加强筋。要求模具必须设计中心键槽，在模具前后及左右设计60-80加工的28X20的键槽，中间部分设计不加工的40X30的通槽。中心键槽要和机床的中心键槽吻合，需要注意机床偏心的情况。四处加的28X20的键槽，要与机床中心吻合中心通槽，当通槽在辅筋上时，辅筋要做强处理！4.9上模弹顶销的设计设计上模弹顶销。为了防止生产时制件卡在凹模上，有必要在上模设计弹顶销。上模弹顶销要设计在工艺面上或者产品的非A面上。在上模工艺补充面上设计弹顶销，数量和位置可由现场钳工师傅调试确定。4.10设计减轻空、流水孔及排气孔设计减轻孔、流水孔及排气孔。为节约模具成本，在满足设计标准及不影响模具强度的前提下，应最大限度的减轻模具重量。上模要设计流水孔，使模具清洗或者生产调试时产生的油液能够模具型腔中顺利流出。模具生产时，上模和压边圈闭合，在压边圈、上模和坯料之间形成封闭的空间，随着上模下行，封闭空间的容积会越来越小，里面的空气压缩，产生很大的负压力，使板料不能按要求成型，也浪费了压机的额定功率。从下死点开始，板料与压边圈和上模一起上升，板料贴在凸模上，有可能使板件变形，也可能由于产生真空，板件吸附在凹模型腔内。冲压速度越快上述现象就越明显，为了防止上述不良现象的发生，要在凸模和凹模表面开通气孔，通气孔一般设置在型面相对凹面的凹R角根部。为了防止粉尘落入模具型腔中，上模通气孔要使用防尘软管。排气孔指示，主筋上的圆孔起排气作用流水孔要使内部的油液流到模具外减轻孔按照减轻标准设计，四处吊耳处的筋不设计减轻孔。4.11定位板地设计材料导正架（定位板）的设计。材料导正架安装在压边圈上，由于要在上模上做让位，所以放在上模设计完之后设计。定位板的作用是确定板料在型面上的位置。拉廷模定位板的有效定位高度最小30MM，即材料导正架的直边部分的上端到对应型面的距离最小30MM。自动线上的模具要设计感应器开关、集线盒感应电路过孔等。上模对应的地方要设让位，所以导正架要避开上模的加强筋。标准：拉延模定位板有效定位高度30mm。注：小件、高速线/多工位线中不使用导向定位板，在手工线的大件中才使用导向定位板。a为普通挡料板安装面各部尺寸b为感应器挡料板安装面各部尺寸如图4-2所示：4-2挡料板安装面各部尺寸前定位板设置A)串联放料的情况下，考虑板料的弯曲，前定位板距水平送料线30mm。防止放料时坯料弯曲与定位板发生干涉。B)手动放料时，前定位板比送料水平线低10mm，导正部分加长。C)原则上设置两处，板料窄（小于500mm）时可设置一处，但定位板宽度增大（150mm）D)同一侧定位板间距尽量远。侧定位板设置侧定位板根据坯料投入方式确定。A)侧定位板高度1）机械手、真空类定位板最高处与送料水平线50mm，此时，板料从上方落下，因此，定位板前端尽量设置导正面。2）推进送料类定位板直线部分高出送料水平线50mm；定位板前端应设置导正面；以送料水平线为基准确定高度如图4-3所示：4-3定直板送料B)原则上一面设置一处，根据导向长度来确定。C)同一方向设置多个定位板时，间距要尽量大。D)平面位置。