本科毕业设计论文-侧围密封梁拉延模具设计

全套设计（图纸）加扣扣194535455全套设计（图纸）加扣扣194535455湖北汽车工业学院毕业设计（论文）摘要论文主要介绍了东风越野车有限公司越野车制造项目——侧围密封梁拉延模具设计。该论文侧重于拉延模具的结构设计和工艺分析计算。使用ｃａｄ软件进行二维工程图的绘制，运用ｐｒｏｅ和ＵＧ进行三维数字化设计和模具的虚拟装配。论文对该拉延模具的主要零部件进行了结构分析和参数计算，同时对模具装配步骤进行了介绍。在整个拉延模具设计过程中，严格按照零件的工艺要求，综合考虑了模具结构的可靠性与科学性，从而缩短模具制造周期，提升产品质量，提高产品经济型。关键词：越野车；拉延模具；设计；结构；cad/proe/UG；装配；周期；I湖北汽车工业学院毕业设计（论文）AbstractPapermainlyintroducedtheprojectoftheDongfengoff-roadvehicles——sidesealedbeamdrawingdiedesign.Thepaperfocusesonthedrawingdiestructuredesignandprocessanalysisandcalculation.Usingcadsoftwarefortwo-dimensionalengineeringgraphicsrendering,usingproe，UGand3ddigitaldesignandvirtualassemblyofmould.Papersonthemainpartsofthedrawingdiestructureanalysisandparametercalculation,atthesametimeofmoldassemblystepsareintroduced.Inthedrawingdiedesignprocess,instrictaccordancewiththerequirementsofpartsisconsideringthereliabilityofthemouldstructureandscientific,soastoshortenthetoolingmanufacturingcycle,improveproductquality,improveproducteconomy.Keywords：off-road；vehicles；drawingdie；design；structure;cad/proe/UG；assembly；cycle；湖北汽车工业学院毕业设计（论文）目录[5]摘要............................................................................................................I[5]Abstract.......................................................................................................II目录.............................................................................................................III一、绪论.....................................................................................................11.1课题来源...................................................................................................................11.2课题研究的目的.......................................................................................................11.3课题研究的意义.......................................................................................................1二、国内外行业现状以及前景分析............................................................22.1国内外产业现状.......................................................................................................22.2对模具行业前景预测...............................................................................................2三、模具的工艺分析和结构设计..................................................................53.1工艺分析...................................................................................................................53.1.1零件结构........................................................................................................53.1.2零件的工艺分析............................................................................................53.2成型拉延方案确定...................................................................................................63.3工艺计算...............................................................................................................63.3.1拉延毛坯的分析计算....................................................................................63.3.2拉延力和压料力的计算................................................................................73.3.3压力机的选择................................................................................................83.3.4计算压力中心................................................................................................9四、冲压设备的选取..................................................................................114.1冲压设备选取的原则.............................................................................................114.2冲压设备的选择.....................................................................................................114.2.1冲压设备内性的选择................................................................................114.2.2冲压设备规格的确定原则..........................................................................12III[18]湖北汽车工业学院毕业设计（论文）[18]4.3冲压设备的选择.....................................................................................................134.4闭合高度的.............................................................................................................134.5压力机功率的校核.................................................................................................144.5.1拉深功的计算..............................................................................................144.5.2电动机功率的校核......................................................................................15五、模具结构设计......................................................................................165.1模具总体结构设计.................................................................................................165.1.1方案分析......................................................................................................16六、模具主要零部件结构设计...................................................................196.1模具主要零部件.....................................................................................................196.2凸、凹模设计.........................................................................................................216.2.1计算凸模和凹模之间的闭合间隙..............................................................216.2.2凹模的设计..................................................................................................216.3压边圈的结构设计.................................................................................................226.4拉延筋的设计.........................................................................................................236.5确定拉延方向.........................................................................................................246.5.1拉深方向的选择..........................................................................................246.6拉深工序的工艺处理.............................................................................................256.7定位方式设计.........................................................................................................256.8其它标准件的选择.............................................................................................266.8.1导板的选择..................................................................................................266.8.2到底标记的选择..........................................................................................266.8.3定位板的选择..............................................................................................266.8.4安全螺栓的选择..........................................................................................266.8.5限位器的选择..............................................................................................276.8.6垫块、平衡块的选择..................................................................................276.8.7铸入式起重棒、铸入型螺栓的选择..........................................................276.9托杆设计.................................................................................................................28IV[23]湖北汽车工业学院毕业设计（论文）[23]七、模具二维图绘制..................................................................................297.1模具工程图要求.....................................................................................................297.1.1功能要求......................................................................................................297.1.2技术指标......................................................................................................297.2二维工程图.............................................................................................................307.2.1凹模的二维工程图......................................................................................307.2.2凸模的二维设计........................................................................................317.2.3下模座二维图如图所示..............................................................................327.2.4压边圈的二维设计......................................................................................327.2.5装配图的设计..............................................................................................33八、模具三维数字化设计...........................................................................358.1三维数字化设计的基本概念............................................................................358.1.1数字化..........................................................................................................358.1.2数字化设计..................................................................................................358.1.3传统的设计过程与数字化设计过程的比较..............................................358.2总装配图三位数字化设计.....................................................................................368.3检查干涉分析.........................................................................................................388.4数字化设计的意义.................................................................................................39结论.............................................................................................................40致谢.............................................................................................................41参考文献.....................................................................................................42V

湖北汽车工业学院毕业设计（论文）一、绪论1.1课题来源本课题来自东风越野车有限公司，最终形成对侧围密封梁拉延模具的进行计算机辅助设计，实现模具三维数字化设计与虚拟装配进行三维数字化设计。1.2课题研究的目的为了实现汽车的零部件量产化，提高企业生产的加工效率，形成一套固有且自动化产业设备为形势所逼。针对越野车侧围密封梁拉延模具，进行数字化设计，形成一套对侧位密封梁进行拉延的自动化设备，从而提高生产效率，获得高质量产品，提高生产经济性。1.3课题研究的意义经过相关技术人员介绍，目前在运用的设备主要由以下几个方面的不足：①模具生产周期比较长，工作较为复杂，有部分工序可以一步完成，用是不会影响产品质量。对其进行适当的改进可以提高生产效率，创造更多的价值。②设备性能单一，并没有做到一物多用的功能。经过上述分析，对原有的拉延模具改造是大势所趋，只有这样才能适应社会发展潮流。通过对模具进行综合分析，来提高其效率以及提升其功能，从而缩短生产周期，提升产品质量，创造更大的生产效益。1湖北汽车工业学院毕业设计（论文）二、国内外行业现状以及前景分析2.1国内外产业现状现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。在现代化工业生产中，越来越多的产品需要用模具来进行加工。模具产业已经成为工业发展的基础。如今社会发展，人们对汽车、家用电器、住宅等的需求与日俱增，为了满足人们日益增长的物质需求，就需要有更加快速的并且高质量的生产模式。因此促进了拉延技术的快速发展，同时也就对模具技术提出了更高的要求。由于现代工业的飞速发展，人们越来越关注在模具设计中如何缩短模具设计与加工周期以及如何提高模具生产加工的质量。显然，传统的模具制造业已经不能适应现代化的工业发展，推陈出新，勇于创新已经势在必行。在此方面，一些先进工业国家做的比较好，如：美国，德国，日本等。设计是贯穿工业生产的整个生命周期的，在如今，许多国家全力推广CAD/CAE/CAM的发展，其将在模具行业发挥越来越重要的作用。随着CAD／CAM／CAE软件及其他应用软件的普及应用，模具更加趋向与多方向，多功能，并且向着简便的方向发展。2.2对模具行业前景预测目前，中国正面临着发达国家的技术优势和发展中国家，价格优势的双重压力。工业国家如果想在剧烈竞争下生存下来，其技术和业务必须存在一定的优势。在中国模具行业生存已成为一个巨大的挑战，印度，泰国和东欧国家在最近几年，工业模具发展十分迅速，其模具的价格也具有很强的竞争优势，中国的模具行业，成本和价格优势将逐渐减弱并最终消失。罗白回良玉说，中国必须死企业的技术，管理和人员培训工作，积极引进国外先进的模具制造技术，以提高高端产品的模具开发能力，调整产品结构，模具，模具产品，不断提高我国的国际竞争力。这样模具行业才能稳定发展。中国在“十一五”时期国民经济将继续保持较快增长速度，到模具行业，一个可靠的宏观支持。汽车，IT，电子信息，家用电器，OA办公设备，机械和建材业，航空航天等，都对模具存在大量的需求。只要国外开发的，目前的模型有较大的模具进口更多，2湖北汽车工业学院毕业设计（论文）因为中国在这方面的发展自己的能力将大大增加对模具的需求。中国的模具业可望在快速发展的良好宏观环境。模具前景主要在以下几个方面：（1）继续全力推广CAD/CAE/CAM的发展，其将在模具行业发挥越来越重要的作用。随着CAD／CAM／CAE软件及其他应用软件的普及应用，计算机产生的各种类型、格式各异的数据资料，如市场分析报告、加工图纸、零件加工工艺、仿真测试结果分析及各种说明书等方面因素更加复杂，如何有效管理这些异构数据资料成为了企业面临的一大难题。只有继续全力推广CAD/CAE/CAM的发展，同时，设计人员在产品生命周期内的各个环节与产品过程相关的各个地方均能及时、准确地获取产品的相关信息，并对产品数据进行一定权限范围内的操作，才能最大限度实现产品经济最大化。（2）成型表面的加工向精密，自动化的方向发展。成型加工表面正向着高效化，自动化发展，而这些发展主要依靠计算机技术的发展来实现的。我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。同时模具精度也是较重要的环节，只有制造出来精度高，性能好的模具，才会在屹立于当今市场经济这片浪潮中。（3）一体化加工是目前正在发展的新技术。机电一体化取代了组成机械电子系统的多个部件单位，一体化加工是将机械、电气/电子技术、信息技术及软件相互辅助的一个总系统实现调节循环过程。机电一体化加工是以后机械加工的大势所趋，只有工业加工更加自动化，生产效率才会更高，以人为本的思想理念才会得以践行。一体化加工不仅能够缩短加工周期，提高加工效率，同时还能够提高产品的质量。（4）模具工业新工艺、新理念和新模式等创新思维将带领模具行业达到下一个巅峰。适应模具单件生产特点的柔性制造技术，制造出符合规格的产品；创造最佳管理和效益的团队；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。（5）最后，3D模具发展已为当下形势所趋。3D打印技术最近迅速兴起，成为炙手可热的新型产业，它可以打印出立体产品。目前3D模具打印比较常规的是运用在器官打印，在医学领域取得了重大突破，解决了医学上很多难以攻克的难题。3D模具已经成3湖北汽车工业学院毕业设计（论文）为各国重点研究对象，当今模具发展的大趋势。4湖北汽车工业学院毕业设计（论文）三、模具的工艺分析和结构设计3.1工艺分析3.1.1零件结构东风越野车侧围密封梁零件图如图3.1所示，料厚1.2mm。图3.1零件图3.1.2零件的工艺分析根据公东风越野车有限公司加工方案，加工分三步：1.拉延成型2.修边冲孔3.侧修边冲孔。本课题研究的是模具的拉延成形工序，加工这道工序的模具是拉延成形模，在这我们主要讨论其第一步加工步骤——拉延模具设计。它在结构上的主要特征有凸模、凹模、压边圈，除此之外还必须有导向装置、卸料装置、定位器、平衡块、垫块以及其它一些非结构特征。同时还要从其经济性角度出发，综合考虑，设计出最佳方案，从而提高产品质量以及创造更大的经济效益。5湖北汽车工业学院毕业设计（论文）3.2成型拉延方案确定[4]制件材料DC04（深冲用），屈服强度，抗拉强度[4]制件材料DC04（深冲用），屈服强度，抗拉强度270MPa；冲压工艺完成比较合适。b先下料后拉延。采用单动拉延模具。单动压力机的压边力是通过凹模下行时作用在压边圈上的反作用力提供的。一般采用倒装拉深。单动压力机成形，凸模和压边圈在下，凸模直接安装在工作台上，压边圈则使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力。在早期对于大型汽车覆盖件，为保证产品质量，拉延一般都设计成双动，采用双动压力机拉延。但是模具经过最近几年的发展，由于氮气罐等装置的出现，随着工作设备性能和工艺设计水平的提高，目前单动压机已经完全满足以上要求，并且拉延的效率更高，能耗更低，压机结构更简单，安装维护更方便。同时由于单动压力机设备能让加工的模具结构更为简单明了，并且还能提供变压边力，且带有独立的压力负反馈补偿通路、压力波动范围小、价格便宜等优点，所以此次方案考虑单动拉延模具。3.3工艺计算

[5]3.3.1拉延毛坯的分析计算需加工如图3.2情况：6湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图3.2经过测算，模具为1750X950mm，板料至少取10个加工余量，毛坯长度取1500mm，宽度去600mm，零件厚度取1.2mm。故毛坯尺寸为1500x600x1.2mm。3.3.2拉延力和压料力的计算为了选择压力机和设计模具，必须计算拉延力和压料力。拉延力与压料力的大小不仅与毛坯尺寸、厚度、材料的强度极限等因素有关。而且与压料面的形状也有很大的关系，受到诸多因素的影响。因此，要从理论上计算拉延力和压料力是很困难、很复杂的，而且计算精度也不高。通常在生产实际中是采用经验公式，经过简化的理论公式来进行分析计算的，从而来进行分析设计的。拉延力［6］根据《Pro/E冲压模具设计与制造》对复杂零件［6］式中P——拉延力（N）；

（3.1）7湖北汽车工业学院毕业设计（论文）t——板料厚度（mm）；L——拉深凹模口周长（mm）；σb——材料的强度极限（MPa）；K———系数，一般取0.6-1.0；在本课题中毛坯的材料为DC04,σb=300MPa；t=1.2mm；L=（1500+600）*2=4200mm；系数K取0.8。代人公式可以求得P=1210KN。压边力[7]22在拉深过程中，若板料的变形程度较大，在凸缘变形区容易起皱。防止起皱的主要[7]22方法就是采用压边装置，对板料施加压力，使变形区周围的板料始终保持平整。压边装置的压边力大小必须适当，否则对零件质量有巨大影响。如果选择的压边力过大，将会增大拉深应力，导致危险断面的破裂。如果压边力过小，将会使凸缘或侧壁起皱。因此，压边力的大小要使拉深件符合技术要求，并在试模中加以调整。根据《冷冲压工艺与模具设计》总的压边力：Aq（3.2）式中为总的压边力；A—为开始拉深瞬间不考虑凹模圆角时的压边面积（mm）；q—单位压边力（MPa）近似计算取A=1500*600-1450x570=73500mm；根据《冷冲压工艺与模具设计》中表5-7查得单位压边力为2.5-3.0Mpa；取q=3.0Mpa.代入式3-2中计算的FQ=221KN。3.3.3压力机的选择[7]单动压力机一般用于浅拉深，即拉深施力行程小于压力机公称压力行程的拉深，所[7]选压力机的吨位应大于拉深力和压边力的总和。对于复杂的工况，除了应该有满足该位置的冲压力的条件外，还要满足在工作过程中，能满足任何时刻工作所需力的大小。根据《冷冲压工艺与模具设计》公式5-15：8对于浅拉深

湖北汽车工业学院毕业设计（论文）F机>=(1.6-1.8)F总(3.3)代入式中F机=1.8*（1210+221）=2575.8KN。3.3.4计算压力中心确定压力中心的目的模具的压力中心就是冲压合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合，以保证在工作时系统受力趋于平衡，减少振动，增加机器工作年限以及提升工件质量。压力中心的计算方法模具的压力中心有两种计算方法：（1）简单几何图形压力中心的位置。简单几何图形压力中心的位置在几何图形的几何中心。（2）确定多个凸模模具的压力中心。确定多个凸模模具的压力中心，是将各个凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。该模具的压力中心是弯曲力的作用点，如图3.3.9湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图3.310湖北汽车工业学院毕业设计（论文）四、冲压设备的选取4.1冲压设备选取的原则[9]冲压设备的选择是工序设计和模具设计的一项重要的内容。合理地选用设备对工件[9]质量以及生产效率等有重大的影响，也为模具的设计带来方便。冲压设备的选择主要是依据模具的行程、尺寸和公称压力等参数来匹配压力机的类型和规格。冲压设备规格的确定主要取决于工艺参数及模具结构尺寸，压力机必须满足：1）所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：F压机F总。2）压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁模具，其行程不宜过大，也不宜过小，以免发生模座与导向装置脱开的不良后果。3）所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间，只有这样才能完成有效的冲压。4）压力机的工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要留有安装固定的余地。一般每边应大出50-70mm以上。4.2冲压设备的选择4.2.1冲压设备内性的选择依据冲压件生产批量、工艺方法与性质及冲压件尺寸、形状、精度来选择。中小型冲压件精度要求不高，适合用开式压力机；大中型件或精度高、载荷大的冲压件，一般会选用闭式压力机；难拉深的工件且需要大的压边力时，应选用双动压力机进行拉深；形状复杂件的大批量零件生产时，宜选用高速压力机或多工位压力机；对校平、整形、压印等加工工序，宜采用摩擦压力机或肘杆式压力机进行模具工作；对大型厚板冲压，宜采用液压机。冲压设备类型的选定主要取决于工艺要求和生产批量。对于加工中小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的生产，主要应用开放式机械压力机。虽然开放式冲床的刚度差，影响模具的使用寿命和冲裁件的表面粗糙度，但它操作方便，11[9]湖北汽车工业学院毕业设计（论文）[9]并且易于安装机械化附属装置。对于加工大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机。在大型拉深件的加工生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，操作方便且调整方便。在小批量生产当中，尤其是大型厚板料冲压件的生产多采用液压机。我们所用的液压机无固定的行程，并且不会因为板料的厚度变化而超载，而且在需要很大的施力加工行程加工时，与机械压力加工相比具有明显的优点。但其速度比较低，生产效率偏低，且零件的尺寸精度受操作因素的等原因影响而不稳定。对于比较薄材料的冲裁工序，最好选用导向较精准的精密压力机。对于较平、整形和温、热挤压工序，最好选用摩擦式压力机。摩擦式压力机其结构简单、造价合适、不易发生超负荷损坏等特点。但其行程次数比较少，生产的效率偏低，并且操作不太方便。在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，多选用高速压力机或多工位自动压力机。根据工作的实际情况，本套模具拟选用闭式机械式压力机。4.2.2冲压设备规格的确定原则1）所选压力机的公称压力必须大于冲压工件时所需的总冲压力，即：1）所选压力机的公称压力必须大于冲压工件时所需的总冲压力，即：FF。须满足：机总2）压力机的行程大小要适当。滑块的行程大小选择首先应方便毛坯的放入和零件的取出，只有这样才能提升工件加工的效率。对于工件的拉深等冲压工序，滑块行程须大于零件高度的两倍，否则将会造成冲压不彻底或不能完成。3）所选压力机的闭合高度应介于冲模的最大装模高度与最小装模高度之间。一般应满足：+10(4.1)式中Hmax——最大闭合高度，连杆调到最短时的距离；Hmin——最小闭合高度，连杆调到最长时的距离；H1——压力机工作垫板厚度；H——模具的闭合高度；12湖北汽车工业学院毕业设计（论文）L——连杆的调节长度。4）压力机的工作台面的尺寸必须大于模具的下模座的外形尺寸，并要留有安装固定的余地。一般每边应大出50-70mm以上。5）行程次数的选择，行程次数是指在工作中滑块每分钟往复运动的次数，它主要根据零件的加工所需生产率、加工操作的可能性和允许的变形速度等要求来确定。6）电动机功率的选择必须遵守模具加工设计手册，在某些情况下（如大型件的斜刃冲裁、深度很大的薄拉深等加工情况），必须对压力机的电动机功率进行校核，不仅从加工效率和工件质量出发，还要从经济型考虑各方面因素，并选择功率大于冲压所需功率的压力机。4.3冲压设备的选择根据所需的工艺力F=2575.8KN，模具的闭合高度H=650mm，行程30mm，模具的外廓尺寸为1750x950x650mm，选用,闭式双点压力机JD36-400,其技术参数为:公称压力4000KN；滑块行程500mm；滑块行程次数10次/分；最大装模高度1000mm；装模高度调节量400mm；工作台尺寸1400mm3500mm；电动机功率/主电动机：55kw；气垫压紧力：300KN；气垫下沉量：20mm；气垫行程：220mm；生产厂：济南第二机床集团有限公司。4.4闭合高度的为了使模具能够正常工作，模具的闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大闭合高度和最小闭合高度之间，如果模具闭合高度小于冲床的闭合高度，可以13湖北汽车工业学院毕业设计（论文）采用垫板，其厚度为H

1

，压力机的闭合高度必须满足：[10]根据《冲压工艺与模具设计》

公式3-5得：H

最大

-H1-5

H

模

H

最小

-H

1

+10（4.1）其中，H

最大

-H

1

和H

最小

-H

1

分别为模具安装在冲床垫板上时，冲床的最大和最小模具闭合高度1000-220-5=775mmH模具闭合高度1000-220-5=775mmH600-220+10=390满足，因而无需加垫板，寸。模具闭合高度H=650mm；模具工作时最大高度H=1000mm；模模具的闭合高度满足要求。4.5压力机功率的校核4.5.1拉深功的计算[7]当拉深的工件比较复杂时，不能简单地将工件计算的压料力和拉深力加来选择压力[7]机，还应该注意压力机的压力曲线，否则很可能由于过早的出现最大冲压力而使压力机超载损坏。根据《冷冲压工艺与模具设计》公式5-18：第一次拉深的拉深功可按下式计算：（4.2）F1max—第一次拉深的最大拉深力（N）；--平均变形力与最大变形力的比值；--第一次的拉深高度（mm）；拉深力F1max=4000KN,取=0.8，=30mm；代入式中的A1=96000N.m。14湖北汽车工业学院毕业设计（论文）4.5.2电动机功率的校核根据《冷冲压工艺与模具设计》

[7]

公式5-20：拉深所需压力机的电动机的功率为：式中A—拉深功（N*m）；—不均衡系数，取=1.2-1.4；

（4.3），

--分别为压力机效率、电动机效率，取

=0.6-0.8，取

=0.9-0.95；N—压力机每分钟的行程次数。A=96000N.m，取1.3，，分别取0.7,0.9，n=10次/分代入式中的N=32.37KW<55KW。因此，根据冲压力、闭合高度、外阔尺寸、电动机功率、滑块行程等工作情况，选择JD36-400是合适的。15湖北汽车工业学院毕业设计（论文）五、模具结构设计5.1模具总体结构设计5.1.1方案分析方案选择根据公东风越野车股份有限公司加工方案，加工分三步：1.拉延成型2.修边冲孔3.侧修边冲孔。在这我们主要讨论其第一步加工步骤——拉延模具设计。它在结构上的主要特征有凸模、凹模、压边圈，除此之外还必须有导向装置、卸料装置、定位器、平衡块、垫块以及其它一些非结构特征。同时还要从其经济性角度出发，综合考虑，设计出最佳方案，从而提高产品质量以及创造更大的经济效益。模具结构如图5.11—上模座2—定位器3—下模座4—限位器5—卸料螺钉6—弹簧7—螺栓8—凸模9—销钉10—压边圈11—托杆12—导板16湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图5.1方案一：采用单动拉延模具（如图5-1-1-1-2）。单动压力机的压边力是通过凹模下行时作用在压边圈上的反作用力提供的。一般采用倒装拉深。单动压力机成形，凸模和压边圈在下，凸模直接安装在工作台上，压边圈则使用压力机下面的顶出缸，该加工步骤的压料力是通过顶杆提供的。单动拉延的优点在于：模具结构简单，加工起来比较方便，同时制作的成本低，物美价廉。缺点是：拉延深度有限、压边力难以控制、对复杂零件的成形难以保证。图5.2方案二：采用双动拉延模具（如图5-1-1-1-3）。双动压力机能通过单独的机构提供压边力。正装拉深。采用双动压力机成形，凸模和压边圈在上，凸模安装在内滑块上，在外滑块上安装该工件所需要的压边圈，在压力机工作时外滑块首先下行，压边圈将毛坯紧紧压在凹模面上，然后内模块下行，凸模将毛坯推动到到凹模腔内，毛坯在凸模、凹模和压边圈的作用下进行拉延变形。双动拉延的优点在于：拉延深度大，压边力大而稳定，且易于调整，能获得很大的17湖北汽车工业学院毕业设计（论文）拉深成形力，压力波动小。缺点是：模具结构复杂、制造难度大、成本高。图.2方案可行性选择采用单动拉延模具。在早期对于大型汽车覆盖件，为保证产品质量，拉延一般都设计成双动，采用双动压力机拉延。但是经过多年的发展，由于氮气罐等装置的出现，随着压力机性能和工艺设计水平的提高，目前单动压机已经完全满足以上要求，并且冲压效率更高，能耗更低，压机结构更简单，安装维护更方便。同时由于单动压力机还具有可以降低模具结构的复杂性，能提供变压边力，且带有独立的压力负反馈补偿通路、压力波动范围小、价格便宜等优点，所以此次方案考虑单动拉延模具。18湖北汽车工业学院毕业设计（论文）六、模具主要零部件结构设计6.1模具主要零部件一、工艺零件这类零件是直接的参加完成冲压工序，材料和冲件相互接触的，它们对完成的主要工艺过程起重要作用，直接使板料产生金属的物理流动、造成塑性变形或引起材料分离的零件。其中包括：（1）工作零件——直接完成工作要求的一定变形或者造成材料分离的零件。如凸凹模等；（2）定位零件——用以确定加工中材料的位置和毛坯正确位置的零件。如挡料销、定位板、定距侧刃等；（3）卸料、推料及压料零件——加工中用来夹持毛坯或在冲压完成后进行推件及卸料的零件。在某些加工的情况下，也能起到限位、校整和帮助提高冲件精度的作用。如卸料板、压边圈、顶件器、废料切刀以及与模具安装在一起的送料、送件装置等。二、传动零件使板料进行送料或使模具工作部分产生某种特定的运动方向，使得压力机能按照特指的方向加工。如凸轮、斜楔、滑板、铰链接头等。三、辅助结构零件这类零件不直接的参与加工零件的工艺过程，也不和坯料直接的发生作用。该零件是在模具的结构中有安装夹持及装配的作用，对模具完加工的过程起保证作用，对模具的功能起完善与辅助的作用。其中包括：（1）导向零件——作为零件上模具在工作时的运动定向的确定，是保证模具上、下部分正确的相对位置的零件。（2）夹持及支持零件——用以安装和固定零件及传递加工工作压力，并将模具准确安装固定到压力机上的零件。（3）紧固及其他零件——连接紧固工艺零件与辅助零件，及将模具固定到压力机台面上的零件。模具零件的分类又可细分如图6.1所示：19湖北汽车工业学院毕业设计（论文）凸模工作零件凹模键定位销工艺零件定位零件定位器压边圈安全螺栓卸料及压托杆料零件模具零件

支持及上下模座夹持零件导柱辅助结构零件导向零件导套导板螺钉紧固及销钉其他零件其他图6.1模具零件分布图20湖北汽车工业学院毕业设计（论文）6.2凸、凹模设计6.2.1计算凸模和凹模之间的闭合间隙[7][7]本道工序采用有压边装置拉深时，其间隙应根据板料的厚度、拉深的次数和拉深的[7][7]顺序来确定，根据《冷冲压工艺与模具设计》公式5-21公式：（6.1）式中Z——弯曲模凸凹模单边间隙；t——材料的名义厚度；——增大系数，考虑的增厚以减少摩擦。有压边装置时，根据《冷冲压工艺与模具设计》表5-9，总的拉深次数为1，单边间隙Z=(1——1.1)t，其中料厚为1.2mm，则单边间隙Z=1.05*1.2=1.26mm。6.2.2凹模的设计[13]在该越野车拉延模具设计中，拉延成形模具的凹模与上模座做成一个整体，采用闭[13]口式凹模结构，材料为钼铬铸铁，凸模与凹模的接触部分型面结构基本一致，采用数控加工。侧围密封梁拉延模具拉深毛坯是通过凹模圆角慢慢加工凹模型腔，在这样操作后直至将板料拉深成凸模的样子。该侧围密封梁拉延模具设计中拉深件上的装饰的棱线、拉延模具的装饰的筋条、装饰的凹坑、加强筋、装配用凹坑以及反拉深等一般都是在拉深模上一次形加工完成的。因此，该东风越野车侧围密封梁拉延模具设计凹模结构除了凹模压料面和凹模圆角外，在凹模里设置的成形上结构的凸模或凹模也属于凹模结构的一部分。该越野车侧围密封梁拉延凹模结构可分为闭口式凹模结构和通口式凹模结构。闭口式凹模其结构的底部是封闭的。在拉深模中，我们一般运用的都是闭口式的凹模结构。通口式凹模的底部是通的，通孔下面会加模座，反成形凸模紧固在模座上。这种凹模底部是通的凹模结构称为通口式凹模结构。通口式凹模的结构一般用于复杂的拉深件、零件的坑包较多、棱线要求较高的的拉深模。凹模型面部分一般比同边非型面部分高出15mm以上，可以沿型面偏移一定值得到21湖北汽车工业学院毕业设计（论文）非加工部分，也可以用几段折线进行拉伸，拉出比型面低下去的非加工面。型面范围比板料线周边大12mm。该侧围密封梁拉延模具上模座筋条沿着分模线走一周，筋条厚度为主筋厚，大约取40mm。减重孔按照技术协议执行，合理地减重有利于提高铸造工艺、减少成本的效果。凹模的结构如图6.2：图6.26.3压边圈的结构设计[15]在这次东风越野车侧围密封梁拉延模具设计中，压料面是模具加工工艺的一个重要[15]组成部分，即凹模圆角半径以外的那部分。但在模具设计中我们为了控制材料的流动，目的是使得四周的材料能够均匀并且稳定进料，防止进料速度不一致导致起皱等原因可能造成工件工艺下降或者报废。压料面的形状不但要保证压料面上的材料不皱，还应该尽量造成凸模上的材料能下凹以降低拉深深度，在加工过程中最重要的是保证加工件不皱不裂。因此，在这次侧围密封梁拉延模具设计中压料面形状尽量由平面、圆柱面、双曲面等曲面组成。确定压料面的形状必须考虑一下几点：（1）加工过程降低拉深深度；（2）凹模对毛坯有一定的拉深作用，尽量使毛坯各部分在拉深过程中处于拉伸状态，并能均匀的贴紧凸模壁才能避免起皱。综合考虑以上几点，在进行这次侧围密封梁加工过程中，为确保制件能够一次拉深完成，选择锥形压料面，压边圈的结构如图6.3：22湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图6.36.4拉延筋的设计[7]在汽车覆盖件冲压成形中，绝大多数模具加工零件上都设有拉深筋，拉深筋有如下[7]作用：（1）可以增加进料的阻力，压料面之间的拉延毛坯不仅受径向和切向拉应力外，并且还受反复弯曲应力，拉延的毛坯经反复几次拉延，从而增加了进料阻力。（2）可以使进料的阻力均匀，由于直线的部分加工时进料阻力小，圆角部分有切向压应力。在这次东风越野车侧围密封梁拉延模具设计中，拉延模具在该部分加工时，拉延毛坯的材料变厚，这不工序会导致零件加工进料阻力增大，拉延筋可以安放在直线部分的压料面上，这个步骤可以使直线部分和圆角部分的进料阻力均匀，从而在侧围密封梁拉延模具设计中起到稳定的效果。（3）可以降低对压料面表面粗糙度，在这次越野车侧围密封梁拉延模具设计中，使用拉延筋后，可以使压料面之间的加工间隙可以进行适当的放大，略大于料厚，这样在这次越野车侧围密封梁拉延模具设计中，压料面的表面粗糙度对拉延所产生的效果的影响就不是那么明显了。如果不用拉延筋，则对越野车侧围密封梁拉延模具设计中压料面的表面粗糙度要求高，而且压料面还容易磨损和拉毛，这样在加工的过程中在会产生划痕，严重的会产生破裂。（4）可以使拉延稳定，该越野车侧围密封梁有些拉延件不需要使用拉延筋，简单地靠调节外滑块的四角的高低，就能够满足外滑块成发生较小范围的倾斜，造成压料面上各部位压料力不同，也能够拉延出拉延件，但不稳定。使用拉延筋就能使该侧围密封梁拉延模具拉延可靠稳定。（5）可以纠正材料不平整的缺陷，在该越野车侧围密封梁拉延模具中并可消除产生23湖北汽车工业学院毕业设计（论文）滑带的可能性，应为当拉延毛坯通过拉延筋时产生起伏后再向凹模流入的过程相当于辊压校平的作用。6.5确定拉延方向[16]根据公东风越野车股份有限公司加工方案，加工分三步：1.拉延成型2.修边冲孔3.[16]侧修边冲孔。确定该东风越野车侧围密封梁拉延模具拉延方向应从拉深工序开始，然后制定以后各工序的冲压方向。应该尽量将各工序的冲压方向设计成一致。6.5.1拉深方向的选择在该越野车侧围密封梁拉延模具设计中，拉深方向选择的原则主要有以下几点：（1）要考虑在该侧围密封梁拉延模具的凸模能否进入凹模，是否造成破裂和起皱的影响等；（2）要考虑在该侧围密封梁拉延模具设计保证能将拉深件的所有空间形状（包括棱线、肋条和鼓包等）能够一次性拉深出来，不能出现拉延所产生的死角（拉不到的区域）；（3）要考虑在该侧围密封梁拉延模具设计中，要考虑降低拉深件的深度，在该越野车侧围密封梁拉延模具设计中，在该模具中若拉深深度太深，会增加拉深成形的难度，容易产生破裂、起皱等质量问题，但是如果拉深深度太浅，则会使材料成形过程中，我们会得不到零件加工要求中的塑性变形，覆盖件刚度得不到加强；（4）要考虑该侧围密封梁拉延模具设计中，尽量使拉深深度差最小，以减少材料在拉延变形中，变形分布的不均匀性；（5）要考虑该侧围密封梁拉延模设计中，要保证凸模开始拉深时与拉深毛坯有良好的接触状态，开始拉深工件的时候，凸模与拉深毛坯的接触面应尽量靠近冲模中心，以便减少在拉延时所造成的误差。综合以上几点，拉深方向如图6.4：24湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图6.4拉深方向6.6拉深工序的工艺处理[17]在该东风越野车侧围密封梁的拉延中，为了实现密封梁的拉深，需要将密封梁的孔、[17]开口、压料面等结构按照拉深工序的要求进行工艺处理，这样的处理称为工艺补充。侧位密封梁拉延模具工艺补充处理的内容包括：确定压料面的形状、工艺补充、翻边展开、冲工艺孔和工艺切口等内容，是针对拉深工艺的要求对覆盖件进行的工艺处理措施。加工工艺补充原则：（1）模具的内孔封闭补充原则（在加工侧围密封梁时为防止开裂而采用与冲孔或工艺切口除外）；（2）简化拉深件的结构形状原则（模具加工结构越简单越有助于提高模具拉延的质量）；（3）对后续加工步骤照顾原则（如对修边、翻边定位可靠、模具结构简单）。6.7定位方式设计[16]在这个东风越野车侧围密封梁拉延模具设计中，定位元件的作用是保证定位元件的[16]定位面和工件定位基准面相接触或配合，从而实现在侧围密封梁拉延模具工件的准确定位。定位元件的设计应满足以下要求：（1）要有与工件相适应的精度；25湖北汽车工业学院毕业设计（论文）（2）要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；（3）要有耐磨性，以便在使用中保持精度。因为本道工序为拉延成形，在对越野车侧围密封梁模具拉延设计时，对模具的导向精度要求较高且制件前后不对称，伴随着一定的侧向力。所以本套模具采用导柱导套加导板导向，下模座和凸模的定位采用圆销加定向键定位。工件的定位采用定位器定位。6.8其它标准件的选择

[18]6.8.1导板的选择由于制件前后不对称，有一定的侧向力，须有导板导向，其结构相对简单，造价相对较低，应用相当广泛。下模座与压边圈之间采用内导的方式。查导板DMC1230，左右两侧的自润滑导板的规格选择为：MWF75-100，前后两侧的自润滑导板的规格为：MWF100-100。6.8.2到底标记的选择到底标记的作用是验证模具是否拉深到底，到底标记原则上设置于废料处，并放在板料较晚接触的平面部位。外板件应该设置于非产品处，查DMC2640（压印器），到底标记的规格为A-16。6.8.3定位板的选择本套侧围密封梁拉延模具设计中，模具的毛坯的定位采用定位板定位，前后四个，左右两个，一共六个定位板。查DMC2130（挡料块），选择前后四个挡料块的规格为ENSTB150-30-M10，查DMC2140挡料块），选择左右两个挡料块的规格为NSTFA-75-M10。6.8.4安全螺栓的选择为了限制压边圈的顶出行程，有必要再下模座上设置安全螺栓，保证压边圈到最高点时，安全螺栓与压边圈之间至少还有20mm的安全空间，压边圈加工时安全螺栓可作26d行程限位螺栓承受拉力作用的最小截面直径为d，则必须满足4Fd（6.9.5）湖北汽车工业学院毕业d行程限位螺栓承受拉力作用的最小截面直径为d，则必须满足4Fd（6.9.5）为固定压边圈的螺栓在下模座上使用。4b

2

b

F

，即4F450000则d4F450000则d=≈8.04mm,F=300/6=50KN螺栓中部的的材料为SCM45,b=985MPa，b985查DMC1440行程限位螺栓），该侧围密封梁拉延模具安全螺栓的规格为CBH25-130。6.8.5限位器的选择在模具非工作状态时，限位器的安放用来保证凸凹模之间的间隙，防止损坏凸凹模的型面，查DMC1330（限位块），选择规格为SBS38-35-Y-20-R的限位块共4个。6.8.6垫块、平衡块的选择到底垫块的作用是压边圈墩底时与下模座接触，传递力到下工作台，到底垫块固定在下模座上，在压边圈和下模座上作出到底垫块凸台。凸台直径比到底垫块直径大10mm。查DMC2510（圆形垫块），选取规格为DTPM65-30共8块。平衡块的作用是调节各处进料速度，便于钳工调整，对运动中的压料圈有平衡作用。平衡块固定在压边圈上，在凹模和压料圈上作出平衡块凸台，凸台直径比平衡块直径大10mm。查DMC2530（平衡块），选取规格为DEB50-20-N共8块。6.8.7铸入式起重棒、铸入型螺栓的选择模具的起吊一般用铸入式起重棒或者吊耳，对于中小型模具一般用铸入式起重棒，本套模具的上下模座的起吊用铸入式起重棒，凸模和压边圈的起吊用铸入型起重螺钉。27湖北汽车工业学院毕业设计（论文）模具总重约4000kg，压边圈重约476kg。铸入式起重棒的选用查DMC1110（铸入式起重棒），选用铸入式起重棒的规格为φ60共8件。铸入型螺钉查DMC1120铸入型螺纹套），选用规格CSN20共8件。6.9托杆设计4F托杆承受4Fd

d

，则必须满足

d4

2

b

F

，即

b

（6-10-1）压料力为

FQ

=600KN,用12根推杆则每个托赶上的力为F=Fq/12=600000/12=50KN则：

F

=K

推

=K

顶

=50KN

[19]4F杆的材料为45钢查4Fd

表2.1可知450000

b

=600

MPa

，

b

=

600

≈10.3mm[20]查DMC1630(托杆)，取直径为d=24mm。[20]利用压力机的气垫进行压料和卸料时，需借助托杆来实现。因此，托杆的长度必须根据压力机、气垫、冲模结构尺寸来进行计算。计算托杆长度是在气垫处于上死点位置的状态下进行的，但气垫处于下死点时要求托杆不至于放倒。根据《冲模设计与制造实用计算手册》3.13，托杆的长度可按下式进行计算：(6-10-2)式中L—托杆的长度（mm）；H1—气垫处于上死点时，托杆在模具内的长度（mm）；H2—压力机工作台的厚度（mm）；H3—气垫下沉量（mm）；l—气垫的行程；H1=400mm，H2=160mm，H3=20mm，l=220mm，代入式中得L=580mm。28湖北汽车工业学院毕业设计（论文）七、模具二维图绘制7.1模具工程图要求7.1.1功能要求[21]（1）在该东风越野车侧位密封梁拉延模具设计中，凸凹模是模具上的重要组成部分，[21]其中不仅要求上下模座精密度，还要满足拉延模具设计所要求的强度和刚度，拉延过程中要防止模具在工作中断裂或破坏。凸凹模的材料为钼铬铸铁，对其材料及热处理应有适当要求，防止硬度太高而脆裂。（2）该侧围密封梁拉压模具要有恰当的闭合高度，不仅要满足机床的规格要求，同时在加工零件时要能够使模具正常工作，闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于最大与最小闭合高度之间。（3）导向零件的作用是保证凸凹模在冲压工作时有精确的配合间隙。在该越野车侧围密封梁拉延模具设计中，导柱设在下模座，应安排在远离压料圈的部位，这是为了安全操作，可以不用将手臂越过导柱，也能完成送取料的操作。（4）在该侧围密封梁拉延模具设计中，螺钉、螺母等紧固、弹性零件采用标准件，选用时在保证紧固和弹性顶出功能同时，为避免碰伤人手和妨碍操作，应避免紧固件暴露在外表面操作位置上。防止碰伤人手和妨碍操作。（5）在该越野车拉延模具设计中设计时应考虑操作方便，定位零件是用来确定坯料安放位置的。（6）支承及夹持零件它包括上下模座等，上下模座是拉延模的基础零，其他各种零件都分别安装固定在上面。模座的平面尺寸应与制件相适应。（7）托杆应具有足够的顶出力，运动要有限位。7.1.2技术指标（1）型面精度±0.5mm。

29[21]湖北汽车工业学院毕业设计（论文）[21]（2）上模座的材料为钼铬铸铁、下模座的材料为HT300，其上未注明圆角半径尺寸为R5～10mm，装配前倒去除工作零件的工作部分外所有棱边。（3）凸凹材料均为钼铬铸铁,图中未注明倒角C5-10，未注明圆角R5-10，未注公差尺寸的极限偏差按GB1804—79规定的IT14级。（4）导柱和导套材料为45钢,HRC58-62。（5）托杆、内六角螺钉、圆柱销等均选用标准件。（6）粗糙度要求：刚结合面1.6μm，与零件不附着的加工面6.3μm，不需要机械加工的按铸件表面要求，凸、凹模、压边圈等模具零件的型面按数模要求进行加工。（7）在该越野车侧位密封梁拉延中，对铸造零件加工前应分别进行时效处理和退火处理，凸凹模修整前要热处理达到硬度要求。铸件壁厚按技术协议要求，筋条之间的距离一般不能超过300mm。铸件减重孔依照技术协议执行，上下模座设置注入式起重棒。（8）到底垫块固定在下模座上，在下模座和压边圈之间应铸造出凸台，凸台直径比到底垫块直径大10mm左右。到底垫块的位置需要与筋条位置对应，材料为45钢，热处理HRC40-45。（9）平衡块固定在压边圈上，在凹模和压边圈之间应铸造出凸台，凸台直径比到平衡块直径大15mm左右。平衡块的位置需要与筋条位置对应，材料为45钢，热处理HRC40-45。（10）型面部分比周围非型面部分高出至少20cm，型面比板料线周边范围大10cm。（11）模具触料前至少30mm，导向开始导入，保证压边圈顶出范围内工作正常。（12）模具涂红色防锈漆，限位部分涂黄色安全漆。7.2二维工程图用cad绘制拉延成形模的总装配图，以及凹模、下模座、压边圈、凸模。7.2.1凹模的二维工程图如图7.1所示。

30湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图凸模的二维设计如图7.2所示。图7.231湖北汽车工业学院毕业设计（论文）7.2.3下模座二维图如图所示如图7.3所示。图压边圈的二维设计如图7.4所示。32湖北汽车工业学院毕业设计（论文）图装配图的设计