第3章 顶盖前横梁拉延模设计

拉延模本体设计1整体结构凸模(Punch)压边圈(Pad/Binder)凹模(Die)234整体结构本项目整体结构断面图顶盖前横梁拉延模X向断面图顶盖前横梁拉延模Y向断面图整体结构本项目整体结构实体图下模=凸模+压边圈模具闭合凹模（上模）压边圈正面凸模压边圈背面凸模(Punch)拉延模凸模形式有整体式、分体式两种。整体式

凸模与下模座是合二为一，整体铸出来，材料为MoCr铸铁成本高，工艺简单分体式凸模与下模座分开铸造，凸模材料为MoCr铸铁等，下模座材料为HT300成本低，工艺复杂拉延模的工作部分是凸模、凹模和压边圈三大件，工作部分材料全用MoCr铸铁。另外GM241、GM246也是与MoCr铸铁相近的材料，GM246稍贵。工作部分就是型面部分，型面部分需要上数控机床加工3D型面。本项目是凸模与下模座共同铸造的，材质为MoCr铸铁。凸模(Punch)分模线是凸模和压边圈的分界线，它是封闭的。凸模外围2D分模线与压边圈内形2D分模线的间隙是1.5~2.0mm，大模具取2.0mm，中小模具取1.5mm。本项目取1.5mm。分模线（实际是面）通过数控机床2D加工出来，深度为40mm。凸模分模线设计步骤：1.下模座构建，下模中不含型面的部分的设计2.凸模构建，即凸模型面部分实体设计3.下模各部分合并凸模(Punch)合并压边圈(PAD)压边圈延模分模线把压边圈与凸模分开，压边圈内形加工部分与凸模外形加工间隙一般为1.5～2mm，其值与模具大小有关。工作时压边圈上下运动，在拉延开始时压紧板料，对拉延件的成形起着重要的作用。压边圈上的分模线压边圈(PAD)压边圈运动时通过耐磨板（或称导板）进行导向控制，一般情况下耐磨板装在凸模上，在压边圈的相关部分作出导滑面，要求导向间隙在0.02mm以内。导向行程必须大于压边圈向上运动的行程，即当压边圈向上运行到最高点时，耐磨板与导滑面至少保证接触深度不少于50mm。压边圈(PAD)压边圈上部分1.上部中间是型面，需数控加工的工作部分，外轮廓二维尺寸比板料线外形轮廓单边大10mm；2.四周是非加工面，直接铸出不需加工；低于3D型面至少30mm可以简化为一个平面或多条折线组成的曲面；3.左右两侧是模具端头。压边圈(PAD)视频：压边圈本体构建凹模(Die)拉延模凹模即为上模座。只有在冲压板材为大于1.5mm的厚板或高强度钢板时，拉延凹模与上模座分开，拉延凹模做成镶入钢件的形式。本项目拉延模凹模为整体式，它的材料是MoCr铸设计。最终凹模实体图如下。

（a）

正面

（b）背面（左右翻转）凹模(Die)型面部分比周边非型面部分高出至少20mm，可以沿型面偏置一定数值得到非加工部分，也可以用几段折线拉伸作出比型面低下去的非加工面。型面的范围比板料线周边大10mm。凹模(Die)设计步骤：1.构建中间型面部分2.构建四周非加工面3.挖空凹模4.挖空凹模5.合并处理凹模本体建模过程图一凹模本体建模过程图二凹模本体正面凹模本体正面凹模本体背面END拉延模顶杆布置设计

Pin

AssignDesign知识点KnowledgePoint设计步骤DesignProcedure设计指导DesignGuide三一二1.顶杆（Pin）的作用2.认识冲压设备工作台（MachineTable）3.模具偏心（Dieoff-centre）4.顶杆孔（PinHole）布置的原则5.顶杆垫块（PinBlock）知识点KnowledgePoint1.顶杆的作用顶杆的样式知识点KnowledgePoint观看顶杆运动了解其工作状态随着机床上工作台的下降，模具合模，顶杆也随之下降，并把机床的力传递给压料板，从而拉延成功。知识点KnowledgePoint顶杆工作顶杆工作+导板2.认识冲压设备工作台MachineTable（a）T型槽断面图（上下工作台同）（b）下工作台垫板上顶杆过孔断面图知识点KnowledgePoint3.模具偏心（Dieoff-centre）一般情况下，模具中心与机械中心是重合的，但在拉延模设计中有可能出现模具中心与机械中心不重合的情况，这就是偏心现象。拉延模设计时，顶杆孔应尽量靠近分模线，为此会出现模具中心与机床中心不重合的情况。这种情况下，要注意压板槽的位置要与机床中心一致，Y向可以偏心，X向一般不偏心，避免压板槽布置出错。知识点KnowledgePoint4.顶杆孔布置的原则①顶杆在气垫下死点时不应高出下工作台面；②顶杆接杆长度小于200mm，可与压边圈一体铸出。使用寿命≥30万次的模具，顶杆承接面不允许为铸铁基体材料，应使用顶杆垫块；③工作顶杆应尽量全部使用；④顶杆位置尽量靠近分模线。因此有可能要偏心布置，即模具中心与机械中心不重合。知识点KnowledgePoint5.顶杆垫块（PinBlock）安装位置：装于压边圈顶杆凸台下作用：降低顶杆对压边圈顶杆凸台的磨损顶杆垫块样式样式2一个螺钉固定的圆形顶杆垫块，中心用一个M12的内六角螺钉固定。外径D一般有50mm、60mm、70mm三个系列。样式1两个螺钉固定的圆形顶杆垫块，它需用到2个M10内六角螺钉，外径D一般有¢60mm、¢70mm等。材料：45钢，热处理HRC40～45知识点KnowledgePoint步骤：1.机床中心与模具中心重合比对，确定二者的位置关系2.顶杆孔位的选择与调整3.创建顶杆垫块4.在下模座(凸模)上做出顶杆过孔5.压边圈上顶杆凸台设计设计步骤

DesignProcedure案例分析1.左图为机台中心与模具中心重合时顶杆布置图，涂黑部分为选用的顶杆，图中顶杆孔取为¢60mm，发现顶杆孔到分模线Y向上距离太远，不符合顶杆布置原则。右图为机台中心与模具中心偏心时顶杆的布置，经过调整，本模具机床中心与模具中心在Y向相差60mm，即偏心60mm，并选用最靠近分模线的顶杆，见涂黑部分，这些顶杆孔到分模线的距离较近，符合顶杆布置的原则设计步骤

DesignProcedure下模座上顶杆孔与凸模实体图机台顶杆孔位置与下模座上顶杆布置2.实体图上创建顶杆孔设计步骤

DesignProcedure3.在下模座(凸模)上做出顶杆孔大型、特大型模具

顶杆孔为¢90mm中型模具

顶杆孔¢80mm小型模具

顶杆孔为¢70mm顶盖前横梁模具为中型模具，下模座上顶杆过孔设定为¢80mm设计步骤

DesignProcedure4.压边圈上顶杆凸台设计（1）确定压边圈顶杆凸台高度。压边圈行程：压边圈从模具闭合（镦底）状态到向上顶到最高点时的高度差。在模具中运动部件的行程在图纸中简写为St，全称为Stroke。拉延开始压边圈顶到最高点时，应保证所放坯料只接触压边圈工作部分，不接触凸模，顶杆行程应保证压边圈的压料面高于凸模即工件最高点5mm以上，这就是对压边圈行程的要求。设计步骤

DesignProcedure注意：顶到最高点时要预留30mm的安全距离工作闭合状态压边圈顶到最高点状态设计步骤

DesignProcedure（2）压边圈顶杆凸台的实体设计此顶杆凸台实体建模的方法有多种。这里只介绍一种方法，先用拉伸命令作右下角顶杆凸台，然后用矩阵的方法得到其它凸台。设计步骤

DesignProcedure顶杆布置示例：发动机盖下模座开顶杆过孔的状态下模座开顶杆过孔后加上凸模的状态设计步骤

DesignProcedure顶杆垫块示例1：发动机盖垫块设计步骤

DesignProcedure顶杆垫块示例2：顶盖后横梁垫块设计步骤

DesignProcedureEND拉延模导向设计

GuideDesign知识点KnowledgePoint设计步骤DesignProcedure设计指导DesignGuide三一二1.导板（GuidePlate）2.压边圈（BlankHolder）导向结构3.导向布置原则知识点KnowledgePoints1.导板（GuidePlate）在模具中用平面部分对模具进行导向的零件称导板。作用：导板能承受较大的侧向力，同时方便加工和钳工修配。导板的样式：知识点KnowledgePoints导板在模具中的位置知识点KnowledgePoints导板在工作时的状态

知识点KnowledgePoints导板的结构知识点KnowledgePoints代

号WLab类别MWP-38X75

3875

_45

BMWP-38X10010050MWP-38X12512575MWP-38X150150100MWP-38X200200150MWP-48X75

4875

_45MWP-48X10010050MWP-48X12512575MWP-48X150150100MWP-48X200200150MWP-58X75

5875

_45MWP-58X10010050MWP-58X150150100MWP-75X75

7575

_45MWP-75X10010050MWP-75X12512575MWP-75X150150100MWP-75X200200150MWP-100X100

100100

5050

AMWP-100X12512575MWP-100X150150100MWP-100X200200150MWP-100X250250200MWP-125X125

125125

5075MWP-125X150150100MWP-125X200200150MWP-125X250250200MWP-150X150

150150

100100MWP-150X200200150MWP-150X250250200MWP-150X300300250MWP-200X200

200200

150150MWP-200X250250200MWP-200X300300250内导结构MWP标准系列的导板尺寸规格知识点KnowledgePoints2.压边圈（BlankHolder）导向结构内导结构：导板装在凸模分模线外面，与压边圈内导滑面滑配，当把压边圈装上去后，内导是无法从外面看得见的例一知识点KnowledgePoints压边圈与下模的导向装在压边圈内部，在分模线外侧附近例二凸模与压边圈合上后，从外面看不到二者的导向压边圈凸模压边圈上导滑面知识点KnowledgePoints外导结构：压边圈与下模的导向装在压边圈外侧四角处，故又称四角外导结构示例采用外导形式的轮罩拉延模下模部分采用外导形式的前风窗上横梁拉延模下模部分知识点KnowledgePoints采用外导形式的某模具压边圈（左）及下模（右）示例知识点KnowledgePoints导向结构选择依据1、大多数情况下，压边圈与下模的导向采用内导结构。对中小型零件来说，使用内导结构，模具结构会较为紧凑，可减少模具尺寸2、下列特殊情况采用外导结构（1）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，此时应考虑四角外导导向。（2）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，如翼子板、轮罩外板等零件的拉延模。（3）制件落差大，压边圈行程大，而模具闭合高度有限制时，也应使用四角导向，这在一定程度可降低模具闭合高度，满足对方技术要求。（4）如大型零件采用外导结构形式，可缩短模具寸时，减少模具重量时，这时可考虑采用四角外导结构形式。知识点KnowledgePoints3.导向布置原则内导板的导板安装面应在分模线之外10mm左右。内导板安装面必须与模具中心线X轴或Y轴线平行，便于加工。正确错误知识点KnowledgePoints模具大小决定导板的数量示例：大型模具，应在同一方向上布置三块导板长度和宽度尺寸适中的模具，在同一方向上布置两块导板细长模具时，应在X向上各布置两块导板，Y向上各布置两块模具较小时，只能在同一方向上布置一块导板知识点KnowledgePoints步骤：（1）确定导板的规格和数量。（2）确定导板安装面的位置。（3）在下模（凸模）上做出导板安装面及背托（4）做出压边圈对内导板的避让，并压边圈内做出导滑面。设计步骤DesignProcedure顶盖前横梁拉延模为细长类模具，采用6块导板的形式设计步骤DesignProcedure压边圈内导设计设计指导DesignGuide思考题：1.说出几种常见小型导板的尺寸规格。2.说出压边圈内导向布置原则。3.说说压边圈内导向的设计过程。拓展练习：试完成下面两种类型分模线，导板的布置END拉延模筋条布置设计

RibAssignDesign知识点KnowledgePoints设计步骤DesignProcedure设计指导DesignGuide三一二1.筋条（Rib）的作用及分类2.筋条的尺寸设计3.筋条的布置原则一、知识点KnowledgePoints1.筋条（Rib）的作用及分类a、筋条的作用覆盖件模具主体部分一般铸出，其工作部分和功能面应铸出形状，其余部分是可以掏空的，中间用各种筋条把铸件连起来，类似框架结构。筋条一、知识点KnowledgePointsb、筋条的分类覆盖件模具的工作曲面部分称为型面，它是需要上数控机床进行加工的复杂曲面，由于型面所对应的数模需用三维模型才能表达，也常称为3D型面。型面壁厚大于其它筋条的厚度。在工作中起着重要作用并承受较大载荷的筋条称为主筋，其余筋条称为副筋。主筋的厚度一般大于副筋厚度。A—型面B—主筋

非加工面筋条C—副筋一、知识点KnowledgePoints2.筋条的尺寸设计冲压生产纲领越大，对模具使用寿命要求较高，壁厚会适当加大；对于厚板或高强度板来说，拉延成形力大，壁厚会适当加大。型面壁厚大，意味着模具材料成本大。不同的项目壁厚要求不同，型面壁厚常取50mm、55mm或60mm。常规模具产量铸件结构尺寸mm量年产量（件）ABCDEFG大量＞15万60405240403040中量＞5-15万55405240303040小量＜5万50405240303030一、知识点KnowledgePoints一、知识点KnowledgePoints大型模具（车门板、发动机罩、后背门内外板）产量铸件结构尺寸mm量年产量（件）ABCDEFG大量＞15万65505240403040中量＞5-15万60455245303040小量＜5万50405240303040一、知识点KnowledgePoints一、知识点KnowledgePoints3.筋条的布置原则型面筋条在工作部分下方分布非加工面筋条延着分模线布置一圈主筋在模具外周布置其余部分布置为副筋，每个副筋间距不大于300mm一、知识点KnowledgePoints

筋条设计分为三部分，即下模筋条的设计、压边圈筋条的设计、凹模筋条的设计1.下模筋条的设计在下模底面加上筋条，这些筋条属于副筋，厚度为30mm。筋条间距一般小于300mm通过先创建草图再拉伸的方式设计。设计前的状态布置中完成筋条设计的下模实体二、设计步骤DesignProcedure

2.凸模筋条设计凸模筋条是指分模线以内的筋条，这些筋条的上部是型面，完成筋条设计的凸模实体二、设计步骤DesignProcedure3.压边圈筋条的设计在压边圈前后侧加上筋条。这些筋条属于内部的副筋，厚度为30mm，有一部分要与平衡块的位置相对应a)以XZ平面作为草图平面，创建草图。二、设计步骤DesignProcedureb)对中间三根直线拉伸c)对另两根直线（内导板附近）进行第一次拉伸，裁剪体加到压边圈本体中完成筋条设计的压边圈实体筋条与平衡块对齐二、设计步骤DesignProcedure4.凹模筋条的设计筋条设计的主要内容是在凹模背面加上筋条，这些筋条属于副筋，厚度为30mm。筋间距一般小于300mm，可通过先创建草图再拉伸的方法设计。凹模筋条设计前的状态二、设计步骤DesignProcedurea）拉伸、裁剪筋条用草图拉伸，选择意图为特征曲线，得到14处厚度为30mm长方体，即凹模筋条待裁剪的凹模筋条二、设计步骤DesignProcedureb）筋条加到凹模本体中去用求和命令把把这些修剪后的筋条加到凹模本体中，目标体选凹模本体，工具体选已修剪的14条筋。注意：如果筋条长度不合适，可以双击草图修改，对直线拖动到所需位置。得到的结果如图所示。待裁剪的凹模筋条二、设计步骤DesignProcedure筋条设计三、设计指导DesignGuideEND拉延模平衡块布置设计

Pressure

PadAssignDesign知识点KnowledgePoint设计步骤DesignProcedure设