拉延模设计

拉延模设计一.基本知识1.汽车覆盖件的特点汽车覆盖件钣金模具是指生产汽车钣金覆盖件用的冷冲压模具.汽车覆盖件按其材质的不同,所处部件及功能的不同,可以进行以下区分:覆盖件和一般冲压件相比较，具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点。覆盖件按作用和要求可分为三类：外覆盖件、内覆盖件和骨架件。2.对覆盖件的要求覆盖件表面不允许波纹、皱纹、凹痕、边缘拉痕、擦伤以及其他破坏表面完美的缺陷。覆盖件上的装饰棱线、装饰筋条要求清晰、平滑、左右对称以及过渡均匀。覆盖件之间的装饰棱线衔接外应吻合，不允许参差不齐。表面上一些微小缺陷都会在涂漆后引起光的漫反射而损坏外观。覆盖件一般需要经过落料、拉延、冲孔修边、翻边、整形等多道工序才能完成。覆盖件的工艺性关键在于拉延的可能性和可靠性，即拉延的工艺性。覆盖件一般都是一道工序拉延。为了实现拉延或造成良好的拉延条件，将翻展开，窗口补满再加添工艺补充部分构成一个拉延件。工艺补充是拉延件不可缺少的组成部分，是指为了顺利拉延成型出合格的制件，而在冲压件的基础上所添加的那部分材料，用以满足拉延、压料面和修边等工序的要求。这部分材料仅仅是冲压成型需要而不是零件所需要的，故在拉延成型后的修边工序中需将工艺补充切除掉。工艺补充部分有两大类：外部工艺补充、内部工艺补充。外部工艺补充——压料面压料面是指板料在凹模圆角以外的法兰部分，工件本体部分或工艺补充部分组成，其应是平面或曲率较小的曲面，不允许有大的起伏或拐点在拉延成型过程中，压料面的材料被逐渐拉入凹模型腔内，转化为覆盖件形状。压料面与凸模形状保持一定几何关系，保证在拉延过程中板料处于张紧状态，并能平稳地包拢凸模，防止起皱破裂。3.汽车钣金模具分类按模具的功能不同主要可分为翻边模4.工程名称名称（中文）工程定义及性质工作简图名称（英文）略记号下料将材料与毛料分离,得到平的零件或用于后加工BIANKINGBL拉延将材料施以抽制加工,其边缘以压边压住DRAWDR剪边制品之边缘废料作剪切加工TRIMTR切边将材料非成型部分切除加工CUTCUT分离将平的、弯的或空心的毛料分成两部分或数部分SEPARATESEP冲孔制品之冲孔加工PIERCEPRC（PI）折边制品边缘作加工FLANGEFL整形将前工程之拉伸或成形件再作出正确尺寸加工RESTRIKERST成形材料在上模与下模间施以形状凹凸的加工FORMFO翻边孔通过连续材料拉伸,将在材料上折成凸缘BUURINGBUR包边压平在零件折边后再折边加工HEMMINGHEM凸点改变零件厚度，在表面上得到凹凸纹路EHBOSSEHB剪缝材料非成品部分切开加工SLITSLIT印记将前工程之形状再次加工打印MARKMAK斜楔用于材料的侧冲也，侧修，侧整等CAMCAM二.拉延模介绍1.拉延变形过程拉延质量拉延过程中的主要缺陷是起皱和拉裂。起皱是拉深时由于较大的切向压应力使板料失稳造成的，起皱是拉深工艺产生废品的主要原因之一，正常的拉深工艺中是不允许的。常采用压边圈（压料板）压住周边凸缘部分材料来防止起皱。拉裂一般出现在直壁与底部的过渡圆角处。拉深时材料各部分厚度都发生变化，而且变化是不均匀的。而直壁与底部过渡圆角部分材料在整个拉深中一直受到拉应力作用，造成此处变薄最大，当拉应力超过材料的抗拉强度时，此处将被拉裂。2.拉延模类型拉延模按动作类型可分为：单动拉延模和双动拉延模单动拉延模双动拉延模3.拉延模的结构由于我司拉延模大多采用单动拉延，因此这里主要介绍单动拉延模的结构。拉延模的主要结构是由凸模（下模）、凹模（上模）、压料板三个主要工作部分组成。拉延模的各部分因材质及热处理等要求不同其结构可分为以下几种形式（常用）一.整体式二.组合式整体式常用于小型模具，将下横仁与下模座做成一体，使模具加工制造方便。组合式常用于大中型模具，将下模仁与下模座分开，降低模具的材料成本。三.镶钢块情况当钣件的厚度t≥1.2，或钣件为高强度板，或者钣件拉延深度大（段差大于100）时，为了防止钣件起皱或拉裂，应对模具上模、压板或模仁进行局部或全局地镶钢块处理（视具体情况而定）。其示例图如下：模具材料模具材料序号名称材质1上模t≥1.2、高强度板MOCR+Cr12MoV1t1.2MOCR2压板t≥1.2、高强度板FC30+Cr12MoV1t1.2MOCR3下模仁t≥2.0、高强度板HT300+Cr12MoV1t2.0MOCR4下模座HT300拉延模各主要零件及功能说明三.拉延模设计1.拉延模的导向形式拉延模的导向根据不同的分模线形状、模具的功能、拉延的行程、模具的大小等，可进行不同的选择。下模与压板的导向方式根据分模线形式，拉延的行程，模具的大小可分为内导和外导：两种导引方式的选用及优缺点：1.一般拉延行程比较大或模具比较大的时候会选用外导方式,行程比较小的时候会选用内导方式。2.外导方式的模具平稳性比较好,但是模具会比较大。3.内导方式的模具比较小.但是平稳性不是很好。上模与压板的导向方式有箱跟导板导向和外导板导向。箱跟导板导向形式如下图：当拉延模需要装突破刀，且突破形式为剪切突破时，因有切边，要求有更高的导向精度，因此需要使用导柱与导套来导向，此时上模与压板的导向形式为导板+导柱导向，如下图：当上模与压板导向采用外导板导向时，其形式如下左图，此时应做出假导柱（如下右图），加工时以假导柱为基准，再加工导向面。设计时,假导柱应用透明色组入。假导柱2.压板（一）压板高度的确定当压板与下模的导引方式为外导向时，可根据给定的模高，均匀分布压板、上下模的高度。当压板与下模的导引方式为内导向时，压板高度的计算公式为：压板行程:压板行程应保证压板在随顶杆顶高时，板料放在压板面上时不能与模仁型面有所接触，应留有10mm左右的空间。（二）确定模具大小将素材线往外偏20确定模面大小，再往外偏110得到压板大小。（三）分布导引耐磨板①②③耐磨板组立尺寸（四）分布顶杆压板顶杆应根据压力机的顶杆位置来布置，顶杆应尽可能设计于形状面之下方(靠近P/F线)且必须有肋支撑，顶杆之相邻间距约以300最佳，顶杆设置位置应考虑压板作动时之整体平衡性。（五）分布平衡块凡拉延或成型之模具必须设计平衡块，两平衡块相邻之间距以小于500为最佳，一般300-500之间。平衡块之位置必须有肋支撑，使成型压力能与上模、压板，下模间透过肋传至生产设备之床台上。平衡块下方必须设计贴模垫块，以利合模作业及试模与生产之调整，厚度、大小与平衡块一致。原则上平衡块设计组立于压板上，且高度低于压板型面10mm以上，以利于生产作业性。平衡块应量靠近模面（30-40mm）。为了模具的生产调试，平衡块下应垫0.5mm的垫片。（六）2D面逃料如左下图所示，该面需要进行跑2D加工，因此需要对其进行逃料处理。如右下图所示结构，一般取①=50mm,②=10mm。2D面（七）布肋条分模线往外偏10mm布主肋，根据平衡块，顶杆的位置布副肋。肋条间距以250-300mm为佳。周肋肋厚为50mm。（八）吊耳压板的起吊、翻转装置一般采用铸入式吊耳。如左下图所示结构。吊耳的大小根据模具的重量来决定，模具重量初估可根据公式：W=长(mm)X宽(mm)X高(mm)X7.8(g/cm3)X0.4在根据设计标准来选择相应的大小。吊耳（九）安全吊挂在调试模具的过程中，常需要对模具进行翻转，为了防止翻转时压板滑落，造成危险及损坏模具，应有安全吊挂装置，如下图所示。安全吊挂为四个，一般分布在F前后侧的两端。其螺杆下方必须有凸台，螺杆长度L=压板行程+20mm。其规格视压板大小，根据设计标准来选取。L凸台（十）进退料支架及素材定位器对于模具钣件较大，且为人工生产的情况下，需要考虑做进退料支架。进退料支架应在F的前后侧，方位布置视钣件形状大小而定，设计时应考虑到人工操作时的方便性。其中进料支架又有导杆型及滚轮型，需不需要滚轮应视具体情况及客户需求而定，装配时退料支架应比型面低,以方便取钣件。进料支架退料支架素材定位器是为了使钣料能准确的定位在模具上，素材定位器的布置也应该视钣件的大小来分布，一般当钣件的侧边较长时，该边应分布2个且间距应尽量大点，同时定位器的顶面应在同一平面上。为方便现场调试定位器，定位器承面应超过素材线3-5mm。同时在上模应做出定位逃孔，以免干涉。素材定位器3.模仁（一）2D面如同压板，模仁的2D面也需要逃料，其尺寸为：①=50mm,②=10mm。（二）肋条分模线内偏10mm布主肋，再布副肋，并保证型面肉厚有60mm。（三）定位元件当模仁采用组合式时，模仁需要准确的定位在模座上。一般采用键定位。键一般设置3处，键的长度为60mm，宽度视模仁大小而定。（四）锁付模仁的锁付有正锁和反锁两种。中小模仁锁付用正锁，大模仁用反锁。正锁为螺栓锁付承面在模仁外侧，螺纹孔打在下模座上，螺栓由下模座的正面锁入。反锁则相反，锁付承面在模仁内侧，螺纹孔打在模仁的锁付面上，螺栓由下模座的底面锁入。采用正锁时，应注意锁付承面的打螺丝空间，承面不能太小，一般为分模线往外偏70mm左右。（五）起吊、翻转模仁设计时应考虑到起吊与翻转的操作。一般起吊孔可以在螺栓锁付承面上打出。翻转可在模仁侧壁上补上四个平台，以打翻转螺丝孔，或在模仁侧壁上装铸入螺母，翻转应在同一水平面上。4.下模座（一）肋条根据模仁肋条、贴模垫块以及顶杆逃孔来适当地分布肋条。（二）U沟U沟为模具安装在压力机上的部位。铸件结构的U沟设计尺寸为：图中L1=40mm，L2=50mm。注：1.上模U沟数量：模具长1600（含）以下，一侧设置2处，前后共4处，模具长1600以上，一侧设置3处（中间U沟对角设置），前后共6处。2.下模U沟数量：不论模具大小，一侧设置2处，前后共4处。3.若客户有提供设计标准，以客户的要求为准。（三）吊耳模座吊耳有铸入式吊耳和插入式吊耳两种，具体视模具大小根据设计标准来选取。当采用铸入式吊耳时，应注意吊耳高度不能太低，以便于装卸吊索。吊耳周围的肉厚也不应太少，否则强度不够。（四）快速定位快速定位为模具在压力机上定位而设，其位置要根据机台上的压力销而定，我厂的快速定位标准为：注：1.设置位置以各工程生产用机械之压力销孔位置为准。2.制作形式参照左图所示。3.设置尽量于明显处，方便模具安装。4.仅设置于下模机械后侧。5.R值及D值均以压力梢直径为准。6.若客户有提供设计标准，以客户要求为准。5.上模座（一）模面如同压板模面，将素材线往外偏20mm得到模面。（二）肋条根据分模线、平衡块来布主肋、副肋。（三）漏水孔与窥视孔漏水孔作用为：清洗模具时，使上模能方便的排水。如左下图所示。窥视孔为当采用箱跟导引时，为了方便测量箱跟导引与耐磨板间的间隙，在耐磨板上方开个孔以方便测量。该孔尺寸为40X50。（四）到底标记与C/H销到底标记是为了验证一些成形类模具，如拉伸、成形、整形类模具是否达到成形所需要的深度而设定的。一般在凹模上，在板件最终接触点（凹部）组装。C/H销是为了了解在试模过程中模具的定位情况而设立的，设计时根据工法图所给的位置来布置。C/H销装在上模，相对应的在模仁上应开C/H孔（孔径φ8×20mm深）。C/H销到底标记6.其他部位设计（一）修模孔修模孔是作为模具加工的基准孔。在下模座、压板、上模座都应做出，各设置3处（1处在F侧），一般放置于床台中心，如果无法在床台中心做出，应放置在与床台中心距离成50mm的倍数的位置上。如下图所示，其台面大小40X80，孔径φ16×20mm深。（二）定位键槽定位键槽用于模具加工机将模具定位于加工机台上。定位键槽一律设置于机台中心位置，上下模各设置3处。（三）搬运固定板在模具运载过程中，为了防止上下模间跳动而损坏模具，需要做搬运固定板。做4个，分布在模具的四角。固定板锁付承面为60X60。搬运固定板（四）防护盖板防护盖板为防止冲压过程中，手或其他异物伸入压料与下模间的空隙造成危险而设。做在F前后两侧。防护盖板用材质SPCC，厚度T=2.3mm的铁板现配而成，要求防护盖板高度应超过位于行程最高点时压板的底面。防护盖板承面应适当分布，