汽车模具设计-刘占军.ppt

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1、第一章第一章 概概 述述1.1 现代汽车模具设计现代汽车模具设计1.2 汽车模具制造特点汽车模具制造特点覆盖件实例覆盖件实例1.1 1.1 现代汽车模具设计现代汽车模具设计覆盖件的含义覆盖件的含义： 覆盖件主要指覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室及构成车身的覆盖件主要指覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室及构成车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、水箱盖、行一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、水箱盖、行李箱盖、骨架等。李箱盖、骨架等。 覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状，它既覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状，它既是外观装饰性零件，

2、又是封闭薄壳的受力零件。覆盖件的制造是汽车车是外观装饰性零件，又是封闭薄壳的受力零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。身制造的关键环节。 覆盖件表面一般都具有装饰性，除考虑好用、好修、好造外，要覆盖件表面一般都具有装饰性，除考虑好用、好修、好造外，要求美观大方。求美观大方。 覆盖件与一般冲压件的区别：覆盖件与一般冲压件的区别： 材料薄、形状复杂（多为立体曲面），结构尺寸大，尺寸精度材料薄、形状复杂（多为立体曲面），结构尺寸大，尺寸精度高，因此冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺都有一些特殊的要高，因此冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺都有一些特殊的要求，冲压设计中常把他作为一种特殊类型

3、研究。求，冲压设计中常把他作为一种特殊类型研究。覆盖件的表示方法覆盖件的表示方法 由于覆盖件多为复杂的空间曲面，不能用几个视图或剖面就把覆盖由于覆盖件多为复杂的空间曲面，不能用几个视图或剖面就把覆盖件各点的位置和尺寸表达清楚。还必须辅以主模型或直接利用计算机几件各点的位置和尺寸表达清楚。还必须辅以主模型或直接利用计算机几何造型技术，用解析数学式和坐标数据信息来表示汽车覆盖件的完整形何造型技术，用解析数学式和坐标数据信息来表示汽车覆盖件的完整形状尺寸，从而进行模具设计和制造。状尺寸，从而进行模具设计和制造。（一）覆盖件图（一）覆盖件图 与主模型与主模型1.1.汽车线汽车线 覆盖件及汽车车身（包括

4、飞机、船体）的图形都是以三组覆盖件及汽车车身（包括飞机、船体）的图形都是以三组互相正交的直线为基准来绘制的，这三组基准线在汽车制造行业就称为互相正交的直线为基准来绘制的，这三组基准线在汽车制造行业就称为汽车线。汽车线。 (1)(1)水平线水平线 常简写为常简写为 WL WL 。它是以底盘表面为零点。它是以底盘表面为零点。 （2 2）纵）纵 线线 简写简写 为为 BL BL 。 它是以车身中心为零点它是以车身中心为零点 ，向两侧标注。，向两侧标注。（3 3）横）横 线线 简写简写 为为 TL TL 。它是以前轴（轮）中心为零点。它是以前轴（轮）中心为零点。 以汽车线为基准绘图，尺寸线较简单以汽车

5、线为基准绘图，尺寸线较简单 ，便于表明，便于表明零件的坐标位置和安装位置，零件的坐标位置和安装位置， 并且由于车身零件在并且由于车身零件在制造过程制造过程 中常以汽车线为基准，这样使设计、绘图中常以汽车线为基准，这样使设计、绘图与制造统一与制造统一 。覆盖件的表示方法覆盖件的表示方法2. 覆盖件图覆盖件图 覆盖件图是以汽车线为基准，仅表示一些主要投影关系，标注覆盖覆盖件图是以汽车线为基准，仅表示一些主要投影关系，标注覆盖件件 的外轮廊尺寸及某些的外轮廊尺寸及某些 孔、凸包的特征尺寸的图样。它不能将覆盖件所有相孔、凸包的特征尺寸的图样。它不能将覆盖件所有相 关关点的位置都表示出点的位置都表示出

6、来，否则将使图形繁乱、尺寸线过多而模糊不清，难以使用。来，否则将使图形繁乱、尺寸线过多而模糊不清，难以使用。3. 覆盖件的主模型覆盖件的主模型 覆盖件的主模型（简称主模型）是覆盖件图的补充，它能够覆盖件的主模型（简称主模型）是覆盖件图的补充，它能够真正完整地表示覆盖件的立体模型。真正完整地表示覆盖件的立体模型。 主模型是按主图板上的投影图和面图做出单个覆盖件内表面形状的立体模型。主模型是按主图板上的投影图和面图做出单个覆盖件内表面形状的立体模型。为了满足制造模具的需要，主模型都是按覆盖件内表面形状来制作的，如要按为了满足制造模具的需要，主模型都是按覆盖件内表面形状来制作的，如要按覆盖件外表面形

7、状来制作主模型，必须特别提出并加注说明。主模型既是制造覆盖件外表面形状来制作主模型，必须特别提出并加注说明。主模型既是制造覆盖件冲模、焊装夹具和检验夹具的标准，又是覆盖件检查、焊装夹具和检验覆盖件冲模、焊装夹具和检验夹具的标准，又是覆盖件检查、焊装夹具和检验夹具调整的不可缺少的标准样品。一般由容易加工、具有一定硬度和不易变形夹具调整的不可缺少的标准样品。一般由容易加工、具有一定硬度和不易变形材料来制造，常用的主模型材料有木材和塑料两类。材料来制造，常用的主模型材料有木材和塑料两类。（二）计算机几何造型（数据模型）（二）计算机几何造型（数据模型） 随着计算机辅助技术的不断发展，利用几何造型技术来

8、设计和表示汽车覆盖随着计算机辅助技术的不断发展，利用几何造型技术来设计和表示汽车覆盖件已成为主流发展趋势，它将逐步取代传统的设计方法和图样。常用的曲面可件已成为主流发展趋势，它将逐步取代传统的设计方法和图样。常用的曲面可用曲线生成方法得到，也可用一些拟合、倒圆、修剪、延伸等方法来间接生成用曲线生成方法得到，也可用一些拟合、倒圆、修剪、延伸等方法来间接生成曲面。曲面。覆盖件特点和要求覆盖件特点和要求覆盖件应满足的条件：覆盖件应满足的条件： 1.1.良好的表面质量；良好的表面质量； 2.2.符合要求的几何尺寸和曲面形状符合要求的几何尺寸和曲面形状 3.3.要有足够的刚性；要有足够的刚性； 4.4.

9、良好的工艺性。良好的工艺性。覆盖件主要冲压工序：覆盖件主要冲压工序： 覆盖件的主要冲压工序有覆盖件的主要冲压工序有: :落料、拉延、校形、落料、拉延、校形、修边、切断、翻边、冲孔等。其中最关键的工序是修边、切断、翻边、冲孔等。其中最关键的工序是拉延工序。拉延工序。1-发动机罩前支撑板发动机罩前支撑板; 2-固定框架固定框架; 3-前群板前群板; 4-前框架前框架; 5-前翼子板前翼子板; 6-地板总地板总成成;7- 门槛门槛; 8-前门前门;9-后门后门; 10-车轮挡泥板车轮挡泥板; 11-后翼子板后翼子板; 12-后围板后围板; 13-行李行李舱盖舱盖; 14-后立柱后立柱; 15-后围上

10、盖板后围上盖板; 16- 后窗台板后窗台板; 17-上边梁上边梁; 18-顶盖顶盖; 19-中立中立柱柱; 20-前立柱前立柱; 21-前围侧板前围侧板;22-前围板前围板; 23-前围上盖板前围上盖板; 24-前挡泥板前挡泥板; 25-发动发动机罩机罩; 26-门窗框门窗框覆盖件的结构特征与成形特点覆盖件的结构特征与成形特点 覆盖件的结构特征（覆盖件的结构特征（如图如图1.1） 分类：分类：按功能和部位分类，可分为外部覆盖按功能和部位分类，可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架件（结构件）三类。外部件、内部覆盖件和骨架件（结构件）三类。外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求，覆盖件和骨架类

11、覆盖件的外观质量有特殊要求，内部覆盖件的形状往往更复杂。内部覆盖件的形状往往更复杂。 按成形性质分：按成形性质分： 深拉深成形（油箱）、胀形拉深成形（翼子深拉深成形（油箱）、胀形拉深成形（翼子板）、浅拉深成形（外门板）、弯曲成形（支架、板）、浅拉深成形（外门板）、弯曲成形（支架、立柱）、弯曲成形（消音器隔板）。立柱）、弯曲成形（消音器隔板）。覆盖件的结构特征覆盖件的结构特征特征：特征：和一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形和一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面且曲面间有较高的连接要状复杂、多为空间曲面且曲面间有较高的连接要求、结构尺寸较大、表面质量要求高、刚性好等特求、结构

12、尺寸较大、表面质量要求高、刚性好等特点。点。 汽车覆盖件的形状看成是由若干个汽车覆盖件的形状看成是由若干个“基本形基本形状状”(或其一部分或其一部分)组成的。组成的。 这些这些“基本形状基本形状”有：直壁轴对称形状有：直壁轴对称形状(包括变包括变异的直壁椭圆形状异的直壁椭圆形状)、曲面轴对称形状、圆锥体形状、曲面轴对称形状、圆锥体形状及盒形形状等。而每种基本形状都可分解成由法兰及盒形形状等。而每种基本形状都可分解成由法兰形状、轮廓形状、侧壁形状、底部形状组成，图形状、轮廓形状、侧壁形状、底部形状组成，图1.1。 (a) (b) (c) (d) 图图1.1 覆盖件的基本形状覆盖件的基本形状 (a

13、)法兰形状；法兰形状； (b) 轮廓形状；轮廓形状； (c) 侧壁形状；侧壁形状； (d) 底部形状底部形状覆盖件的成形特点覆盖件的成形特点 结构尺寸大；形状复杂；相对结构尺寸大；形状复杂；相对厚度小厚度小 。 1.1.成形工序多：成形工序多：拉深为关键工序；拉深为关键工序；2.2.拉深是复合成形拉深是复合成形 ：常采用一常采用一次拉深；次拉深；3.3.拉深时变形不均匀：拉深时变形不均匀：工艺补充、工艺补充、拉深筋；拉深筋；4.4.大而稳定的压边力：大而稳定的压边力：双动压双动压床；床；5.5.高强度、高质量、抗腐蚀的钢高强度、高质量、抗腐蚀的钢板；板；6. 6. 覆盖件图样和主模型为依据。覆

14、盖件图样和主模型为依据。（ 翼子板的多处翻边）翼子板的多处翻边）图图1.2 1.2 覆盖件拉深过程示意图覆盖件拉深过程示意图a) a) 坯料放入；坯料放入；b) b) 压边；压边；c) c) 板料与凸模接触；板料与凸模接触；d) d) 材料拉入；材料拉入；e) e) 压型；压型；f) f) 下止点；下止点；g) g) 卸卸载载成形特点成形特点1）汽车覆盖件冲压成形时，内部的毛坯不是同时贴模，而是随着）汽车覆盖件冲压成形时，内部的毛坯不是同时贴模，而是随着 冲压过程的进行而逐步贴模。冲压过程的进行而逐步贴模。2）成形工序多。覆盖件的冲压工序一般要）成形工序多。覆盖件的冲压工序一般要46道工序，多

15、的有近道工序，多的有近10多道工序。多道工序。 拉深、修边和翻边是最基本的三道工序。拉深、修边和翻边是最基本的三道工序。3）覆盖件拉深往往不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲等的）覆盖件拉深往往不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲等的复合成形。不论形状如何复杂，常采用一次拉深成形。复合成形。不论形状如何复杂，常采用一次拉深成形。4）拉深时变形不均匀，主要成形障碍是起皱和拉裂。为此，常采）拉深时变形不均匀，主要成形障碍是起皱和拉裂。为此，常采用加工艺补充面和拉深筋等控制变形的措施。用加工艺补充面和拉深筋等控制变形的措施。5）需要较大和较稳定的压边力。所以，广泛采用双动压力机。）需要较大和较稳定的

16、压边力。所以，广泛采用双动压力机。6）材料多采用如）材料多采用如08钢等冲压性能好的钢板，且要求钢板表面质量钢等冲压性能好的钢板，且要求钢板表面质量好、尺寸精度高。好、尺寸精度高。 7）制定覆盖件的拉深工艺和设计模具时，要以覆盖件图样和主模）制定覆盖件的拉深工艺和设计模具时，要以覆盖件图样和主模型为依据。型为依据。 覆盖件的成形分类覆盖件的成形分类 汽车覆盖件的冲压成形分类以零件上易破裂或汽车覆盖件的冲压成形分类以零件上易破裂或起皱部位材料的主要变形方式为依据起皱部位材料的主要变形方式为依据, ,并根据成形并根据成形零件的外形特征、变形量大小、变形特点以及对零件的外形特征、变形量大小、变形特点

17、以及对材料性能的不同要求材料性能的不同要求, ,可将汽车覆盖件冲压成形分可将汽车覆盖件冲压成形分为五类为五类: : 深拉深成形类、胀形拉深成形类、浅拉深拉深成形类、胀形拉深成形类、浅拉深成形类、弯曲成形类和翻边成形类深成形类、弯曲成形类和翻边成形类。覆盖件的主要成形障碍及其防止措施覆盖件的主要成形障碍及其防止措施 由于覆盖件形状复杂，多为非轴对称、非回转体的复杂由于覆盖件形状复杂，多为非轴对称、非回转体的复杂曲面形状零件，因而决定了拉深时的变形不均匀，所以曲面形状零件，因而决定了拉深时的变形不均匀，所以拉深拉深时的起皱和开裂是主要成形障碍。时的起皱和开裂是主要成形障碍。1.起皱及防皱措施起皱及

18、防皱措施 原因：原因： 覆盖件的拉深过程中，当板料与凸模刚开始接触，板面覆盖件的拉深过程中，当板料与凸模刚开始接触，板面内就会产生内就会产生压应力压应力，随着拉深的进行，当压应力超过允许值，随着拉深的进行，当压应力超过允许值时，板料就会失稳起皱时，板料就会失稳起皱(如图如图1.2)。 防皱措施：防皱措施： 解决的办法是增加解决的办法是增加工艺补充材料或设置拉深筋工艺补充材料或设置拉深筋。开裂及防裂措施开裂及防裂措施2.开裂及防裂措施开裂及防裂措施 原因：原因： 是由于局部拉应力过大造成的，由于局部拉应力过大导是由于局部拉应力过大造成的，由于局部拉应力过大导致局部大的胀形变形而开裂。致局部大的胀

19、形变形而开裂。 位置位置: 开裂主要发生在开裂主要发生在圆角部位圆角部位，开裂部位的厚度，开裂部位的厚度变薄很大变薄很大如如凸模与坯料的凸模与坯料的接触面积过小接触面积过小、拉深阻力过大等都有可能导致、拉深阻力过大等都有可能导致材料局部胀形变形过大而开裂材料局部胀形变形过大而开裂 。 防裂措施：防裂措施： 为了防止开裂，应从覆盖件的结构、成形工艺以及模具为了防止开裂，应从覆盖件的结构、成形工艺以及模具设计多方面采取相应的措施。设计多方面采取相应的措施。覆盖件的成形障碍的防止措施覆盖件的成形障碍的防止措施(1) 覆盖件的结构上，可采取的措施有：覆盖件的结构上，可采取的措施有： 各各圆角半径最好大

20、一些圆角半径最好大一些、曲面形状在拉深方向的实际深、曲面形状在拉深方向的实际深度应浅一些、各处深度均匀一些、形状尽量简单且变化尽量度应浅一些、各处深度均匀一些、形状尽量简单且变化尽量平缓一些等。平缓一些等。 (2)拉深工艺方面，可采取的主要措施有：拉深工艺方面，可采取的主要措施有： 拉深方向尽量拉深方向尽量使凸模与坯料的接触面积大使凸模与坯料的接触面积大、合理的压料、合理的压料面形状和压边力使压料面各部位阻力均匀适度、降低拉延深面形状和压边力使压料面各部位阻力均匀适度、降低拉延深度、开工艺孔和工艺切口等度、开工艺孔和工艺切口等 （如图如图1.3）。）。 (3)模具设计上模具设计上 可采取设计合

21、理的可采取设计合理的拉深筋拉深筋、采用较大的模具圆角、使凸、采用较大的模具圆角、使凸模与凹模间隙合理等措施。模与凹模间隙合理等措施。 工艺方面主要措施工艺方面主要措施 图图1.31.3工艺孔和工艺切口工艺孔和工艺切口1.2 汽车模具制造特点汽车模具制造特点 覆盖件模具种类覆盖件模具种类1. 覆盖件拉深模覆盖件拉深模 拉深模的典型结构拉深模的典型结构 覆盖件拉深设备有单动压力机和双动压力机，覆盖件拉深设备有单动压力机和双动压力机，形状复杂的覆盖件必须采用双动压力机拉深形状复杂的覆盖件必须采用双动压力机拉深 。 根据设备不同，覆盖件拉深模也可分为单动压根据设备不同，覆盖件拉深模也可分为单动压力机上

22、覆盖件拉深模和双动压力机上覆盖件拉深模。力机上覆盖件拉深模和双动压力机上覆盖件拉深模。(如图所示如图所示)分别为单动压力机上和双动压力机上覆分别为单动压力机上和双动压力机上覆盖件拉深模的典型结构示意图。盖件拉深模的典型结构示意图。 单动压力机上覆盖件拉深模单动压力机上覆盖件拉深模 双动压力机上覆盖件拉深模双动压力机上覆盖件拉深模2. 覆盖件修边模覆盖件修边模 覆盖件修边模就是特殊的冲裁模，与一般冲孔、覆盖件修边模就是特殊的冲裁模，与一般冲孔、落料模的主要区别是：所要修边的冲压件形状复落料模的主要区别是：所要修边的冲压件形状复杂，模具分离刃口所在的位置可能是任意的空间曲杂，模具分离刃口所在的位置

23、可能是任意的空间曲面；冲压件通常存在不同程度的弹性变形；分离过面；冲压件通常存在不同程度的弹性变形；分离过程通常存在较大的侧向压力等。程通常存在较大的侧向压力等。 修边模具的结构修边模具的结构 修边模具的分类修边模具的分类 覆盖件修边模可分为覆盖件修边模可分为垂直修边模垂直修边模（图（图1.4）、）、水平水平修边模修边模和和倾斜修边模倾斜修边模（图（图1.5）。）。 图图1.4垂直修边模垂直修边模 1-下模；下模；2-凸模镶块；凸模镶块；3-上模；上模； 4-凹模镶块；凹模镶块；5-卸件器卸件器 图图1.5水平修边模和倾斜修边模水平修边模和倾斜修边模1、15-复位弹簧；复位弹簧；2-下模；下模

24、；3-、16滑块；滑块；4、17-修边凹模；修边凹模；5、12-斜楔；斜楔；6、13凸模镶块；凸模镶块；7-上模；上模；8-卸件器；卸件器； 10-螺钉；螺钉；9-弹簧；弹簧；11、14防磨板；防磨板；18-背靠快背靠快 3.覆盖件翻边模覆盖件翻边模 根据翻边模的结构特点和复杂程度，覆盖件的翻根据翻边模的结构特点和复杂程度，覆盖件的翻边模可分为以下六种类型。边模可分为以下六种类型。 （1 1）垂直翻边模）垂直翻边模 （2 2）斜楔翻边模）斜楔翻边模 （3 3）斜楔两面开花翻边模）斜楔两面开花翻边模 （4 4）斜楔圆周开花翻边模）斜楔圆周开花翻边模 （5 5）斜楔两面向外翻边模）斜楔两面向外翻边

25、模 （6 6）内外全开花翻边模）内外全开花翻边模 图图1.6 窗口插入式翻边凸模扩张结构窗口插入式翻边凸模扩张结构1、4-斜楔座；斜楔座；2、13-滑板；滑板；3、6-斜楔块；斜楔块；5-限位板；限位板；7、12-复位弹簧；复位弹簧； 8、11-滑块；滑块；9-翻边凸模；翻边凸模；10-翻边凹模翻边凹模 图图1.7 1.7 翻边凸模收缩与翻边凹模扩张结构翻边凸模收缩与翻边凹模扩张结构1 1、15-15-限位块；限位块；2-2-压块；压块；3 3、4-4-斜楔块；斜楔块；5-5-滑块；滑块；6 6、12-12-弹簧；弹簧；7-7-顶杆；顶杆；8-8-翻边翻边凸模；凸模；9-9-压板；压板；10-

26、10-斜楔；斜楔；11-11-翻边凹模；翻边凹模；13-13-活动底板；活动底板；14-14-下模座下模座 图图1.81.8斜楔两面开花式结构斜楔两面开花式结构1 1、7 7、9-9-斜楔；斜楔；2-2-滑板；滑板；3-3-滑块；滑块；4 4、5 5、16-16-弹簧；弹簧；6-6-轴销；轴销；8-8-活动翻边凸模；活动翻边凸模；10-10-键；键；11-11-导套；导套；1212固定块；固定块；13-13-压件器；压件器；14-14-凸模座；凸模座；15-15-定位块；定位块；第第 二二 章章 车身件的工艺设计车身件的工艺设计 2.1 成形性的讨论成形性的讨论 2.2 加工工艺和工序设计加工

27、工艺和工序设计2.1 成形性的讨论成形性的讨论 众所周知，形状比较简单制件（圆或方形筒）可以通过计算拉深系数、翻边众所周知，形状比较简单制件（圆或方形筒）可以通过计算拉深系数、翻边系数等来判断成形的可能与否，覆盖件的某些局部也可借鉴这些资料。但由于系数等来判断成形的可能与否，覆盖件的某些局部也可借鉴这些资料。但由于覆盖件往往形状不规则，仅用简单制件的资料判断是不确切的，也是不够的。覆盖件往往形状不规则，仅用简单制件的资料判断是不确切的，也是不够的。比较好的方法是参考积累下来的已生产过的类似零件数据来判断，这些数据中比较好的方法是参考积累下来的已生产过的类似零件数据来判断，这些数据中最有价值的是

28、根据划圆形网格试验得到的数据。最有价值的是根据划圆形网格试验得到的数据。 一种比较有效的方法是通过计算延伸率来判断覆盖件能一种比较有效的方法是通过计算延伸率来判断覆盖件能 否成形（胀形还是拉否成形（胀形还是拉深，或者两者的某种组合，见图深，或者两者的某种组合，见图 。 具体做法是在制件最深部位以间距具体做法是在制件最深部位以间距50100mm 取若干断面，分别计算延伸率取若干断面，分别计算延伸率 （这（这 时不考虑压边圈下凸缘部分材料流入的影响），参照表所列胀形许可值时不考虑压边圈下凸缘部分材料流入的影响），参照表所列胀形许可值来判断可否用胀形方法成形。若来判断可否用胀形方法成形。若 大于许可

29、值，采用胀形方法可能使制件破大于许可值，采用胀形方法可能使制件破裂，而应采用拉深方法成形。但若相邻断面的裂，而应采用拉深方法成形。但若相邻断面的 平均值超过平均值超过30% 或或 的最大的最大值超过值超过 40% 时，即使采用拉深的方法，允许压边圈下凸缘部分材料流入凸、凹时，即使采用拉深的方法，允许压边圈下凸缘部分材料流入凸、凹模间，制件局部仍可能破裂。模间，制件局部仍可能破裂。 =（l1-l)/l 100%式中式中 l 成形前坯料断面长度成形前坯料断面长度 l1制件断面长度制件断面长度 覆盖件胀形判断值表 2.2 加工工艺和工序设计加工工艺和工序设计一一. .覆盖件冲压成形工艺设计覆盖件冲压

30、成形工艺设计1.确定冲压方向确定冲压方向 覆盖件的冲压工艺包括拉深、修边、翻边等多道工序，覆盖件的冲压工艺包括拉深、修边、翻边等多道工序，确定冲压方向应从拉深工序开始，然后制定以后各工序的确定冲压方向应从拉深工序开始，然后制定以后各工序的冲压方向。应尽量将各工序的冲压方向设计成一致。冲压方向。应尽量将各工序的冲压方向设计成一致。(1)拉深方向的选择拉深方向的选择 (a)拉深冲压方向对拉深成形的影响拉深冲压方向对拉深成形的影响 凸模能否进入凹模、对破裂和起皱的影响等。凸模能否进入凹模、对破裂和起皱的影响等。 (b)拉深方向选择的原则拉深方向选择的原则 保证能将拉深件的所有空间形状（包括棱线、肋条

31、、保证能将拉深件的所有空间形状（包括棱线、肋条、和鼓包等）一次拉深出来，不应有凸模接触不到的死角或和鼓包等）一次拉深出来，不应有凸模接触不到的死角或死区。死区。 如图如图a a，若选择冲压方向，若选择冲压方向A，则凸模不能全部进入凹模，则凸模不能全部进入凹模, ,造成零件右下造成零件右下部的部的a a区成为区成为“死区死区”, ,不能成形出所要求的形状。选择冲压方向不能成形出所要求的形状。选择冲压方向B后后, ,则则可可以使凸模全部进人凹模以使凸模全部进人凹模, ,成形出零件的全部形状。成形出零件的全部形状。 图图b)b)是按拉深件底部的反成形部分最有利干成形面确定的拉深方向是按拉深件底部的反

32、成形部分最有利干成形面确定的拉深方向, ,若改变拉深方向则不能保证若改变拉深方向则不能保证9090角。角。 图图1. 9 拉深方向确定实例拉深方向确定实例有利于降低拉深件的深度。有利于降低拉深件的深度。 拉深深度太深拉深深度太深,会增加拉深成形的难度会增加拉深成形的难度,容易产生破裂、起皱等质量问题；拉深容易产生破裂、起皱等质量问题；拉深深度太浅深度太浅,则会使材料在成形过程中得不到较大的塑性变形，覆盖件刚度得不到则会使材料在成形过程中得不到较大的塑性变形，覆盖件刚度得不到加强。加强。尽量使拉深深度差最小。尽量使拉深深度差最小。 以减小材料流动和变形分布的不均匀性（如图以减小材料流动和变形分布

33、的不均匀性（如图1. 10)。 图图1. 10拉深深度与拉深方向拉深深度与拉深方向保证凸模开始拉深时与拉深毛坯有良好的接触状态。保证凸模开始拉深时与拉深毛坯有良好的接触状态。 开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面积要大，接触面应尽量靠近冲开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面积要大，接触面应尽量靠近冲模中心模中心图图 1.11 凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触状态示意图凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触状态示意图2.修边方向的确定及修边形式修边方向的确定及修边形式(1)修边方向的确定修边方向的确定 所谓修边就是将拉深件修边线以外的部分切掉。所谓修边就是将拉深件修边线以外的部分切掉。 理想的修边方向理想的修边方

34、向: 是修边刃口的运动方向和修边表面垂直。是修边刃口的运动方向和修边表面垂直。 (2)修边形式修边形式 修边形式可分为修边形式可分为垂直修边、水平修边和倾斜修边垂直修边、水平修边和倾斜修边 三种，三种， 如图如图1.12所示。所示。图图1.12 修边形式示意图修边形式示意图 a) 垂直修边垂直修边 b) 水平修边水平修边 c) 倾斜修边倾斜修边3.翻边方向的确定及其翻边形式翻边方向的确定及其翻边形式 （1）翻边方向的确定）翻边方向的确定 翻边工序对于一般的覆盖件来说是冲压工序的最翻边工序对于一般的覆盖件来说是冲压工序的最后成形工序，翻边质量的好坏和翻边位置的准确后成形工序，翻边质量的好坏和翻边

35、位置的准确度，直接影响整个汽车车身的装配和焊接的质量。度，直接影响整个汽车车身的装配和焊接的质量。 合理的翻边方向应满足下列两个条件：合理的翻边方向应满足下列两个条件： 翻边凹模的运动方向和翻边凸缘、立边相一致；翻边凹模的运动方向和翻边凸缘、立边相一致； 翻边凹模的运动方向和翻边基面垂直。翻边凹模的运动方向和翻边基面垂直。（2）翻边形式）翻边形式 按翻边凹模的运动方向，翻边形式可分为按翻边凹模的运动方向，翻边形式可分为垂直垂直翻边、水平翻边和倾斜翻边三种翻边、水平翻边和倾斜翻边三种(如图如图1.13)。 图图1.13 典型覆盖件翻边典型覆盖件翻边二二. .拉深工序的工艺处理拉深工序的工艺处理

36、1.工艺补充部分的设计工艺补充部分的设计 为了实现覆盖件的拉深，需要将覆盖件的孔、开口、为了实现覆盖件的拉深，需要将覆盖件的孔、开口、压料面等结构根据拉深工序的要求进行工艺处理，这样的压料面等结构根据拉深工序的要求进行工艺处理，这样的处理称为工艺补充。处理称为工艺补充。如图如图1 1.14中的工艺补充。中的工艺补充。 工艺处理的工艺处理的内容包括内容包括：确定压料面形状、工艺补充、：确定压料面形状、工艺补充、翻边的展开、冲工艺孔和工艺切口等内容，是针对拉深工翻边的展开、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。艺的要求对覆盖件进行的工艺处理措施。 工艺补充设计的

37、工艺补充设计的原则原则： （1 1）内孔封闭补充原则（为防止开裂采用与冲孔或工）内孔封闭补充原则（为防止开裂采用与冲孔或工艺切口除外）；艺切口除外）； （2 2）简化拉深件结构形状原则（）简化拉深件结构形状原则（如图如图1.151.15）；）； （3 3）对后工序有利原则（如对修边、翻边定位可靠，）对后工序有利原则（如对修边、翻边定位可靠，模具结构简单）。模具结构简单）。 图图1.14工艺补充示意图工艺补充示意图 a) b) c)a)简化轮廓形状；简化轮廓形状；b)增加局部侧壁高度；增加局部侧壁高度；c)简化压料面形状简化压料面形状 图图1.15简化拉深件结构形状简化拉深件结构形状2.2.压料

38、面的设计压料面的设计 压料面是工艺补充部分组成的一个重要部分，即凹模压料面是工艺补充部分组成的一个重要部分，即凹模圆角半径以外的部分。压料面的形状不但要保证压料面上圆角半径以外的部分。压料面的形状不但要保证压料面上的材料不皱，而且应尽量造成凸模下的材料能下凹以降低的材料不皱，而且应尽量造成凸模下的材料能下凹以降低拉深深度，更重要的是要保证拉入凹模里的材料不皱不裂。拉深深度，更重要的是要保证拉入凹模里的材料不皱不裂。因此，压料面形状应由平面、圆柱面、双曲面等可展面组因此，压料面形状应由平面、圆柱面、双曲面等可展面组成，如图成，如图1 1.16所示。所示。 确定压料面形状必须考虑以下几点：确定压料

39、面形状必须考虑以下几点： （1 1）降低拉深深度降低拉深深度 图图1 1.17和和 1 1.18所示是降低拉深深度的示意图。所示是降低拉深深度的示意图。 （2 2）凸模对毛坯一定要有拉伸作用）凸模对毛坯一定要有拉伸作用 只有使毛坯各部分在拉深过程中处于拉伸状态，并能只有使毛坯各部分在拉深过程中处于拉伸状态，并能均匀地紧贴凸模，才能避免起皱，如图均匀地紧贴凸模，才能避免起皱，如图1 1.19。 图图1.16 压料面形状压料面形状 1-平面；平面；2-圆柱面；圆柱面；3-圆锥面；圆锥面；4-直曲面直曲面图图1.17 1.17 压料面与冲压方向的关系压料面与冲压方向的关系1-1-压边圈；压边圈；2-

40、2-凹模；凹模；3-3-凸模凸模图图1.18所示是降低拉深深度的示意图。所示是降低拉深深度的示意图。 图图1.19凸模对毛坯一定要有拉伸作用凸模对毛坯一定要有拉伸作用3.工艺孔和工艺切口工艺孔和工艺切口 在制件上压出深度较大的局部突起或鼓包，有在制件上压出深度较大的局部突起或鼓包，有时靠从外部流入材料已很困难，继续拉深将产生时靠从外部流入材料已很困难，继续拉深将产生破裂。这时，可考虑采用冲工艺孔或工艺切口，破裂。这时，可考虑采用冲工艺孔或工艺切口，以从变形区内部得到材料补充。如图所示。以从变形区内部得到材料补充。如图所示。 工艺孔或工艺切口必须设在拉应力最大的拐角工艺孔或工艺切口必须设在拉应力

41、最大的拐角处，因此冲工艺孔或工艺切口的位置、大小、形处，因此冲工艺孔或工艺切口的位置、大小、形状和时间应在调整拉深模时现场试验确定。状和时间应在调整拉深模时现场试验确定。三三.拉深、修边和翻边工序间的关系拉深、修边和翻边工序间的关系 覆盖件成形各工序间不是相互独立而是相互关联覆盖件成形各工序间不是相互独立而是相互关联的，在确定覆盖件冲压方向和加工艺补充部分时，的，在确定覆盖件冲压方向和加工艺补充部分时，还要考虑修边、翻边时工序件的定位和各工序件还要考虑修边、翻边时工序件的定位和各工序件的其它相互关系等问题。的其它相互关系等问题。 拉深件在修边工序中的定位有三种：拉深件在修边工序中的定位有三种：

42、 （1）用拉深件的侧壁形状定位。）用拉深件的侧壁形状定位。 （2）用拉深筋形状定位。）用拉深筋形状定位。 （3）用拉深时冲压的工艺孔定位。）用拉深时冲压的工艺孔定位。 修边件在翻边工序中的定位，一般用工序件的修边件在翻边工序中的定位，一般用工序件的外形、侧壁或覆盖件本身的孔定位。外形、侧壁或覆盖件本身的孔定位。四、工艺设计基础四、工艺设计基础（ 一）工艺设计的准备一）工艺设计的准备 原始材料准备原始材料准备 工艺设计前除需准备常规设计的有关工艺手册（如冲模设计工艺设计前除需准备常规设计的有关工艺手册（如冲模设计手册、机械制造工艺手册、技术标准手册、机械制造工艺手册、技术标准）外，还需要查阅的资

43、料及实物主要）外，还需要查阅的资料及实物主要有：覆盖件图、主模型或者实物。生产批量和交货期。生产线有关设备型号、有：覆盖件图、主模型或者实物。生产批量和交货期。生产线有关设备型号、参数和附属装置情况。所收集、整理的类似覆盖件的成形性能和生产情况。原参数和附属装置情况。所收集、整理的类似覆盖件的成形性能和生产情况。原材料的性能、规格及纤维方向等。材料的性能、规格及纤维方向等。 覆盖件图、模型或实物的分析研究覆盖件图、模型或实物的分析研究 : 首先，应该了解该覆盖件的作用、强首先，应该了解该覆盖件的作用、强度、表面质量要求及其与相关零件的装配关系等。其次，应分析以下问题：度、表面质量要求及其与相关

44、零件的装配关系等。其次，应分析以下问题：（1）覆盖件的工艺性。覆盖件有无成形困难的局部形状（急剧变化、负角面）覆盖件的工艺性。覆盖件有无成形困难的局部形状（急剧变化、负角面等）。在许可的情况下，尽量满足原设计要求，但当成形有困难或不能保证稳等）。在许可的情况下，尽量满足原设计要求，但当成形有困难或不能保证稳定批量生产时，应该与设计部门协商进行修改定批量生产时，应该与设计部门协商进行修改 （从材料的许用变形程度、设（从材料的许用变形程度、设备、模具制造及操作等方面考虑）。备、模具制造及操作等方面考虑）。 （2） 覆盖件的重点。作为外覆盖件，要求外表面连续，并与相邻表面均匀过覆盖件的重点。作为外覆

45、盖件，要求外表面连续，并与相邻表面均匀过渡，如果外表面存在不连续状，表面质量将恶化，经喷涂装饰后尤其明显。渡，如果外表面存在不连续状，表面质量将恶化，经喷涂装饰后尤其明显。作为内覆盖件，一般对表面状况要求不高，但对尺寸精度要求较高，在焊接面作为内覆盖件，一般对表面状况要求不高，但对尺寸精度要求较高，在焊接面上不应有皱折、回弹等。上不应有皱折、回弹等。（3）局部细节（如孔、孔距、凸凹、凸缘、加强筋等）的精度。修边、压弯、）局部细节（如孔、孔距、凸凹、凸缘、加强筋等）的精度。修边、压弯、成形的边缘圆角半径是否适当，压弯成形角部分是否多料。成形的边缘圆角半径是否适当，压弯成形角部分是否多料。（4）料

46、厚公差应在保证该覆盖件精度范围内。）料厚公差应在保证该覆盖件精度范围内。（5）有无关于毛刺高度及毛刺方向的要求？）有无关于毛刺高度及毛刺方向的要求？（6）是否需要考虑材料的纤维方向？板材利用率如何？）是否需要考虑材料的纤维方向？板材利用率如何？（7）可否成对成形？）可否成对成形？ 通过以上分析研究，初步确定覆盖件图及其公差。但在后来的模具设计、模通过以上分析研究，初步确定覆盖件图及其公差。但在后来的模具设计、模具制造和调试阶段仍有可能改变覆盖件的形状。具制造和调试阶段仍有可能改变覆盖件的形状。（ 二二 ）工）工 艺艺 设设 计计 工艺设计需要研究的主要问题：工艺设计需要研究的主要问题：研究冲压

47、成形性能及加工方法、加工性能。研究冲压成形性能及加工方法、加工性能。设计工序最少且又能满足覆盖件性能要求的方案。大批量生产时，应尽量把设计工序最少且又能满足覆盖件性能要求的方案。大批量生产时，应尽量把多工序合并成一道工序，小批量则用单工序模。多工序合并成一道工序，小批量则用单工序模。初步确定模具结构及影响强度、寿命的尺寸。初步确定模具结构及影响强度、寿命的尺寸。根据覆盖件的大小计算冲压力，决定各工序所使用的设备。根据覆盖件的大小计算冲压力，决定各工序所使用的设备。以冲压为主重新讨论工艺设计。因为即使是最好的设计师，也不可能精通各以冲压为主重新讨论工艺设计。因为即使是最好的设计师，也不可能精通各

48、部门的工作，通过讨论则可收集到大量的第一手资料，从而提高设计水平。部门的工作，通过讨论则可收集到大量的第一手资料，从而提高设计水平。分析讨论时要邀请质量控制、模具制造、调试和使用等部门人员参加，并做分析讨论时要邀请质量控制、模具制造、调试和使用等部门人员参加，并做好记录。好记录。经济分析，以降低成本、提高效率为目的。经济分析，以降低成本、提高效率为目的。 上述各项在实际进行时是互相关联的，不能分开单独研究。上述各项在实际进行时是互相关联的，不能分开单独研究。第第 三三 章章 车身件模具设计车身件模具设计 3.1 拉深线图拉深线图 3.2 确定模具结构确定模具结构 3.1 拉深线图拉深线图（1

49、1）拉深件图的要求）拉深件图的要求 按照拉深件的冲压位置绘制按照拉深件的冲压位置绘制, ,而不是像产而不是像产品图那样按照零件在车身上的装配位置来绘制。品图那样按照零件在车身上的装配位置来绘制。 拉深件图上不仅要标注拉深件的轮廓尺寸、拉深件图上不仅要标注拉深件的轮廓尺寸、不同位置的深度等。而且要标注拉深件在汽车坐不同位置的深度等。而且要标注拉深件在汽车坐标系中的定位尺寸，拉深方向与坐标系的关系，标系中的定位尺寸，拉深方向与坐标系的关系，后面工序示意线及尺寸等。有时还标注后面工序后面工序示意线及尺寸等。有时还标注后面工序的冲压方向，但不标注拉深件外轮廓尺寸的冲压方向，但不标注拉深件外轮廓尺寸 当

50、拉深件的法兰面为复杂曲面形状时，还当拉深件的法兰面为复杂曲面形状时，还可以在法兰面上标注上凸、凹模和压料圈型面按可以在法兰面上标注上凸、凹模和压料圈型面按工艺模型仿制、配研的技术要求。工艺模型仿制、配研的技术要求。拉深件图的画法拉深件图的画法(2) 拉深件图的画法拉深件图的画法依据产品图绘制依据产品图绘制 对于不是很复杂的零件，可以依据对于不是很复杂的零件，可以依据产品图确定冲压方向，进行工艺补充，绘制出拉深件图。产品图确定冲压方向，进行工艺补充，绘制出拉深件图。 依据实物绘制依据实物绘制 对于结构形状很复杂零件，由于产品对于结构形状很复杂零件，由于产品图也不能将零件的每一个尺寸都表示出来，所