汽车覆盖件模具设计3.0修边冲孔模设计课件.pptx

一,教学目标 Teaching Objectives,任务导入 Lead-in,设计步骤 Design Procedure,设计指导 Design Guide,二,三,四,专业能力:1. 具备对凹模合理分块的能力。2. 具备设计简单零件修边冲孔模上模的能力。3. 具备设计简单零件修边冲孔模下模的能力。社会能力1. 能自主学习，能认真观察发现、分析和解决问题；2. 能与他人沟通交流，有较强的团队协作精神；3. 能撰写学习总结，分析完成任务的的体验。方法能力1. 会通过多种途径收集整理和分析应用信息；2. 能对问题提出探究方案；3. 他人合作寻找解决问题的对策并实施。,一、教学目标 Teaching Objectives,二、任务导入 Lead-in,三、设计步骤Design Procedure,第1步 参数的计算,第2步 整体布置,第3步 修边凸模(Trimming Punch)设计,第4步 废料刀(Scrap Cutter )设计,第5步 修边凹模(Trimming Die)设计,第6步 下模座(Lower Die Base)设计,第7步 上模座(Upper Die Base)设计,参数的计算,1、力的计算（1）覆盖件材料性能,参数的计算,（2）冲裁力,式中 F冲裁力（N） L修边冲孔轮廓线周长（mm） t板厚（mm） Rm板材的抗拉强度（MPa）,本项目：F=LtRm=2260.8 mm0.8 mm300 N/mm2=542592（N）543 （KN）,参数的计算,（3） 卸料力卸料力因零件料厚、性能、形状等的不同而各异，一般取冲裁力的2%8%本项目：材料厚度小，抗拉强度不大，形状简单，故卸料力取为冲裁力的0.045。卸料力Fx=0.045P=0.045542 592=24 416（N）24.4 （KN）,参数的计算,2、凸凹模间隙,覆盖件修边冲孔模凸凹模单面间隙表,注：t为覆盖件板材的厚度，C为修边冲孔模中凸模与凹模之间的单面间隙,（1）常规,参数的计算,（2）钝角修边,30以下钝角修边，间隙取常规的1/23060钝角修边，钝角刃口作出局部平台，一般为3 倍料厚，但不超过5mm,参数的计算,（3）立切修边,刃口线与斜面上的最大斜线平行，允许最小角可参照下表，冲裁间隙按常规选用。,参数的计算,立切角度角不满足上表要求，需改造凹模刃口，并取小间隙冲裁，对于接近90立切， 冲裁间隙趋于0。此外，注意检查压件器行程是否满足最大立切工作行程的要求。,参数的计算,间隙选择的影响间隙过大：断面上就会出现毛刺，影响制件质量；间隙过小：断面亮带宽，模具受力大，影响模具寿命,本项目：顶盖前横梁料厚为0.8 mm从表中可以查得，其修边冲孔模凸凹模单面间隙为0.03 mm,间隙选择原则落料尺寸取决于凹模尺寸（基准侧），间隙取在凸模上；冲孔尺寸取决于凸模尺寸（基准侧），间隙取在凹模上。,整体布置,1、修边冲孔模各主要部分布置原则：（1）修边冲孔模下模部分尽量抬高，以保证废料滑出的角度。（2）修边冲孔模各主要部分高度尺寸设计的顺序一般是凸模、废料刀、凹模压料板上模座、下模座。（3）上模座、压料板高度设计时除了考虑其强度外，还要考虑弹性元件布置、压料板内导向的布置、压料板限位（即吊挂）的布置。（4）下模座高度设计时除了考虑其强度外，还应考虑修边废料、冲孔废料的排出。,整体布置,典型修边冲孔模X向断面图,1-下模座 2-修边凸模 3-弹簧 4-压料板 5-安全用卸料螺钉 6- 内导板 7-上模座 8-修边凹模 9-外导板 10-导套 11-导柱 12-废料刀 13-废料盒 14-顶出气缸,整体布置,典型修边冲孔模Y向断面图,15-冲孔凸模固定板及垫板 16-侧销 17-冲孔凸模 18-冲孔凹模套 19-废料滑板,整体布置,标注基准为高度基准线、上模座上平面、下模座下平面。首先确定各工作部分的高度，这里设定高度基准线(通过数模基准点)处高度值为Z=0，修边凸模底部高度值为Z-105 mm，废料刀底部高度值为Z-105 mm，凹模顶部平面处高度值为Z80 mm，压料板上平面高度值为Z210 mm，上模座顶部平面高度值为Z320 mm，下模座底部平面高度值为Z430 mm,顶盖前横梁修边冲孔模各主要部分高度,整体布置,2、模具长度的确定（1）下模长度的确定：模具长度L=L1+2*(L2+L3)L1为下模座中间部分的长度，它是修边废料前后排出的空间，它略大于修边凸模、废料刀组合后的总长，这是为了保证左右两边废料也能顺利滑下去。 L2为主筋厚度，一般为40 mm。L3为下模端头部分尺寸，应保证导柱、导板的安装空间足够,整体布置,（2）上模长度的确定：模具长度A=A1+2*(A2+A3)A1为上模中间部分(即模具中心处)的长度，它是修边凹模组合起来的总长。A2为上模左右端头的长度，应保证导套、导板的安装空间。A3为修边凹模背托处到上模端头的距离。,整体布置,3、模具宽度的确定（1）下模宽度的确定：端头处模具宽度W=W1+2*W2 模具中心处模具宽度W=W1+2*W2,W1为下模座左右端头凹下去部分的长度，它是上下模导向的空间。 W2为下模左右端头处的缓冲胶放置区域等宽度，两者都与模具的大小有关。,W1为修边凸模、废料刀组合起来的宽度，它也包含了废料滑道。W2为前压板槽区域的宽度。,整体布置,（2）上模宽度的确定：端头处模具宽度B=B1+2*B2 模具中心处模具宽度B=B1+2*B2,B1为上模座左右端头凸起来部分的长度，它是上下模导向的空间。B2为上模左右端头处的缓冲胶放置区域等宽度，两者都与模具的大小有关,B1为修边凹模及其背托组合起来的宽度，它也包含了中间压料板。B2为前后侧加长部分，如为了与上模压板槽侧平齐，在上模座修边凹模背托之外再加宽一些。,整体布置,4、顶盖前横梁修边冲孔模长度及宽度布置本项目属于细长类模具，长度确定为1 800 mm，左右端头处宽度为700 mm，模具中心处模具宽度为600 mm，本项目模具整体宽度为700 mm。,修边凸模设计,1、修边凸模设计原则（1）在结构可行的情况下，凸模分块尽量少。在修边线外形尺寸不大时，修边凸模应做成一整块，这样可减少钳工和机加工工作量。（2）当修边线尺寸较大或高度起伏大时，凸模应分块。（3）修边凸模的高度不能太低，否则废料滑下困难。修边凸模最低处高度不小于80 mm。（4）当修边凸模分成多块，镶块之间拼接处长度50 mm，其余避开，以减少配合面。另外应考虑用背托、键等防修边时产生的侧向力。（5）每个修边凸模镶块应方便单独起吊。（6）细长类模具修边凸模及废料刀实体图，修边凸模做成一整块的，直接在修边凸模上冲出四处长圆孔。,修边凸模设计,2、修边凸模样式（1）仅修边的凸模,修边凸模样式一,修边凸模样式二,1）当修边线宽度不大，如小于500 mm时，多采用模样式一的形式，修边凸模做成整体式，前后是刃口，中间用螺钉和圆柱销来固定凸模，这种凸模是整块的，所受侧向力小。2）当修边线宽度较大时，多采用模样式二的形式，前后凸模分开做，由于凸模分开做，会产生侧向力，有必要在凸模刀口远端设置背托，背托高度多取30 mm或40 mm，如果凸模镶块的高度大于其宽度时，背托面应相应加高。,修边凸模设计,（2）修边冲孔凸凹模 当修边凸模上有冲孔工作内容，同时又起到冲孔凹模的作用，故称为凸凹模。 右图为修边冲孔凸凹模简图，它与以上修边凸模相似，唯一的区别在于增加了冲孔内容。从图中可以看到有两处冲孔，一个是用冲孔凹模镶套，多为外购标准件；另一个直接在凸凹模上冲孔。在冲孔较大或冲孔凹模镶套布置空间不够时，就可以直接在凸凹模上冲孔,修边凸模设计,修边冲孔模铸件的筋条厚度分为主筋、副筋、型面肉厚三种。修边冲孔模型面壁厚一般为50 mm，主筋取40 mm，副筋为30 mm。凸模修边线处加工深度为3040 mm, 加工面到相应的非加工面的距离为10 mm。,1-修边凸模(1) 2-镶入凸凹模钢块A 3-气缸顶出部件 4-冲孔凹模镶套 5-修边凸模（2） 6-废料刀 7-修边凸模（3） 8-镶入凸凹模钢块B,修边凸模及废料刀组合平面图,修边凸模设计,修边凸模及废料刀组合实物图,修边凸模设计,3、顶盖前横梁修边冲孔模修边凸模设计（1）零件修边线属细长类，修边凸模做成一整块（2）主筋厚度为40 mm，副筋厚度为30 mm，型面壁厚为50 mm，筋条之间的距离不超过300 mm（3）为避开气缸顶出部分，中间做成了通孔。,废料刀设计,1、废料刀结构废料刀的作用是切断废料，把废料分成多个小块。它固定在下模座上，分布在修边凸模的外侧。废料刀的材质和热处理同修边凸模。,当废料刀处的废料型面是平直形状时，采用此形式，其宽度为60 mm,当废料刀处的废料型面复杂且H超过100mm时，采用此形式，这种结构只适用于废料刀材料为铸件时,废料刀设计,2、废料刀设计原则（1） 保证废料从废料刀一侧落下，必须对模具四周废料刀周密考虑，废料刀应一周顺时针或逆时针设置，建议废料刀的刀面角度作成5。,图示：废料刀沿修边线一周布置，共有7个废料刀，废料刀方向基本上与该处修边线的法向一致，其中前后两处均为按5布置,废料刀设计,1-修边凸模 2-侧面废料刀 3-限位器 4-前面废料刀 5-下模座 6-废料滑板,修边冲孔模下模实物图,废料刀设计,（2）凹槽或凸舌时的产品修边时，需如下图设计,凹槽,凸舌,废料刀设计,（3） 当修边处型面倾斜时，按下图设置废料刀,废料刀设计,（4） 修边线拐角处按以下图例设计,废料刀刀口面对拐角部：前面废料刀刀口位置应靠近修边线圆切点位置，否则影响左侧废料的滑出,废料刀刀口背向拐角部：其刀座不得伸出左侧修边线外面，否则会影响左侧废料滑出,拐角部废料的重心位置要求：拐角处废料的重心位置影响废料的滑出，废料的重心应在图中的直线的外面,废料刀设计,3、顶盖前横梁修边冲孔模废料刀设计,顶盖前横梁材料为DC03，0.8 mm厚，废料刀材料为铸造空冷钢。本零件修边线属细长类，工件不大，按照工法图设计四把废料刀。废料刀型面最薄处不能小于70 mm，废料刀底部高度值为Z-105 mm，即在高度基准线以下105 mm处，与修边凸模底部在同一平面。,修边凹模设计,1、修边凹模结构修边凹模是修边冲孔模中重要的工作部件。修边凹模通常做成镶块结构，固定在上模座上，工作时它与凸模配合完成工序件与废料的分离，与废料刀配合把废料切成多个分块。,工件料厚大于等于1.5 mm凹模采用钢块Cr12MoV的结构，刃口真空热处理HRC5862,工件料厚小于1.5 mm凹模用铸造空冷钢7CrSiMnMoV的结构，刃口火焰热处理HRC5358,修边凹模设计,2、修边凹模镶块分块原则（1）在修边线较平直的部位分块，避免在圆角处分块或曲率特别大处分块，转角处分块线距圆弧终点至少5 mm。如左图所示。（2）分块线与刃口线夹角应在70-110范围，尽可能垂直 。分块线处相邻修边凹模镶块的配合长度取40 mm左右，其余可避开510 mm。如右图所示，镶块配合面长度为40 mm，其余避开。,分块线避开转角圆角,镶块配合面,修边凹模设计,（3）当修边线处型面落差较大时，应分成有台阶的镶块，多个修边凹模镶块底面不在同一个平面上。如左图所示。（4）急剧斜面上的分块避免交角。断面形状中 a 60 时，为避免尖角，如右图所示。进行分块。,阶梯镶块,斜面上分块,修边凹模设计,案例：修边凹模镶块组合图由9个镶块组成。每个镶块的后面设有背托以防侧向力。每个修边凹模镶块后面作出5 mm的凸出面与上模座的背托对应，以抵消修边凹模所受的侧向力。每个镶块有两个圆柱销定位，至少有两个螺钉来紧固。,修边凹模设计,案例：,修边凹模设计,3、顶盖前横梁修边冲孔模修边凹模设计 顶盖前横梁材料为0.8 mm厚的DC03，修边凹模材料为铸造空冷钢。修边凹模镶块长度一般在300 mm左右，将修边凹模镶块分成8块。工件修边线落差不大，修边凹模镶块应做成同一高度。修边凹模最薄处不小于5560 mm，最终修边凹模底部高度值确定为Z80 mm，即在高度基准线以上80 mm处（1）设计修边型面（内）和底板（外）的修边凹模镶块,修边凹模设计,（2）修边凹模镶块加废料刀（3）修边凹模镶块螺钉、圆柱销布置（4）完成修边凹模镶块的分块,下模座设计,1、下模座结构修边冲孔模下模的结构主要有下模座、修边凸模、废料刀三部分，下模座为铸件。,车门外板修边冲孔模下模结构图,修边冲孔模下模座的主要结构有：（1）中间部分 它包括修边凸模、冲孔凹模、废料刀的安装面、废料滑道外，还包括前后压板部分等，压板部分主要是用来固定下模座、对下模进行快速定位等。中间部分的长度必须确保废料顺利滑出。（2）左右端头部分 它是上下模导向的位置，右图的修边冲孔模是用导柱导套和导板导向，也是安全区、限位器、缓冲胶、连模板、吊耳（中小模具用铸入式起重棒）、基准孔、气路控制用快速接头的放置区域。,下模座设计,2、下模座设计步骤（1）根据前一道工序零件（如拉延件）的大小确定其长度、宽度和高度。（2）根据修边凸模、废料刀、废料滑出要求、前后压板位置设计出中间部分框架结构，（3）对各功能部分的位置进行确定。 1）端头部分。 2）中间部分。 3）对功能部分进行处理，做出功能部分平台。（4）进行相应的加厚材料、减去材料的处理。注意：下模座以下各筋条要方便冲孔废料的滑出，气缸顶出线路应四周贯通。,下模座设计,3、顶盖前横梁修边冲孔模下模座设计（1）1、2、3这三处为下模座上部功能面，位置1对应的是废料刀安装平台，位置2对应的是修边凸模安装平台，位置3对应的是废料滑下的斜坡，前后废料滑道的角度为20。位置4对应的是前后压板槽，把下模固定在下工作台上。位置5对应的是主筋，筋板厚度为40 mm。,下模座中间部分结构,下模座设计,（2）把下模座中间实体和下模座端头实体进行合并,下模座结构立体图,下模座结构俯视图,上模座设计,1、上模座结构修边冲孔模上模主要包括上模座、修边凹模、冲孔凸模、压料板四部分。上模座为件，材料为HT300。修边凹模分成多个镶块，固定在上模座平台上，每个镶块后面至少有两个背托。,（1）中间部分。它包括修边凹模的安装面、冲孔凸模的安装座面、与压料板相对应的型腔、前后压板部分等。,车门外板修边冲孔模上模结构图,上模座设计,（2）左右端头部分。左右端头部分是上下模导向的位置，如图所示，上下模是用导柱、导套和导板导向，也是安全区凸台、限位器凸台、缓冲胶凸台、连模板凸台、吊耳（中小模具用铸入式起重棒）、基准孔的区域。,门外板修边冲孔模上模图（去掉压料板、修边凹模镶块）,上模座设计,2、上模座设计步骤（1）根据各修边凹模镶块尺寸，作出修边凹模安装平台、背托。（2）根据冲孔凸模外形，作出冲孔凸模座面。（3）根据压料板的外形尺寸作出上模座中间型腔。 （4）根据上工作台情况，作出前后压板。（5）对各功能部分的位置进行确定： 1）端头部分。如导套、导板（或导滑面）、安全区、限位器、缓冲胶、连模板、吊耳（或铸入式起重棒）、基准孔等。 2）中间部分。如弹簧、侧销（或卸料螺栓）、内导的导滑面、机床中心键槽等等。 3）功能部分进行处理，做出功能部分平台。,上模座设计,3、顶盖前横梁修边冲孔模上模座设计（1）模座中间部分A处对应上模座弹簧位置，为了保证弹簧孔后面壁厚，在此沿弹簧孔加厚铸件；B处对应上模压板槽，用来把整个上模锁紧在上工作台上。,模座中间部分初始结构(从正面看),上模座设计,位置1对应的是凹模镶块安装面，其后侧为低下去10 mm的非加工面，位置2对应的是上模座型腔，即压料板位置，位置3对应的是前后压板位置。筋条厚度按加工面厚度50 mm、主筋厚度40 mm设计。,上模座中间部分初始结构（左右翻转）,上模座设计,（2）上模座端头1区为在上模两端凸出来的导腿，此处与下模导向。2区为非加工平面，它与修边凹模四周非加工面等高，在2区要布置限位器凸台、缓冲器凸台等。,上模座设计,（3）上模座端头尺寸防呆处理上模左右端头处导腿宽度，左边为220 mm，右边为240 mm，这样可防止上下模装错。,上模座初始结构平面图（左右翻转）,设计指导,顶盖前横梁修边冲孔模3D设计指导视频,1-TR凸模及废料刀设计,2-TR凹模设计,3-TR上下模座设计,4-TR压料板导向设计,5-TR压料板限位设计,6-TR上模弹簧布置,设计指导,顶盖前横梁修边冲孔模3D设计指导视频,7-TR冲孔凸模凹模设计,8-TR上下模导向设计,9-TR上下模导向设计,10-TR上下模筋条的设计,11-TR辅件部分的设计,END,