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1、第 36 頁 摘 要 本文介紹了汽車前燈罩的沖壓模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括產(chǎn)品零件工藝分析、模具設(shè)計(jì)以及主要零件制造工藝的確定等。 此零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多道工序完成，基本工序包括落料、拉深、沖孔、彎曲、翻邊等。針對(duì)此產(chǎn)品件，應(yīng)明確設(shè)計(jì)路線，確定設(shè)計(jì)方案，構(gòu)思模具結(jié)構(gòu)。首先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和尺寸分析，利用AUTOCAD繪出零件的三向視圖，確定尺寸；之后確定優(yōu)選的工藝方案（落料、拉深—脹形、沖孔—脹形、沖孔—修邊、沖孔—彎曲—沖孔、翻邊）；然后再進(jìn)行必要的工藝計(jì)算和尺寸計(jì)算，利用AUTOCAD完成第一道工序—落料拉深復(fù)合模裝配圖，并繪出各非標(biāo)零件；然后同樣用AUTOCAD完成第二道工

2、序—脹形沖孔復(fù)合模；對(duì)其它工序進(jìn)行分析，確定每道工序的細(xì)節(jié)工作；最后完成設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：燈罩；沖壓；模具；工藝；設(shè)計(jì)  目 錄 1 汽車前燈罩成形工藝分析 …………………………………………… 1 1.1 分析制件的沖壓工藝性 ………………………………………… 1 1.1.1 材料 …………………………………………………… 1 1.1.2 結(jié)構(gòu)分析 ……………………………………………… 1 1.1.3 尺寸精度與表面粗糙度 ……………………………… 1 1.2 確定沖壓工藝方案 …………………………………………… 1 1.3 模具形式 …

3、…………………………………………………… 2 1.4 毛坯展開計(jì)算 ……………………………………………… 2 1.4.1 拉深部分 ……………………………………………… 2 1.4.2 彎曲部分 ……………………………………………… 3 1.4.3 其它部分（直接由CAD得出） ……………………… 3 2 落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) ………………………………………………… 4 2.1 排樣 …………………………………………………………… 4 2.2 確定沖壓方向和沖壓中心 …………………………………… 4 2.2.1 確定沖壓方向 ………………………………………… 4

4、 2.2.2 確定壓力中心 ………………………………………… 5 2.3 確定拉深次數(shù)…………………………………………………… 6 2.4 確定沖裁力和拉深力 …………………………………………… 7 2.4.1 沖裁力 …………………………………………………… 7 2.4.2 壓邊力 …………………………………………………… 7 2.4.3 拉深力的計(jì)算 …………………………………………… 8 2.5 選擇壓力機(jī) ………………………………………………… 8 2.6 選用標(biāo)準(zhǔn)模架 ……………………………………………… 9 2.7 工作部分尺寸計(jì)算 …………………

5、……………………… 9 2.7.1 拉深工作部分尺寸 …………………………………… 9 2.7.2 落料工作刃口部分尺寸計(jì)算 ………………………… 11 2.8 模具總體設(shè)計(jì) …………………………………………… 13 2.8.1 工作零件 ……………………………………………… 13 2.8.2 其它主要零件 ………………………………………… 15 2.9 模具結(jié)構(gòu)尺寸驗(yàn)算 ………………………………………… 20 3 脹形沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) ……………………………………………… 21 3.1 成形部分 ……………………………………………………… 21 3.2

6、 變形力與沖裁力的計(jì)算 ……………………………………… 22 3.2.1 脹形變形力 …………………………………………… 22 3.2.2 沖裁力 ………………………………………………… 23 3.3 確定壓力中心 ……………………………………………… 23 3.4 選擇壓力機(jī) ………………………………………………… 25 3.5 選用標(biāo)準(zhǔn)模架 ……………………………………………… 25 3.6 工作部分刃口尺寸計(jì)算 …………………………………… 26 3.6.1 對(duì)沖裁刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算 …………………………… 26 3.6.2 脹形刃口尺寸的說明及確定 ……

7、…………………… 26 3.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………… 27 3.7.1 主要工作零件 ………………………………………… 27 3.7.2 其它零件設(shè)計(jì) ………………………………………… 29 結(jié) 論 …………………………………………………………………… 31 致 謝 …………………………………………………………………… 32 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………… 33 第1章 汽車前燈罩成形工藝分析 1.1 分析制件的沖壓工藝性 1.1.1 材料 08鋼 材料厚度 t=1mm 由《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)》P19

8、，表1-8： 抗拉бb 335—450（N/㎜） 抗剪τ 260—360（N/mm） 彈性模數(shù) E 190000 (N/mm) 屈服點(diǎn)бs 200 （N/mm） δ（%） 32% 1.1.2 結(jié)構(gòu)分析 該零件是汽車前燈的殼罩，形狀特征包括彎曲面，拉深面，壓凸包，加強(qiáng)筋，外沿邊等，并且是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，較為復(fù)雜。產(chǎn)品零件需要經(jīng)過多道工序才能完成，基本工序應(yīng)包括拉深、沖孔、彎曲、脹形、翻邊等。且制件水平方向有不同層次的水平面，都是通過拉深、彎曲、脹形工序制成，表明成形工序較為復(fù)雜。拉深底部沖出一大孔，尺寸精度相對(duì)比較高。制件應(yīng)

9、注意尺寸之間的影響，以及工序之間相互的影響。 1.1.3 尺寸精度與表面粗糙度 尺寸精度按IT12級(jí)精度； 表面粗糙度Rn=12.5 1.2 確定沖壓工藝方案 根據(jù)產(chǎn)品零件的外形結(jié)構(gòu)和尺寸精度要求，首先確定是不能用級(jí)進(jìn)模工作，因?yàn)槿绻眉?jí)進(jìn)模，工作零件會(huì)發(fā)生相互的干涉現(xiàn)象，模具結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，并且不能保證零件的尺寸精度和位置精度。那么將其成形過程分為單工序完成。每工序可以設(shè)計(jì)為復(fù)合?；騿喂ば蚰９ぷ鳎源_保能夠生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品零件。 該零件成形的基本工序包括落料、拉深、沖孔、脹形、彎曲、修邊、翻邊。比較如下三個(gè)方案： 方案一：先落料沖孔，后拉深，再脹形，最后彎曲翻邊； 方案二

10、：先落料拉深，后沖孔，再脹形，再?zèng)_孔，最后彎曲翻邊； 方案三：先落料拉深，再脹形沖孔，再脹形沖孔，最后彎曲翻邊。 方案一如果先沖孔后拉深，肯定會(huì)影響拉深的質(zhì)量和孔之間的定位尺寸，并且會(huì)影響其后的成形工序，提高了經(jīng)濟(jì)成本。那么對(duì)于此件上的孔應(yīng)該分開沖，比如脹形上的孔，拉深底部的大孔。為了保證零件的質(zhì)量，方案一的成形工序還不足。 方案二單從模具結(jié)構(gòu)來看過于簡(jiǎn)單，中間三步都是簡(jiǎn)單的單工序模。而且方案也不完善，從零件的結(jié)構(gòu)來看，脹形部分不能一步完成。需要從兩個(gè)方向分別脹形，才能保證零件的質(zhì)量 方案三解決了前兩個(gè)方案的缺點(diǎn)，但所生產(chǎn)的零件的尺寸精度不高。 總結(jié)以上三種方案，得出方案四： 落料

11、、拉深——脹形、沖孔——脹形、沖孔——修邊、沖孔——彎曲——沖大孔、翻邊 方案四雖然分六步工序完成，簡(jiǎn)單的說需要六套模具。對(duì)于模具制造工作比較繁重，成本也比較高。但是由于是批量生產(chǎn)，而且根據(jù)零件外形和尺寸精度來說，這是優(yōu)佳的方案。 1.3 模具形式 成形過程分六步完成，即需六套模具。 第一套：落料、拉深倒裝復(fù)合模； 第二套：脹形、沖孔復(fù)合模； 第三套：脹形、沖孔復(fù)合模； 第四套：修邊、沖孔復(fù)合模； 第五套: 彎曲單工序模； 第六套：沖孔、翻邊復(fù)合模； （由于工作量的原因，主要設(shè)計(jì)前兩套模具） 1.4 毛坯展開計(jì)算 1.4.1 拉深部分

12、 （1-1) =3.1425.78（85+74）=3.1425.78159 =12870.92 mm （1-2） =1/225.78150.84=1/23888.6mm =1/23465.18mm （1-3） =12870.82-3888.66+3465.18=12447.44mm 故：拉深部分面積A01=12447.44mm 1.4.2 彎曲部分 （1-4） =（2.16+57.5+17.53）113=8722.47mm （1-

13、5） =（2.7+77+11.69）=3929.77 mm 1.4.3 其它部分 （直接由CAD得出） mm 總面積： （1-6） =12447.44+8722.47+3929.77+23640.35 =49920.03 mm 考慮到修邊情況，以及工序之間產(chǎn)生的尺寸影響，取A=50000 mm 第2章 落料拉深復(fù)合模設(shè)計(jì) 2.1 排樣 由《中國模具設(shè)計(jì)大典》P50 選用軋制薄鋼板 1㎜500㎜1500㎜ 單行直排 a=1.2㎜ a1=1.5㎜ 輪廓尺寸

14、： AmaxBmax=404㎜209.95㎜ 條料寬：B=Amax+2a+毛坯修邊量 =473.28㎜ 進(jìn)距：L0=Bmax+2a1=2111.15㎜ 條數(shù)：n1=500/473.28=1（余26.72㎜） 每條個(gè)數(shù)：n2=1500/211.15=7(余21.95㎜) 總個(gè)數(shù)： N=n1n2=7 利用率：η=（762117）/（5001500）=57.80% 2.2 確定沖壓方向和沖壓中心 2.2.1 確定沖壓方向 確定沖壓方向應(yīng)考慮的問題 ①保證凸模能夠進(jìn)入凹模； ②開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯接觸面積要大； ③開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面應(yīng)

15、靠近中間； ④開始拉深時(shí)凸模與拉深毛坯的接觸面要大，要分散； ⑤壓料面各部分進(jìn)料阻力力求均勻。 根據(jù)零件的形狀特征和上述的要求，確定為反向拉深，水平放置。  2.2.2 確定壓力中心 圖2.1 根據(jù)零件形狀的復(fù)雜性，利用解析法求出壓力中心 如圖2.1所示，是按1：1的比例畫出凸模工作部分剖面的輪廓圖，取了21個(gè)重心點(diǎn)，其各坐標(biāo)（x,y）和長(zhǎng)度L分別為： 01（228.31，181.25）L1=521.90 02（323.09，98.29）L2=316.46 03（137.31，93.29）L3=63.70 04（108.42, 157.32）L

16、4=101.10 05（118.27, 216.29）L5=25.88 06（134.43，224.41）L6=17.47 07（138.31，262.74）L7=56.14 08（154.60，293.24）L8=32.56 09（180.68，278.76）L9=34.96 010（195.59，264.29）L10=10.22 011（228.31，268.11）L11=61.24 012（348.86，264.29）L12=185.86 013（463.80，270.80）L13=45.91 014（498.16，267.17）L

17、14=42.70 015（479.69，267.17）L15=74.34 016（452.55，179.80）L16=32.09 017（462.76，168.09）L17=15.11 018（470.31，165.69）L18=12 019（474.31，172.29）L19=8 020（478.31，148.62）L20=46 021（486.01，112.01）L21=46.96 由： （2-1） =(119154.99+102323.60+8746.65+10961.26+3060.83+2

18、348.49+7764.72+5033.78+6316.57+1998.93+13981.70+64839.12+21293.06+21271.43+35660.15+14522.32+6992.30+5648.28+3794.48+22002.26+22823.03)/1756.60 =500537.95/1756.60 =284.95 再由： （2-2） =(94594.38+31104.85+5942.57+15905.05+5597.59+3918.20+14750.22+9547.89+9745.45+2701.04+16419.0

19、6+49120.94+12432.43+11408.16+16577.82+5769.78+2539.84+1988.28+1378.32+6836.52+5273.14)/1756.60 =323551.53/1756.60 =184.19 故：確定出壓力中心為00（284.95，184.19） 如圖2.1 所示 2.3 確定拉深次數(shù) 1.修邊余量 h/d=24.3/170=0.14 d凸/d=156/150=1.04 得出：δ=5.0 2.毛坯直徑D的計(jì)算 （2-3） =

20、216 mm 3.確定是否用壓邊圈 毛坯相對(duì)厚度t/d=1/200100=0.5 h/d=0.14 所以應(yīng)采用壓邊圈 4.拉深系數(shù) t/D100=1/200100=0.5 d凸/d=156/150=1.04 查[2] P208 表4-20 h1/d1=0.50——0.62 而： h/d=23.4/150=0.156 顯然 h/d

21、1/0.55-148)+0.436/148(148+0.326) =63.8≥24.3mm 成立 ∴ 那么只需一次拉深即可 2.4 確定沖裁力和拉深力 2.4.1 沖裁力 （2-5） 式中 F沖—沖裁力（N） L—沖裁件周長(zhǎng)（㎜） t—料厚（㎜） τ—抗剪應(yīng)力（N/ mm） 又由： （2-6） 式中 F沖—沖裁力（N） L—沖裁件周長(zhǎng)（㎜）

22、 t—料厚（㎜） бb—抗剪應(yīng)力（N/ mm） 取較大值 2.4.2 壓邊力 壓邊圈的壓力必須適當(dāng)，如果過大，就要增大拉深力，因而會(huì)使工件拉裂，而壓邊圈的壓力過低就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺。 經(jīng)驗(yàn)公式 （2-7） 式中 Z—各工序拉深系數(shù)的倒數(shù) бb—材料的拉深強(qiáng)度（MPa） t—料厚（mm） D—毛坯直徑（mm） =26.3N 壓邊裝置采用橡皮墊彈性壓邊裝置，壓邊形式為平面壓邊圈。 2.4.

23、3 拉深力的計(jì)算 按圓筒形件計(jì)算，由公式： （2-8） =3(310+180)(216.28-152-6)1=85260N 另一公式 （2-9） =3.1414813100.42=60506.54N 那么=509581.8+60506.54+26.3=570114.64N 拉深功： 按不變薄拉深A(yù)=CFmaxh10-3 =0.776174024.30.001=1155.22J 2.5 選擇壓力機(jī) 本件是薄件的淺拉深，那么P=（1.6—1.8）F總 所

24、以： P=1.6F總=912KN 選擇壓力為1000KN開式雙柱壓力機(jī)，技術(shù)規(guī)格如下表2-1： 表2-1 壓力機(jī)型號(hào) J23—100A 公稱壓力/KN 1000 滑塊行程/mm 140 發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)距離/mm 10 行程次數(shù)/（次/min） 45 最大封閉高度/mm 固定臺(tái)和可傾式 400 活動(dòng)位置 最低 500 最高 260 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 100 工作臺(tái)尺寸/mm 左右 900 前后 600 工作臺(tái)孔尺寸/mm 左右 420 前后 250 直徑 320 立柱間距離/mm 420 模柄孔尺

25、寸/（直徑mm深度mm） Φ6075 工作臺(tái)板厚度/mm 110 墊板厚度/mm 110 可傾角度 25 2.6 選用標(biāo)準(zhǔn)模架 由：Hd=Kb=0.12210=25.2mm Hd=30mm 那么有：C=（1.5—2）Hd=60mm 選用滑動(dòng)對(duì)角導(dǎo)柱模架 BL （400mm630mm） 閉合高度（270mm—305mm） 上模座（GB/T2855.1）630mm400mm55mm 下模座（GB/T2855.2）630mm400mm65mm 導(dǎo)柱（GB/T2861.1） 50mm250mm 55mm250mm 導(dǎo)套（GB/T2861.6）

26、 50mm150㎜53㎜ 55㎜150㎜53㎜ 2.7 工作部分尺寸計(jì)算 2.7.1 拉深工作部分尺寸 1.拉深凸凹模間隙確定C （1）間隙值應(yīng)合理選取。如果C過小會(huì)增加摩擦力，使拉深件容易破裂，且易擦傷表面和降低模具壽命；C過大，又易使拉深件起皺，且影響工件精度。 （2）拉深模單邊間隙： （3）用壓邊圈拉深時(shí)： （4）拉深精度要求達(dá)到IT11——IT13級(jí) 按IT12級(jí)得出： 那么取=1㎜ 2.工作部分尺寸計(jì)算 尺寸精度按IT12級(jí)[7] 內(nèi)形基本尺寸有：㎜ ㎜ ㎜ δd=0.080，δp=0.050[2] 由計(jì)算公式：

27、 （2-10） 得： 又由公式： （2-11） 得： 凸模出氣孔直徑[2]，表4—77 D=8mm 3.拉深凸模與拉深凹模圓角半徑 （1）拉深凹模圓角半徑按經(jīng)驗(yàn)公式： （2-12） 式中： r凹—凹模圓角半徑（mm） D—毛坯直徑（mm） d—凹模內(nèi)徑（mm） mm （2）凸模圓角 根據(jù)t=1mm，查表[2]，表4—79得 r凹=（10

28、——6）t，取r凹=6mm；且凸模圓角半徑為 r凸=r凹=r件 那么：r凸=6mm 2.7.2 落料工作刃口部分尺寸計(jì)算 圖2-2 落料外形示意圖如圖2-2，按凸、凹模配合加工的方法計(jì)算落料凹模刃口尺寸。 =（0.08—0.12） 基本尺寸 1. 磨損后尺寸變大 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 由公式 （2-13） X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.5 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75

29、 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.75 X=0.5 X=0.75 X=0.5 X=0.5 X=0.75 X=0.75 X=1 X=0.75 X=0.5 2. 磨損后尺寸減小 ，，，，， 由公式： （2-14） X=0.75 X=0.5 X=0.75 X=0.75 X=1 3．不變尺寸 ， 由公式：

30、 （2-15） 那么有： 凸模以凹模為基準(zhǔn)，兩邊間距在Zmin=0.08mm——Zmax=0.12mm之間。 2.8 模具總體設(shè)計(jì) 2.8.1 工作零件 設(shè)計(jì)原則： （1）凸模和凹模要有足夠得剛度和強(qiáng)度。 （2）凸模和凹模安裝穩(wěn)定可靠，且便于更換。 （3）模具設(shè)計(jì)時(shí)為了減小多工位連續(xù)模各工位之間步距的累積誤差以及確保凸、凹模間的間隙值，在標(biāo)注凹模、凸模固定板，卸料板等零件中與步距有關(guān)的孔位尺寸時(shí)，要以凹模第1工位定位定為坐標(biāo)（尺寸基準(zhǔn)）向后標(biāo)注，不論距離多大，公差均為步距公差。從而保證各凸模安裝位置及卸料各型孔位置與凹模一致。同時(shí)還要保證

31、凸模刃口形狀、卸料板形孔形狀與相應(yīng)凹模形孔一致。 （4）廢料排出要方便及時(shí)，以防止損壞模具，可在凸模上設(shè)置廢料頂桿、高壓氣孔，以便及時(shí)清除廢料。 （5）凸、凹模應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造，熱處理，檢測(cè)及安裝。 1.拉深凸模 零件的材料為Cr12，硬度要求為58—62HRC。凸模為整體臺(tái)階式，因?yàn)樵O(shè)計(jì)為反向拉深，所以要依靠凸模固定板固定在下模座上。凸模與固定板按H7/m6過盈配合加工，氣孔直徑為8mm，深度為50mm，有一側(cè)向直徑為8mm的通孔連通氣孔，使其結(jié)構(gòu)為“L型”。凸模工作刃口圓角半徑為工件圓角半徑R6，工作處粗糙度為0.8，安裝面粗糙度為3.2，其它為6.3。 零件加

32、工工藝過程如下表2.2所示： 表 2-2 序號(hào) 作業(yè)內(nèi)容 加工方法 說明 1 下料 材料下料 選用Cr12 2 鍛造 自由鍛 提高材料力學(xué)性能，使毛坯形狀接近工件形狀，減少加工量 3 熱處理 退火 改善加工切削性，消除內(nèi)應(yīng)力 4 面加工 銑、磨 粗加工外表面，磨出基準(zhǔn)面 5 型面粗加工 普通銑、車 粗加工工作型面 6 型面半精加工 數(shù)控銑、鉗工修型 間隙均勻 7 劃線、孔加工 鉆 螺紋孔與模座配作加工 8 熱處理 淬火 提高硬度，達(dá)到硬度要求 9 面加工 磨削加工 精磨基準(zhǔn)面。消除熱處理變形 10 型面精加工

33、 成型磨 保證配合間隙 11 檢驗(yàn) 2.落料凹模 凹模為整體式結(jié)構(gòu)，材料為Cr12，硬度要求58—62HRC，長(zhǎng)寬高=540mm400mm60mm。凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刃口部分形狀大致與零件加上余邊量后的形狀相同，制造簡(jiǎn)單。刃口高度15mm，周邊有四個(gè)銷釘通孔和四個(gè)螺釘盲孔（深32mm），目的是用四個(gè)M20螺釘和四個(gè)B16銷釘將凹模連接固定在固定板和下模座上。然后銑30度的斜面，便于控制壓邊圈運(yùn)動(dòng)高度，保證壓邊圈能很好地壓住毛坯周邊，并且在拉深完成后，將零件頂在上模部分。凹模周邊銑30度的角度，是為了避免鉗工在安裝模具時(shí)損傷刃口。 3.凸凹模 凹凸模為整體臺(tái)階式，材料為Cr1

34、2，硬度要求58—62HRC。凹凸模依靠與固定板之間的過盈配合穩(wěn)固在上模部分。凸凹模內(nèi)有直徑144mm孔和斜面，是為了安裝剛性頂件裝置。落料凸模尺寸是以落料凹模為基準(zhǔn)，間隙Zmin=0.08mm—Zmax=0.12mm之間。 2.8.2 其它主要零件 1. 導(dǎo)向零件 前已經(jīng)在選擇標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，選定標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱和導(dǎo)套： 導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間按H7/h6間隙配合； 導(dǎo)柱與下模座之間按H7/n6過盈配合； 導(dǎo)套與上模座之間按H7/m6過盈配合 導(dǎo)柱（GB/T2861.1） 50mm250mm 55mm250mm 圖2-3 圖2-3分別為Φ50mm，Φ55mm（GB/T2861

35、.1）標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)柱。[1] 材料為20鋼，滲碳深度0.8mm—1.2mm，硬度要求58—62mm 導(dǎo)套（GB/T2861.6） 50mm150㎜53㎜ 55㎜150㎜53㎜ 圖2-4為（GB/T2861.6）標(biāo)準(zhǔn)直導(dǎo)套。 材料為20鋼，滲碳深度0.8mm—1.2mm，硬度要求58—62HRC 圖2-4 2. 定位零件 條料或毛坯在模具中的定位：一是送料方向上的定位，用來控制送料的進(jìn)距，即通常所說的擋料；二是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱導(dǎo)料。 材料的定位采用三個(gè)支撐點(diǎn)，兩個(gè)導(dǎo)料銷和一個(gè)擋料銷，都用固定式（如圖2-5所示）。

36、 圖2-5 圖2-6 零件材料為45，熱處理硬度43—48HRC。技術(shù)條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定。定位銷都安裝在落料凹模上，按過盈配合H7/m6精度配合加工。 3. 卸料裝置 為了在落料拉深前對(duì)毛坯有預(yù)壓的作用，沖壓完成后能使沖件平穩(wěn)脫模。故將卸料裝置設(shè)計(jì)成彈性的，由卸料螺釘（1）、彈簧（2）、卸料板（3）組成（如圖2-12所示）。（1）卸料螺釘采用標(biāo)注件（GB2867.5-81），材料45，熱處理硬度35—40HRC （2）彈簧的選用 由公式 （2.1

37、6） 得出 裝四個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧承受的壓力： 選用彈簧（圖2-7）各參數(shù)為：d=8mm，t=13.5mm，F(xiàn)j=2200N，D2=45mm，h=55mm n=3，hj=14.7mm，L=707N 圖2-7 圖2-8 （3）圖2-8是卸料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，材料為45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)寬厚度=630mm400mm25mm。此種結(jié)構(gòu)的彈性卸料板主要用于此類薄料件，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，能對(duì)毛坯有預(yù)壓的作用。為了保證彈簧的自由高度，配作直徑58mm，深度6mm的盲孔。

38、 圖2-9 4. 固定零件 （1）模柄 模柄的作用是固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)是模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致。所以，模柄的長(zhǎng)度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致。 模柄類型采用旋入式（圖2-9），材料為45，直徑60mm，長(zhǎng)度73mm（GB2862.2—81），符合壓力機(jī)要求。 （2）凸模固定板 圖2-10 圖2-10為凸模固定板，材料45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)寬厚度=540mm400mm40mm。加工工藝如表2-3： 表2-

39、3 序號(hào) 作業(yè)內(nèi)容 加工方法 說明 1 備料 材料下料 選用45鋼板 2 熱處理 退火 改善加工切削性，消除內(nèi)應(yīng)力 3 面加工 銑、磨 刨、銑六面留余量，磨出基準(zhǔn)面 4 劃線 孔加工 鉆、鉸、攻絲螺孔 加工出銷釘和螺釘孔，還有三個(gè)頂桿孔，留一定的余量 5 不規(guī)則孔加工 銑 中間裝凸模孔 6 面加工 磨削加工，磨平面 精磨上下面，保證平行度 7 高精度孔加工 內(nèi)圓磨 對(duì)中間裝配凸模的孔和銷釘孔精加工 8 檢驗(yàn) （3）凸凹模固定板 凸凹固定板，材料45，硬

40、度要求43—48HRC，長(zhǎng)寬厚度=540mm400mm40mm。板內(nèi)有長(zhǎng)寬=485mm277mm配合溝槽，與凸凹模按H7/m6配合加工，并留有11mm10mm的階臺(tái)。周邊分別有Φ16mm的銷釘通孔和M20的螺釘孔，需要配作加工?？紤]到需裝配卸料螺釘和彈簧，要配作通孔。為了保證彈簧的自由高度，應(yīng)配作直徑為58mm，深度為25mm的盲孔。 （4）墊板 在固定板、凹凸模與上模座之間加一塊材料為45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)寬厚度=540mm40010mm的墊板。目的是避免沖壓時(shí)，工作零件與上模座發(fā)生磨損，延長(zhǎng)模具壽命，并且穩(wěn)固了零件的相對(duì)位置，對(duì)成型零件的精度也所提高。 2.9 模具結(jié)

41、構(gòu)尺寸驗(yàn)算 閉合高度: 模具的閉合高度h=320mm，選定的壓力機(jī)J23-100A，該壓力機(jī)最大閉合高度為400mm，最小閉合高度為300mm。 模具閉合高度應(yīng)滿足hmax-5≥h≥hmin+10，故成立。 上模座的卸料螺釘孔深度: H模座=55mm≥h≥卸料板工作行程+螺釘高度=23+9=32mm 取h=48mm 第3章 脹形沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì) 3.1 成形部分 設(shè)計(jì)本套模具是完成一個(gè)方向的脹形和兩個(gè)方孔，最后達(dá)到零件的結(jié)構(gòu)。 脹形是利用模具使板料拉深變薄局部表面積增大以獲得零件的加工方法，可采用不同的方法來實(shí)現(xiàn)，如鋼模脹形、橡皮脹

42、形和液壓脹形等，本模具設(shè)計(jì)為鋼模脹形。原因是本件的成形很顯然是屬于平板的起伏成形，而不屬于圓柱形空心坯料的脹形。而且鋼模脹形模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作。 平板的局部脹形包括壓加強(qiáng)筋、壓凸凹包。設(shè)計(jì)本套模具就是成形本件一個(gè)方向的凹包和加強(qiáng)筋。 1.加強(qiáng)筋 加強(qiáng)筋主要是用來增加零件剛度及起裝飾作用。本件有五處設(shè)計(jì)成加強(qiáng)筋，能否成形的條件為： （3-1） 式中： εp—許用斷面變形程度； l0—變形區(qū)橫截面的原始長(zhǎng)度； l1—成形后加強(qiáng)筋橫截面曲線輪廓長(zhǎng)度； δ—成形材料相對(duì)延伸率。 那么： 成立； 成立； 成

43、立； 成立； 成立 2.壓凹包 壓凹包是指在平板或拉深件等底部壓出凹包，壓凹包的深度與凸模圓角半徑和坯料的性能有關(guān)，用平底凸模一次能壓出凹包的深度間表3-1： 表3-1 平板毛坯脹形深度 軟鋼 h≤（0.15—0.20）d 鋁 h≤（0.1—0.15）d 黃銅 h≤（0.15—0.22）d 因?yàn)榱慵拿鞑牧蠟?8鋼，故利用： h/d≤（0.15—0.20） （3-2） 得： h1/d=5/50=0.11≤（0.15—0.20）成立； h2/d=11/48=0.20≤(0.15—0.20) 成立；

44、 h3/d=6/50=0.12≤（0.15—0.20）成立 沖兩個(gè)方孔，其目的是為第三套脹形沖孔復(fù)合模的定位作準(zhǔn)備，故兩方孔的定位尺寸精度比較高。 3.2 變形力與沖裁力的計(jì)算 3.2.1 脹形變形力 1.加強(qiáng)筋所需變形力[2] 由公式： (3-3) 式中： K—取0.7—1.0，窄而深取大值，寬而淺取小值； L—成形區(qū)周長(zhǎng)，mm； t—料厚，mm； бb—材料強(qiáng)度極限，MPa 得出：

45、 2.壓凹包所需變形力 再由公式： (3-4) 式中： A—成形部分面積，m㎡； K—系數(shù)，對(duì)于鋼取200——300N/mm4，黃銅取150——200N/mm4； t—料厚，mm 得出： 3.總變形力 (3-5) =28160+17600+64960+19840+28160+176750152000+300000 =787470N

46、3.2.2 沖裁力 由公式2-5得出： 由公式2-6得出： 取大值： 故： (3-6) =787470+21840=809310N=809.3KN 3.3 確定壓力中心 根據(jù)實(shí)際情況，零件外形的成形是非對(duì)稱的，且較為復(fù)雜。 利用解析法求出壓力中心，確定模柄位置和沖壓中心點(diǎn)。 圖3-1 如圖3-1所示，是凸模工作部分剖面的輪廓圖，取了9個(gè)重心點(diǎn)，其各坐標(biāo)（x,y）和長(zhǎng)度L分別為： 01（250.00，117.57） L1=113.26 02（203.85，123.50） L1=1

47、00.32 03（176.28，95.20） L3=132.78 04（169.50，121.50） L4=73.92 05（138.80，200.00） L5=158.27 06（487.48，271.88） L6=55.36 07（474.00，245.00） L7=28.00 08（469.00，141.00） L8=28.00 09（493.84，126.69） L9=88.33 由公式2.1 得出： =(28315+20450.23+23406.46+12529.44+21967.88+26986.89+13276+13132+43620.

48、89)/778.24=203684.79/778.24=261.72 再由公式2.2 得出： =(13315.98+12389.52+12640.66+8981.28+31654+15051.28+6860+3948+11190.53)/778.24=116031.25/778.24=149.09 故壓力中心00坐標(biāo)為（261.72，149.09） 3.4 選擇壓力機(jī) 根據(jù)所計(jì)算出F=809.3KN，選擇壓力機(jī)： 選擇壓力為1000KN開式雙柱壓力機(jī)，技術(shù)規(guī)格如下表3.2： 表3-2 壓力機(jī)型號(hào) J23—100A 公稱壓力/KN 1000 滑塊行程/mm 140 發(fā)

49、生公稱壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)距離/mm 10 行程次數(shù)/（次/min） 45 最大封閉高度/mm 固定臺(tái)和可傾式 400 活動(dòng)位置 最低 500 最高 260 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 100 工作臺(tái)尺寸/mm 左右 900 前后 600 工作臺(tái)孔尺寸/mm 左右 420 前后 250 直徑 320 立柱間距離/mm 420 模柄孔尺寸/（直徑mm深度mm） Φ6075 工作臺(tái)板厚度/mm 110 墊板厚度/mm 110 顯然所需壓力F=809.3KN≤壓力機(jī)的公稱壓力1000KN；壓力機(jī)最小閉合高度+10mm≤模具閉合高度3

50、00mm≤壓力機(jī)最大閉合高度-5mm 3.5 選用標(biāo)準(zhǔn)模架 由：Hd=Kb=0.12210=25.2mm Hd=30mm 那么有：C=（1.5—2）Hd=60mm 選用滑動(dòng)對(duì)角導(dǎo)柱模架 BL （400mm630mm） 閉合高度（270mm—305mm） 上模座（GB/T2855.1）630mm400mm55mm 下模座（GB/T2855.2）630mm400mm65mm 導(dǎo)柱（GB/T2861.1） 50mm250mm 55mm250mm 導(dǎo)套（GB/T2861.6） 50mm150㎜53㎜ 55㎜150㎜53㎜ 3.6 工作部分刃口尺寸

51、計(jì)算 3.6.1 對(duì)沖裁刃口尺寸進(jìn)行計(jì)算 對(duì)于沖簡(jiǎn)單的方形孔，利用第一種方法計(jì)算凸、凹模尺寸： 應(yīng)滿足條件：δp+δd≤Zmax-Zmin 且： δp=0.4（Zmax-Zmin）=0.4（0.12-0.08）=0.016 δd=0.6（Zmax-Zmin）=0.6（0.12-0.08）=0.024 式中：δp—凸模制造公差； δd—凹模制造公差。 有公式： （3-7） （3-8

52、） 工件孔的尺寸每邊長(zhǎng)為，那么有： 3.6.2 脹形刃口尺寸的說明及確定 脹形可以看作是局部的變薄拉深，工作零件刃口尺寸的確定按拉深工作零件尺寸計(jì)算方法計(jì)算，根據(jù)零件脹形部分的形狀是非圓形脹形，所以刃口尺寸的確定按非圓形拉深方法計(jì)算。 非圓形凸、凹模的制造公差可根據(jù)制件公差來選定。若拉深件的公差為IT12、IT13級(jí)以上者，凸、凹模制造公差采用的標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)為IT8、IT9；若拉深件的公差為IT14級(jí)以下者，則凸、凹模制造公差采用IT10級(jí)。但若采用配作時(shí)，只在凸模或凹模上標(biāo)注公差，另一方則按間隙配作。如拉深件是標(biāo)注外形尺寸時(shí)，則在凹模上標(biāo)注公差；反之，標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，則在凸模

53、上標(biāo)注公差。 零件尺寸公差按IT12級(jí)計(jì)算，那么凸、凹模制造公差采用標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)IT8或IT9級(jí)加工，參考下表3-3： 表3-3 (μm) 基本尺寸/mm 公 差 等 級(jí) IT8 IT9 ≤3 14 25 >3～6 18 30 >6～10 22 36 >10～18 27 43 >18～30 33 52 >30～50 39 62 >50～80 46 74 >80～120 54 87 >120～180 63 100 3

54、.7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.7.1 主要工作零件 1.沖孔凸模 沖孔凸模材料為T10A，硬度要求58—62HRC，臺(tái)階底面應(yīng)壓入后磨平。凸模刃口部分設(shè)計(jì)成為方孔形，是因?yàn)槌尚慰资欠娇?。而把安裝部分設(shè)計(jì)成圓柱形，其主要目的是避免鉗工在安裝凸模時(shí)劃傷自己，便于安裝。 兩沖孔凸模都是依靠凸模固定板固定，采用過盈配合H7/m6穩(wěn)固。所以凸模固定板孔的配合尺寸是㎜。 （1）凸模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算 因?yàn)槭沁x用非標(biāo)準(zhǔn)凸模，所長(zhǎng)度尺寸由磨具結(jié)構(gòu)確定，需要考慮：凸模固定板厚度h1，壓料板厚度h2，凸模進(jìn)入凹模的深度，以及由凸模修磨量和在模具閉合狀態(tài)下固定板與壓料板之間的安全距離等因素需要增加的高度h，即：

55、 （3-9） 那么有： mm （2）凸模強(qiáng)度校核 對(duì)于此類結(jié)構(gòu)的凸模，必須進(jìn)行承壓力和穩(wěn)定能力的校核。 ①承壓能力校核 沖裁時(shí)凸模承受的有平均壓應(yīng)力б和刃口的接觸應(yīng)力бk兩種。當(dāng)此凸模斷面寬度B=7mm大于材料厚度t=mm時(shí)，接觸應(yīng)力бk大于平均壓應(yīng)力б，因而強(qiáng)度校核的條件是接觸應(yīng)力бk小于或等于材料的許用壓應(yīng)力бp： 由： （3-10） 式中： бk—凸模刃口接觸應(yīng)力（MPa）； L—沖件輪廓長(zhǎng)度（mm）； A—沖件平均面積（m㎡）；

56、 бp—凸模材料的許用壓力（MPa）。 那么有： ∴復(fù)合條件 ②穩(wěn)定能力校核 按確定壓桿臨界力的歐拉公式計(jì)算，把凸模的一端視作為固定端，另一端根據(jù)導(dǎo)向形式或視作為自由端，或視作為鉸支端或者是固定端的壓桿。 由公式： （3-11） 式中： Lmax—凸模允許的最大自由長(zhǎng)度（mm）； E—凸模材料彈性模量（MPa）； τ—重建材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。 那么有： ∴復(fù)合條件 2.脹形凸模 本模具設(shè)有四個(gè)脹形凸模，材料為T10A，硬度要求58—62HRC

57、，都是整體式結(jié)構(gòu)。脹形凸模刃口處加工成零件所需脹形的外形，裝配處加工成矩形，這樣便于凸模和凸模固定板的加工。脹形凸模依靠凸模固定板固定，之間按H7/m6過盈配合加工。 3.7.2 其它零件設(shè)計(jì) 1.定位零件 此套模具設(shè)計(jì)定位零件的作用是用來確定毛坯零件在模具中準(zhǔn)確位置，保證沖出合格的制件。根據(jù)定位零件的設(shè)計(jì)原則：定位至少應(yīng)有三個(gè)支承點(diǎn)，即兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)和一個(gè)定距點(diǎn)。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，零件內(nèi)部有一個(gè)拉深部分，上下對(duì)稱是直平面。那么可以在直平面處加兩塊定位塊，將零件的縱向定位，并且用螺釘和銷釘把定位塊穩(wěn)定在脹形凹模上，其結(jié)構(gòu)如3.8所示。橫向的定位用兩個(gè)固定的定位銷定位，定位銷靠過盈配合，固定在凹

58、模上。 定位塊材料為45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)寬厚度=40mm20mm30mm； 固定定位銷材料為45，硬度要求43—48HRC，D=8mm，d=4mm 3.壓料裝置及零件設(shè)計(jì) 壓力機(jī)下壓時(shí)，脹形凸模將工件壓入凹模內(nèi)，材料會(huì)發(fā)生起皺或者脹形的效果不是很好。因?yàn)槊浶螐木植縼砜淳褪亲儽±罟ば颍孕枰獕毫涎b置。當(dāng)沖壓過程完成后，由于鋼板的回彈作用，壓料板還能起到把工件從凹模中帶出來，容易取件。 壓料裝置由壓料板、彈簧和壓料螺釘組成： 壓料板 長(zhǎng)寬厚度=540mm400mm25mm，材料為45，硬度要求為43—48HRC； 彈簧 彈簧的選擇主要考慮能否將壓料板彈開的高

59、度要大于脹形部分的最大深度，壓力機(jī)下壓時(shí)壓料板能壓住周邊，能很好的成形。 選用彈簧：d=8mm，t=13.5mm，F(xiàn)j=2200N，D2=45mm，h=55mm，n=3，L=707mm 材料為60Si2Mn，硬度要求43—48HRC。 壓料螺釘 材料為45，熱處理硬度35—40HRC。 4. 固定零件 （1）模柄 同樣，為了將固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)，且使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致，加設(shè)模柄。根據(jù)所選開式壓力機(jī)的模柄孔尺寸Φ65mm75mm，選擇標(biāo)準(zhǔn)凸緣式模柄（GB2862.3—81），材料45。 （2）凸模固定板 凸模固定板采用材料為45，硬度要求為43—48

60、HRC，長(zhǎng)寬厚度=540mm40050mm。板內(nèi)加工帶臺(tái)階方孔，按H7/m6過盈配合加工。 （3）墊板 沖壓時(shí)，由于沖壓力作用在凸模和凹模上，為了避免磨傷了凸模和凹模，需要分別在上下加墊板。材料45，硬度要求43—48HRC，長(zhǎng)寬厚度=540mm400mm10mm。  結(jié) 論 我的設(shè)計(jì)是汽車前燈罩沖壓模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)一到手，就開始對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，查閱有關(guān)專業(yè)書籍，完成了零件的二維圖，包括尺寸的測(cè)繪。然后對(duì)零件毛坯展開計(jì)算，確定出工藝方案。零件的成形包括拉深、脹形、彎曲、沖孔、翻邊等多道基本工序，考慮到成形工序的合理性和之間的相互影響，方案的確定在設(shè)計(jì)過程中要有

61、所調(diào)整，使工作量增大；在設(shè)計(jì)第一套模具過程中，同樣遇到了一些困難，都在老師的指導(dǎo)和自己的努力下，一一解決。對(duì)于零件的加工，包括對(duì)工作零件的加工工序及方法的掌握不是很全面，表明還是缺乏專業(yè)知識(shí)，還需進(jìn)一步學(xué)習(xí)總結(jié)；第一套模具設(shè)計(jì)完成后，開始設(shè)計(jì)第二套模具，由于有老師的指導(dǎo)，第二套模具順利完成；最后寫說明書，總結(jié)設(shè)計(jì)。當(dāng)然設(shè)計(jì)中還存在不足處，希望在以后的工作實(shí)踐中加以學(xué)習(xí)改進(jìn)。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)大專課程的一個(gè)總結(jié)，也是對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)。四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就此結(jié)束，從中我收獲很多，而且得到很多快樂。為我大專學(xué)習(xí)畫上圓滿句號(hào)！  致謝 首先，真心感謝我的指導(dǎo)老師——仲威老師！

62、在近幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，仲老師無私、仔細(xì)、耐心地指導(dǎo)我，將設(shè)計(jì)順利完成。最重要的是在設(shè)計(jì)初期，在我因?yàn)橛龅嚼щy而使得我心慌意亂的時(shí)候，仲老師用行動(dòng)鼓勵(lì)著我，幫我做思想工作。讓我重新樹立信心，這讓我由衷的感動(dòng)。 同時(shí)，謝謝圖書館的各位老師，提供專業(yè)的書籍和資料。 最后，衷心感謝本專業(yè)所有老師給我的教導(dǎo)，以及所有幫助過我的人！  參考文獻(xiàn) [1] 肖祥芷，王孝培主編.中國模具設(shè)計(jì)大典3.南昌：江西科學(xué)出版社,2003.1 [2] 王孝培主編.沖壓手冊(cè).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10 [3] 王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社,1998 [4] 王春武，齊廣霞，揭錢發(fā)編著.冷沖壓模具設(shè)計(jì).北京：兵器工業(yè)出版社,1995.8 [5] 陳炎嗣，郭景儀主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù).北京：北京出版社,1991 [6] 楊玉英主編.實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [7] 廖念釗，莫雨松，李碩根，楊興駿編.互換性與技術(shù)測(cè)量.第四版.北京：中國計(jì)量出版社,2001.1 [8] 大連理工大學(xué)工程畫教研室編.機(jī)械制圖.第四版.北京：高等教育出版社,1993 [9] 王樹勛，高廣升編.冷沖壓模具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)大全.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1997