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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計。設計內容包括產(chǎn)品零件工藝分析、模具設計以及主要零件制造工藝的確定等。 此零件結構復雜，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。針對此產(chǎn)品件，應明確設計路線，確定設計方案，構思模具結構。首先對產(chǎn)品進行結構和尺寸分析，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）；然后再進行必要的工藝計算和尺寸計算，利用AUTOCAD完成第一道工序—落料拉深復合模裝配圖，并繪出各非標零件；然后同樣用AUTOCAD完成第二道工

2、序—脹形沖孔復合模；對其它工序進行分析，確定每道工序的細節(jié)工作；最后完成設計。 關鍵詞：燈罩；沖壓；模具；工藝；設計  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 結構分析 ……………………………………………… 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 落料拉深復合模設計 ………………………………………………… 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 拉深力的計算 …………………………………………… 8 2.5 選擇壓力機 ………………………………………………… 8 2.6 選用標準模架 ……………………………………………… 9 2.7 工作部分尺寸計算 …………………

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算 ………………………… 11 2.8 模具總體設計 …………………………………………… 13 2.8.1 工作零件 ……………………………………………… 13 2.8.2 其它主要零件 ………………………………………… 15 2.9 模具結構尺寸驗算 ………………………………………… 20 3 脹形沖孔復合模設計 ……………………………………………… 21 3.1 成形部分 ……………………………………………………… 21 3.2

6、 變形力與沖裁力的計算 ……………………………………… 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 ………………………………………………… 25 3.5 選用標準模架 ……………………………………………… 25 3.6 工作部分刃口尺寸計算 …………………………………… 26 3.6.1 對沖裁刃口尺寸進行計算 …………………………… 26 3.6.2 脹形刃口尺寸的說明及確定 ……

7、…………………… 26 3.7 模具結構設計 ……………………………………………… 27 3.7.1 主要工作零件 ………………………………………… 27 3.7.2 其它零件設計 ………………………………………… 29 結 論 …………………………………………………………………… 31 致 謝 …………………………………………………………………… 32 參考文獻 ……………………………………………………………… 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《沖壓模具設計與制造技術》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бs 200 （N/mm） δ（%） 32% 1.1.2 結構分析 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，加強筋，外沿邊等，并且是非對稱結構，較為復雜。產(chǎn)品零件需要經(jīng)過多道工序才能完成，基本工序應包括拉深、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雜。拉深底部沖出一大孔，尺寸精度相對比較高。制件應

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)品零件的外形結構和尺寸精度要求，首先確定是不能用級進模工作，因為如果用級進模，工作零件會發(fā)生相互的干涉現(xiàn)象，模具結構也相當復雜，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。每工序可以設計為復合模或單工序模工作，以確保能夠生產(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，再沖孔，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，肯定會影響拉深的質量和孔之間的定位尺寸，并且會影響其后的成形工序，提高了經(jīng)濟成本。那么對于此件上的孔應該分開沖，比如脹形上的孔，拉深底部的大孔。為了保證零件的質量，方案一的成形工序還不足。 方案二單從模具結構來看過于簡單，中間三步都是簡單的單工序模。而且方案也不完善，從零件的結構來看，脹形部分不能一步完成。需要從兩個方向分別脹形，才能保證零件的質量 方案三解決了前兩個方案的缺點，但所生產(chǎn)的零件的尺寸精度不高。 總結以上三種方案，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，簡單的說需要六套模具。對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、拉深倒裝復合模； 第二套：脹形、沖孔復合模； 第三套：脹形、沖孔復合模； 第四套：修邊、沖孔復合模； 第五套: 彎曲單工序模； 第六套：沖孔、翻邊復合模； （由于工作量的原因，主要設計前兩套模具） 1.4 毛坯展開計算 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 落料拉深復合模設計 2.1 排樣 由《中國模具設計大典》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㎜ 進距：L0=Bmax+2a1=2111.15㎜ 條數(shù)：n1=500/473.28=1（余26.72㎜） 每條個數(shù)：n2=1500/211.15=7(余21.95㎜) 總個數(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 確定沖壓方向應考慮的問題 ①保證凸模能夠進入凹模； ②開始拉深時凸模與拉深毛坯接觸面積要大； ③開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面應

15、靠近中間； ④開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面要大，要分散； ⑤壓料面各部分進料阻力力求均勻。 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個重心點，其各坐標（x,y）和長度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的計算 （2-3） =

20、216 mm 3.確定是否用壓邊圈 毛坯相對厚度t/d=1/200100=0.5 h/d=0.14 所以應采用壓邊圈 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（㎜） t—料厚（㎜） τ—抗剪應力（N/ mm） 又由： （2-6） 式中 F沖—沖裁力（N） L—沖裁件周長（㎜）

22、 t—料厚（㎜） бb—抗剪應力（N/ mm） 取較大值 2.4.2 壓邊力 壓邊圈的壓力必須適當，如果過大，就要增大拉深力，因而會使工件拉裂，而壓邊圈的壓力過低就會使工件的邊壁或凸緣起皺。 經(jīng)驗公式 （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 拉深力的計算 按圓筒形件計算，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=CFmaxh10-3 =0.776174024.30.001=1155.22J 2.5 選擇壓力機 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，技術規(guī)格如下表2-1： 表2-1 壓力機型號 J23—100A 公稱壓力/KN 1000 滑塊行程/mm 140 發(fā)生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm 10 行程次數(shù)/（次/min） 45 最大封閉高度/mm 固定臺和可傾式 400 活動位置 最低 500 最高 260 封閉高度調節(jié)量/mm 100 工作臺尺寸/mm 左右 900 前后 600 工作臺孔尺寸/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 工作臺板厚度/mm 110 墊板厚度/mm 110 可傾角度 25 2.6 選用標準模架 由：Hd=Kb=0.12210=25.2mm Hd=30mm 那么有：C=（1.5—2）Hd=60mm 選用滑動對角導柱模架 BL （400mm630mm） 閉合高度（270mm—305mm） 上模座（GB/T2855.1）630mm400mm55mm 下模座（GB/T2855.2）630mm400mm65mm 導柱（GB/T2861.1） 50mm250mm 55mm250mm 導套（GB/T2861.6）

26、 50mm150㎜53㎜ 55㎜150㎜53㎜ 2.7 工作部分尺寸計算 2.7.1 拉深工作部分尺寸 1.拉深凸凹模間隙確定C （1）間隙值應合理選取。如果C過小會增加摩擦力，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： （4）拉深精度要求達到IT11——IT13級 按IT12級得出： 那么取=1㎜ 2.工作部分尺寸計算 尺寸精度按IT12級[7] 內形基本尺寸有：㎜ ㎜ ㎜ δd=0.080，δp=0.050[2] 由計算公式：

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，兩邊間距在Zmin=0.08mm——Zmax=0.12mm之間。 2.8 模具總體設計 2.8.1 工作零件 設計原則： （1）凸模和凹模要有足夠得剛度和強度。 （2）凸模和凹模安裝穩(wěn)定可靠，且便于更換。 （3）模具設計時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，在標注凹模、凸模固定板，卸料板等零件中與步距有關的孔位尺寸時，要以凹模第1工位定位定為坐標（尺寸基準）向后標注，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。同時還要保證

31、凸模刃口形狀、卸料板形孔形狀與相應凹模形孔一致。 （4）廢料排出要方便及時，以防止損壞模具，可在凸模上設置廢料頂桿、高壓氣孔，以便及時清除廢料。 （5）凸、凹模應具有良好的結構工藝性，以便于制造，熱處理，檢測及安裝。 1.拉深凸模 零件的材料為Cr12，硬度要求為58—62HRC。凸模為整體臺階式，因為設計為反向拉深，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，有一側向直徑為8mm的通孔連通氣孔，使其結構為“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 作業(yè)內容 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，消除內應力 4 面加工 銑、磨 粗加工外表面，磨出基準面 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，達到硬度要求 9 面加工 磨削加工 精磨基準面。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 2.落料凹模 凹模為整體式結構，材料為Cr12，硬度要求58—62HRC，長寬高=540mm400mm60mm。凹模結構簡單，刃口部分形狀大致與零件加上余邊量后的形狀相同，制造簡單。刃口高度15mm，周邊有四個銷釘通孔和四個螺釘盲孔（深32mm），目的是用四個M20螺釘和四個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，便于控制壓邊圈運動高度，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損傷刃口。 3.凸凹模 凹凸模為整體臺階式，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，間隙Zmin=0.08mm—Zmax=0.12mm之間。 2.8.2 其它主要零件 1. 導向零件 前已經(jīng)在選擇標準模架時，選定標準導柱和導套： 導柱與導套之間按H7/h6間隙配合； 導柱與下模座之間按H7/n6過盈配合； 導套與上模座之間按H7/m6過盈配合 導柱（GB/T2861.1） 50mm250mm 55mm250mm 圖2-3 圖2-3分別為Φ50mm，Φ55mm（GB/T2861

35、.1）標準直導柱。[1] 材料為20鋼，滲碳深度0.8mm—1.2mm，硬度要求58—62mm 導套（GB/T2861.6） 50mm150㎜53㎜ 55㎜150㎜53㎜ 圖2-4為（GB/T2861.6）標準直導套。 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，通常稱導料。 材料的定位采用三個支撐點，兩個導料銷和一個擋料銷，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毛坯有預壓的作用，沖壓完成后能使沖件平穩(wěn)脫模。故將卸料裝置設計成彈性的，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 裝四個彈簧，每個彈簧承受的壓力： 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是卸料板結構簡圖，材料為45，硬度要求43—48HRC，長寬厚度=630mm400mm25mm。此種結構的彈性卸料板主要用于此類薄料件，操作簡單，生產(chǎn)率高，能對毛坯有預壓的作用。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滑塊上時是模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證一致。所以，模柄的長度不得大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應與模柄孔一致。 模柄類型采用旋入式（圖2-9），材料為45，直徑60mm，長度73mm（GB2862.2—81），符合壓力機要求。 （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，長寬厚度=540mm400mm40mm。加工工藝如表2-3： 表2-

39、3 序號 作業(yè)內容 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，消除內應力 3 面加工 銑、磨 刨、銑六面留余量，磨出基準面 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 內圓磨 對中間裝配凸模的孔和銷釘孔精加工 8 檢驗 （3）凸凹模固定板 凸凹固定板，材料45，硬

40、度要求43—48HRC，長寬厚度=540mm400mm40mm。板內有長寬=485mm277mm配合溝槽，與凸凹模按H7/m6配合加工，并留有11mm10mm的階臺。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，長寬厚度=540mm40010mm的墊板。目的是避免沖壓時，工作零件與上模座發(fā)生磨損，延長模具壽命，并且穩(wěn)固了零件的相對位置，對成型零件的精度也所提高。 2.9 模具結

41、構尺寸驗算 閉合高度: 模具的閉合高度h=320mm，選定的壓力機J23-100A，該壓力機最大閉合高度為400mm，最小閉合高度為300mm。 模具閉合高度應滿足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 脹形沖孔復合模設計 3.1 成形部分 設計本套模具是完成一個方向的脹形和兩個方孔，最后達到零件的結構。 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現(xiàn)，如鋼模脹形、橡皮脹

42、形和液壓脹形等，本模具設計為鋼模脹形。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構簡單，容易操作。 平板的局部脹形包括壓加強筋、壓凸凹包。設計本套模具就是成形本件一個方向的凹包和加強筋。 1.加強筋 加強筋主要是用來增加零件剛度及起裝飾作用。本件有五處設計成加強筋，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)橫截面的原始長度； l1—成形后加強筋橫截面曲線輪廓長度； δ—成形材料相對延伸率。 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，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 因為零件的毛坯材料為08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 沖兩個方孔，其目的是為第三套脹形沖孔復合模的定位作準備，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算 3.2.1 脹形變形力 1.加強筋所需變形力[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，mm； t—料厚，mm； бb—材料強度極限，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)實際情況，零件外形的成形是非對稱的，且較為復雜。 利用解析法求出壓力中心，確定模柄位置和沖壓中心點。 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個重心點，其各坐標（x,y）和長度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坐標為（261.72，149.09） 3.4 選擇壓力機 根據(jù)所計算出F=809.3KN，選擇壓力機： 選擇壓力為1000KN開式雙柱壓力機，技術規(guī)格如下表3.2： 表3-2 壓力機型號 J23—100A 公稱壓力/KN 1000 滑塊行程/mm 140 發(fā)

49、生公稱壓力時滑塊距下死點距離/mm 10 行程次數(shù)/（次/min） 45 最大封閉高度/mm 固定臺和可傾式 400 活動位置 最低 500 最高 260 封閉高度調節(jié)量/mm 100 工作臺尺寸/mm 左右 900 前后 600 工作臺孔尺寸/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 工作臺板厚度/mm 110 墊板厚度/mm 110 顯然所需壓力F=809.3KN≤壓力機的公稱壓力1000KN；壓力機最小閉合高度+10mm≤模具閉合高度3

50、00mm≤壓力機最大閉合高度-5mm 3.5 選用標準模架 由：Hd=Kb=0.12210=25.2mm Hd=30mm 那么有：C=（1.5—2）Hd=60mm 選用滑動對角導柱模架 BL （400mm630mm） 閉合高度（270mm—305mm） 上模座（GB/T2855.1）630mm400mm55mm 下模座（GB/T2855.2）630mm400mm65mm 導柱（GB/T2861.1） 50mm250mm 55mm250mm 導套（GB/T2861.6） 50mm150㎜53㎜ 55㎜150㎜53㎜ 3.6 工作部分刃口尺寸

51、計算 3.6.1 對沖裁刃口尺寸進行計算 對于沖簡單的方形孔，利用第一種方法計算凸、凹模尺寸： 應滿足條件：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算方法計算，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級以上者，凸、凹模制造公差采用的標準公差等級為IT8、IT9；若拉深件的公差為IT14級以下者，則凸、凹模制造公差采用IT10級。但若采用配作時，只在凸?；虬寄Ｉ蠘俗⒐?，另一方則按間隙配作。如拉深件是標注外形尺寸時，則在凹模上標注公差；反之，標注內形尺寸時，則在凸模

53、上標注公差。 零件尺寸公差按IT12級計算，那么凸、凹模制造公差采用標準公差等級IT8或IT9級加工，參考下表3-3： 表3-3 (μm) 基本尺寸/mm 公 差 等 級 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 模具結構設計 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，臺階底面應壓入后磨平。凸模刃口部分設計成為方孔形，是因為成形孔是方孔。而把安裝部分設計成圓柱形，其主要目的是避免鉗工在安裝凸模時劃傷自己，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）凸模長度尺寸計算 因為是選用非標準凸模，所長度尺寸由磨具結構確定，需要考慮：凸模固定板厚度h1，壓料板厚度h2，凸模進入凹模的深度，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）凸模強度校核 對于此類結構的凸模，必須進行承壓力和穩(wěn)定能力的校核。 ①承壓能力校核 沖裁時凸模承受的有平均壓應力б和刃口的接觸應力бk兩種。當此凸模斷面寬度B=7mm大于材料厚度t=mm時，接觸應力бk大于平均壓應力б，因而強度校核的條件是接觸應力бk小于或等于材料的許用壓應力бp： 由： （3-10） 式中： бk—凸模刃口接觸應力（MPa）； L—沖件輪廓長度（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算，把凸模的一端視作為固定端，另一端根據(jù)導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度（mm）； E—凸模材料彈性模量（MPa）； τ—重建材料抗剪強度（MPa）。 那么有： ∴復合條件 2.脹形凸模 本模具設有四個脹形凸模，材料為T10A，硬度要求58—62HRC

57、，都是整體式結構。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 其它零件設計 1.定位零件 此套模具設計定位零件的作用是用來確定毛坯零件在模具中準確位置，保證沖出合格的制件。根據(jù)定位零件的設計原則：定位至少應有三個支承點，即兩個導向點和一個定距點。根據(jù)零件的結構，零件內部有一個拉深部分，上下對稱是直平面。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，其結構如3.8所示。橫向的定位用兩個固定的定位銷定位，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.壓料裝置及零件設計 壓力機下壓時，脹形凸模將工件壓入凹模內，材料會發(fā)生起皺或者脹形的效果不是很好。因為脹形從局部來看就是變薄拉深工序，所以需要壓料裝置。當沖壓過程完成后，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，壓力機下壓時壓料板能壓住周邊，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滑塊上時，且使模具的壓力中心與壓力機的壓力中心保證一致，加設模柄。根據(jù)所選開式壓力機的模柄孔尺寸Φ65mm75mm，選擇標準凸緣式模柄（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，長寬厚度=540mm40050mm。板內加工帶臺階方孔，按H7/m6過盈配合加工。 （3）墊板 沖壓時，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，長寬厚度=540mm400mm10mm。  結 論 我的設計是汽車前燈罩沖壓模具設計。設計任務一到手，就開始對零件結構進行分析，查閱有關專業(yè)書籍，完成了零件的二維圖，包括尺寸的測繪。然后對零件毛坯展開計算，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，方案的確定在設計過程中要有

61、所調整，使工作量增大；在設計第一套模具過程中，同樣遇到了一些困難，都在老師的指導和自己的努力下，一一解決。對于零件的加工，包括對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，還需進一步學習總結；第一套模具設計完成后，開始設計第二套模具，由于有老師的指導，第二套模具順利完成；最后寫說明書，總結設計。當然設計中還存在不足處，希望在以后的工作實踐中加以學習改進。 通過畢業(yè)設計，是對大專課程的一個總結，也是對專業(yè)知識學習的檢驗。四個月的畢業(yè)設計就此結束，從中我收獲很多，而且得到很多快樂。為我大專學習畫上圓滿句號！  致謝 首先，真心感謝我的指導老師——仲威老師！

62、在近幾個月的畢業(yè)設計過程中，仲老師無私、仔細、耐心地指導我，將設計順利完成。最重要的是在設計初期，在我因為遇到困難而使得我心慌意亂的時候，仲老師用行動鼓勵著我，幫我做思想工作。讓我重新樹立信心，這讓我由衷的感動。 同時，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，以及所有幫助過我的人！  參考文獻 [1] 肖祥芷，王孝培主編.中國模具設計大典3.南昌：江西科學出版社,2003.1 [2] 王孝培主編.沖壓手冊.第二版.北京：機械工業(yè)出版社,2000.10 [3] 王芳主編.冷沖壓模具設計指導.機械工業(yè)出版社,1998 [4] 王春武，齊廣霞，揭錢發(fā)編著.冷沖壓模具設計.北京：兵器工業(yè)出版社,1995.8 [5] 陳炎嗣，郭景儀主編.沖壓模具設計與制造技術.北京：北京出版社,1991 [6] 楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社,2005 [7] 廖念釗，莫雨松，李碩根，楊興駿編.互換性與技術測量.第四版.北京：中國計量出版社,2001.1 [8] 大連理工大學工程畫教研室編.機械制圖.第四版.北京：高等教育出版社,1993 [9] 王樹勛，高廣升編.冷沖壓模具結構圖冊大全.廣州：華南理工大學出版社，1997