模具工序工艺

课程大纲（一级大纲）
第一章 拉深件的设计工艺要求
第二章 第三章
拉深模设计工艺 修边冲孔模设计工艺
第四章 翻边整形模设计工艺
第五章 安全生产
第一章拉深件设计工艺要求
拉深件的设计主要包括： 确定冲压方向、压料面设计、工艺补充部分和拉延筋的设
计。
第一节冲压方向的确定
冲压方向是否合理，不但影响能否拉出合格的拉深件，而且直接影响到压料面的形状和 工艺补充部分的多少，以及拉伸后各工序方案的设计，是整个设计的基础。
第二章拉深模设计工艺
压边圈的结构尺寸：
确 定 高 度
保证以上、下模导滑面的长度，保证合理的导 板避让空间，保证足够的铸件强度后，可得到
大致的压边圈高度。
确 定 长 和
在调整垫块、定位板、卸料螺钉、顶杆都合理 的布置完成后，结合与上模导向部分尺寸，即
可确定压边圈的大致长和宽。
宽
合
理
为了节约成本、提高强度、美观模具需要对压
（4）在拉深方向没有选择余地，而且凸模与毛坯接触状态不理想时，应通过改变压料面来 改善凸模与毛坯的接触状态。
（5）尽可能减小拉深深度，而且使深度均匀。
第二节压料面的设计工艺
若压料面为制件法兰面，则其形状是固定的，一般不改变其形状，即使为改善拉延条件而 做局部修改，也要在后续工序中矫正过来。若压料面不是制件法兰面，则主要以保证良好 的拉深条件为目的。
冲压方向的确定原则： （1）凸模与毛坯的接触面积尽量大
第一章拉深件设计工艺要求
（2）凸模表面与毛坯的接触点要多而分散，而且尽可能均匀分布，以防止局部变形过大， 毛坯与凸模表面发生滑动。
（3）凸模两侧的包容角尽量保持一致。这样有利于拉深过程中法兰上各部位材料较均匀地 向凹模内流入。
第一章拉深件设计工艺要求
第一章拉深件设计工艺要求
压料面的设置原则： （1）压料面应为平面，单曲面和曲率很小的双曲面（图3-8），不予许局部的剧烈起伏或 折棱。
（2）有利于降低拉深深度，且使各部分的拉深深度均匀（图3-9）。
第一章拉深件设计工艺要求
（3）压料面应保证凸模对毛坯有一定程度的拉深作用。使毛坯在拉深过程中始终保持紧张 状态，并能平稳渐次的贴紧凸模，不允许有余料导致褶皱（凸模展开长度大于压料面展开 长度。图3-10）
第二章拉深模设计工艺
1. 原则上设置在凸模和凹模的凹角以及最后
成型墩死部位。 排
气
孔
的 设
2.保证没200*200mm上有一个排气孔。
置
原
则 3.外覆盖件模具排气孔为Ø4-Ø6，内覆盖件
Ø6-Ø8
第二章拉深模设计工艺
第四节凸模模的结构
凸模结构类别：
整
整体式凸模式与下模座合二为一，整体铸造，材料为
课程导入
汽车模具的特点： 形状复杂、尺寸大，精度高等。而且模具制造要求周期短、成本低、寿命
长。这无疑给汽车模具行业到来了非常大的挑战。
汽车模具的基本工序： 有落料、拉深、整形、修边、翻边和冲孔等。根据需要和可能性可以
将一些工序合并（复合模具），如落料拉深、修边冲孔、修边翻边等，对一些工序的完成顺 序和工序合并的可能性把握，都需要有较多的经验。
模具工序工艺
大江东 冲压厂 模具主管工程师----刘中来
课程导入
模具在工业中的地位：
在日本：进入富裕社会的原动力 在德国：金属加工中的帝王 在美国：不可估量其力量的工业 在全世界：模具被称为工业之母
模具的概念：
在外力作下使坯料成为有特定形状和 尺寸的制件的工具
材 料
模 具
压 机
应注意有效压料面边界距拉深筋中心的最小距离不应小于40mm，最大不超过 100mm。
第二章拉深模设计工艺
调整块的设置：
为了使凸模进入凹模后受力均匀，同时避免压边圈与凹模直接碰撞，且防止倾斜而导致凸 凹模加速磨损，必须在凹模和压边圈之间设置调整垫块，也叫平衡垫块。（图4-9）
作
调整压边圈和凹模间的压边面间隙，调节走料阻
减
边圈进行合理的减轻。
轻
第二章拉深模设计工艺
确定有效 压边面积： 拉深成型时，如果板料没有被压边面完全压住，未被压住部分还没流入压边面内时就会产 生起皱现象，即造成拉深失败。因此压边面的尺寸要比板料尺寸大，这样才能保证压边面 能压住整个板料。一般取工艺数模中的板料线单边外扩15-20mm。（图4-8）
第一章拉深件设计工艺要求
（2）倾斜修边后一次翻边 修边难度大，但可以一次修边一次翻边。（图3-34）
拉深件与后序的定位关系： 拉深件在后序的定位，必须在确定拉深件时一起考虑。一般有三种情况。 （1）用拉深件侧壁形状定位。多少是空间曲面变化大的覆盖件。 （2）用拉深槛形状定位。多为曲面变化小的浅拉深件。 （3）工艺孔定位。工艺孔在拉深成型时冲出，由于操作麻烦，尽量少用。
第一章拉深件设计工艺要求
（2）简化拉深件结构形状原则。为了使进料均匀往往拉深件形状进行简化(如图3-17如果 不进行简化，必然会由于进料阻力的不均匀而产生起皱或开裂等缺陷）
（3）保证良好的塑性变形条件。拉深深度的大小直接影响到拉深件的塑性变形条件。对于 一些拉深深度浅、外形曲率平坦、成型坯料变形程度较小的拉深件，其成型极限为拉深破 裂极限，凸缘起皱不是变形的主要障碍。而刚性不足、表面回弹是浅拉深的主要问题，因 此应加大拉深深度或增加进料阻力。例如3-18在凹模口处设计一部分直壁的工艺补充部 分。
导向形式
行程：
压
当压料面为曲面时，从凹模接触板料到板料被
边
凹模与压边圈固定住，上模在垂直方向运动的
行
距离即为压边行程
程
拉
深
从压边圈与凹模压住板料开始直至拉深工序完
行
成，上模在垂直方向运动的距离即为拉深行程
程
第二章拉深模设计工艺
第二节压边圈的结构
顶杆布置：
单动拉深模的设计首先从布置顶杆开始。单动拉深模顶杆的布置应遵循以下原则： ① 顶杆的布置应尽可能气垫（液压垫）受力均匀，避免偏载。 ② 顶杆布置应布置在凸模轮廓线以外，并尽量靠近轮廓线均匀分布。 ③ 顶杆的距离一般取150-300mm。 ④ 模座应做出相应的顶杆过孔，直径一般为∅80-∅100mm，最小∅60mm。 ⑤ 当分模线型心与机床中心不重合时，应加设平衡顶杆。（图4-3） ⑥ 顶杆在气垫下死点时不应高出工作台，负责需加顶杆接杆。（如图4-4）
第二章拉深模设计工艺
排气孔的设置：
为 甚 设 置 排 气 孔 ？
1. 拉深模在工作时，压边圈压住板料后和凹模一起下 行，直至下死点板料拉深成型。这时由于凹模和板料之 间存在空气，会影响板料成型。
2.凹模上行时，板料和凹模之间存在真空状态，有可能 吸住板料，引起变形。
为防止灰尘进入型腔而影响 制件质量，采用加防尘盖板 或加排气管
第一章拉深件设计工艺要求
第六节拉深件与后工序关系
拉深件设计时要考虑与修边件、翻边件的关系，这是冲模成套性的关键。主要内容就是在 设计拉深件工艺补充部分时，要考虑修边件的修边方向，以及修边和翻边时的定位。
修边线位置： （1）修边线在凸模表面 修边线在凸模顶部或底部表面，通常用于浅拉深件。浅拉深件设置拉深槛增加材料的 变形 程度，因此使用这种结构。（图3-27）
原
大于等于30mm.
则
4.调整垫块的许用承压力：Ø60对应20T；Ø80mm对应 40T。
第二章拉深模设计工艺
第三节凹模的结构 凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件。
1.参考压边圈的尺度，长、宽方向和下模一致。
凹
模
尺
寸
2.参照所需压力机的尺寸，确定压板槽位置。
设
计
原
则
3.压机最大装模高度和最小闭合高度的限制。
第一章拉深件设计工艺要求
（2）修边线在压料面上 当利用制件本身的凸缘作为拉深面时采用这种形式，即有利于拉深又有利于修边。（图330）
（3）修边线在拉深件的侧表面上 修边时需要用斜楔进行水平或倾斜修边，导致修边工序复杂化。（图3-31）
第一章拉深件设计工艺要求
翻边对拉深件的要求： 在修边后进行翻边的拉深件，翻边展开不但要有利于拉深，而且还要利于修边，尽量产生 垂直修边的条件，并使翻边容易进行。 （1）垂直修边后两次翻边 这种情况虽然有利于修边但不利于翻边。（图3-33）
滑块上，称为双动拉深模，使 用的时双动压力机。
调，行程大，模具 安装，调试费时。
第二章拉深模设计工艺
第一节拉深模分类
汽车覆盖件拉深模尺寸大、形状复杂，主要零部件的毛坯采用铸造成型。主要设计步骤为：
充分分析工艺要求，确认拉深是否必须敦实，以及冲压方向、送料方向、料厚等。
顶杆的布置
压边圈、凹模、凸模的结构
工艺孔在拉深前预先冲制，一般和落料工序合并。工艺孔的数量、尺寸和位置需要由拉深 模试冲确定。（图3-25）
第一章拉深件设计工艺要求
工艺切口： 工艺切口一般在拉深过程中切出，废料不分离。工艺切口的最佳冲制时间是在反拉深成型 到最深，即将产生破裂的时刻，这样可以充分利用材料的塑性。工艺切口也要由试冲来决 定。（图3-26）
第四节拉深筋的设计工艺
在拉深成型中，拉深筋具有重要作用。包括增大材料流动阻力、促进材料的充分变形、调 节材料的流动阻力的分布、促进材料变形均匀、降低材料与压料面接触状态要求、增加成 型稳定性等。
拉深筋布置的主要原则：
（1）要求进料阻力大，提高材料变形程度时，布置整圈或间断1-3条拉深筋。
第一章拉深件设计工艺要求
用
力和进料量，保证拉深出合格的制件。
第二章拉深模设计工艺
1.压边圈的压边面为曲面时，调整块高度应随压边面的 起伏做相应的变化。若手工取件或气缸侧推自动取件 时，出件方向的垫块上平面应低于压边面。
调
整
2.垫块间距最好时300-500mm，且下面要有立筋支撑。
块
布
置
3.为了便于加工，垫块的安装面边界距离压边面边缘应
体
MoCr铸铁。一般采用整体式。
式
镶 块 式
考虑调整、改型等有设计变更可能性时采用镶块结构。 凸模材料为MoCr铸铁，下模座材料为HT300。
（2）要求增加景象拉应力，降低切向压应力，防止毛坯起皱时，在容易起皱的部位布置 局部的短筋。根据凹模口形状的差别设置拉深筋，如在凹模口的直线处设置1-3条呈塔型 分布的拉深筋；在圆弧半径较小的凸口处，因为阻力大，可不设筋；在圆弧半径较大的 凹口处，除设置一条长筋外，还要在两端各设一条短筋，可以调节进料阻力，防止拉深 件的起皱和开裂。（图3-21）
第三节工艺补充部分的设计工艺
工艺补充是指为了拉深出合格制件，在冲压件的基础上添加的那部分材料。由于这部分材 料在拉深成型时需要，而制件是不需要的，所以一般后序会把工艺补充部分切除掉（图315）。
第一章拉深件设计工艺要求
工艺补充部分设计原则： （1）内孔封闭补充原则。汽车覆盖件冲压工艺一般是先拉深后修边冲孔，因此在拉深件设 计时首先要将产品的所有孔进行封闭补充（图3-16）。
第二章拉深模设计工艺
第一节拉深模概念
拉深模是在压力机的作用下，通过凸模、压边圈、凹模的联动作用使平板坯料经过塑性变 形获得稳定空间形状的一种工艺装备。
拉深模的凸模安装在压机的下工 特点：结构简单安
作台上，称为单动拉深模，使用 装方便。比较常
拉
的时单动压力机。
Байду номын сангаас
用。
深
模
种
类
拉深模的凸模安装在压机的上 特点：四角压力可
第一章拉深件设计工艺要求
（4）工艺补充部分尽量小，可以增加材料的利用率。 （5）对后序有利原则 定位可靠。拉深件在修边时和修边以后工序的定位必须在确定拉深件工艺补充部分时考
虑。才能确保轮轮廓、孔位与轮廓的相对位置准确。 尽量采用垂直修边。相对于水平或倾斜修边工艺补充部分少，模具结构简单也易于排出
废料。
第一章拉深件设计工艺要求
设计工艺补充部分要考虑翻边的要求。设计工艺补充部分，常常沿翻边线做出一条折 线，在拉深时将折线压出，这样使翻边后压痕更加清晰。
双件拉深工艺补充。车身中有大量的拉深件是对称的，如左右门、翼子板、轮罩等。如 果能对称组合拉深，凹模口两侧板料受力比较均匀，就能创造较好的拉深条件，还可以 减少补充部分的材料消耗，缩短冲压工时。
第一章拉深件设计工艺要求
（3）如果要求调整进料阻力和进料量，则在拉深深度大的直线部分布置1-3条拉深筋，在 拉深深度大的圆弧部分不设置拉深筋。而在拉深深度相差较大时，在深的部分不设拉深 筋，在浅的部分设 拉深筋。（图3-22）
第一章拉深件设计工艺要求
第五节工艺孔及工艺切口
覆盖件局部变形剧烈或需要局部反拉深时，如果采用调整该部圆角和使侧壁倾斜的办法， 仍然拉不出所需深度时，往往采取冲工艺孔的办法来改善反拉深的条件，使反拉深变形区 从内部工艺补充部分得到补充材料。 工艺孔：