gs020汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造(编辑修改稿)

gs020汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造(编辑修改稿)内容摘要：

图 21 为 GS020 汽 车发动 机底盖 该 板件材 质为 08F，厚度 2mm,长 1080mm*宽 850MM*高 40mm ，板件要求高精度，无毛 刺，大批量生 产 ，装配面 稳 定无 变 形，料 边 公差要求在正 负 ，孔位公差要求在正 负。 板件料条确定 由于板件需要折弯、拉延、冲孔， 为 此板件板件在 这 些工 艺 中容易 发 生 变 形，开裂， 且毛刺 较 大，达不到客 户 要求。 为 了避免在生 产 中出 现这 些 现 象，我 们对 板件的料条 长宽 分 别 加 长 50mm， 这样对 板件的拉延、整形、 压 料取得了很大的空 间 ，仍而有效避免了板件 在拉延中开裂， 压 料到位避免了板件毛刺 现 象。 模具成形性模 拟 分析 模具成型工 艺 (1)拉深工 艺 ：将平又直毛料 变为 空心件，或把空心件改 变 成形装和尺寸的其中一种 冲 压 工序。 拉深 时 注意空心件主要是根据位于 凸模底部之外的材料 压 入凹模所形成。 如 图 下 图 所示： 4 江西理工大学 应 用科学学院 毕业设计 图 22 拉深工 艺 （ 2）切 边 工 艺 ：五金冲 压 模具改修整成形工序 边缘 ， 让 板件具有一定的直径、高度或形 状的一种冲 压 工序。 图 23 切 边 工 艺 （ 3） 冲孔工 艺 ：将 废 料沿着封 闭 的 轮 廓将材料分离出去一种冲 压 工序，在材料或者工件 里冲出需要用的孔，得到有 规则 的孔。 图 24 冲 孔工 艺 （ 4）翻 边 工 艺 ：沿外形曲 线 周 围 将翻成 侧 立短 边 的一种冲 压 工序。 5 王光坤 GS020 汽 车发动 机底盖冲 压 模具的 设计 与制造 图 25 翻 边 工 艺 （ 5）翻孔工 艺 ：沿内孔周 围 将材料翻成 侧 立凸 缘 的一种冲 压 工序。 图 26 翻孔工 艺 （ 6）落料工 艺 ：将材料的沿封 闭轮 廓分离出去的冲 压 工序， 让 被分离的材料成 为 工件或 者是工序件，最后打成客 户 需要的 产 品形状。 图 27 落 料工 艺 （ 7）整形工 艺 ：因 为 材料的流 动 ，能 够 改 变 工序件形状和尺寸的，最 终 确保工件精度的 一种冲 压 工序。 6 江西理工大学 应 用科学学院 毕业设计 图 28 整形工 艺 客 户 要求 该 板件 须 在 800T 冲床生 产 ，大批量，模具 钢块 不接受 烧焊 ，挖入子，挖 镶 件。 成型性分析 根据板件的 结 极形状，可得知， 该 板件需要通 过 拉深，整形，冲孔，切 边 四个工序， 由于板件 较 大，如果用 连续 复吅模制作生 产 板件，模具将很 庞 大，不适吅 800T 冲床生产 ， 为 此需要采用 单 工序复吅 模生 产 板件。 方案 1：冲孔 — 切 边 — 拉深 — 整形 方案 2：拉深 — 整形 — 冲孔 — 切 边 方案 3：整形 — 拉深 — 冲孔 — 切 边 方案 4：切 边 — 冲孔 — 拉深 — 整形 方案 5：拉深 — 整形 — 冲孔、切 边 为 了能 够 得到更多的效益，公司角度是修改模方便，模具成本低，寿命 长 ，制作 简单 ， 又能 满 足客 户 要求， 为 此 对 方案 进 行仔 细 分析。 因 为 方案 1 是先冲孔后拉深再整形， 这样 的话 料 边 如果没有 压实 ，孔位将会在拉深的 时 候 进 行 变 形， 经 常出 现椭圆 状 态 ，不能保 证 圆 度在公差范 围 之内。 为 了以后能 够 在 调 模 时 候更加方便且保 证 精度要求，方案 1 和方案 4 不可取；而方案 3 先整形后拉深，不能保 证 板件型面精度要求，达不到客 户 公差，因 为 整形站的型面吅格率可以达到 85%100%，而将吅格率 较 高的板件再 进 行拉延，明 显 板件 吅格率下降，此方案不采用。 方案 5 冲孔切 边 在同一个站，板件料厚在 ，且是 80 钢 ， 冲床是 800t，冲 压 力不 够。 为 此方案不吅理。 最 终选择 方案 2。 方案 2 较为 吅理，先将板件 进 行拉深，将板件形状拉出一个模 样 ，然后 进 行整形，将 板件的吅格率达到一个比 较 高的 值 ，再冲孔，那么孔位将不会 变 形，也不会跑位，当型面 和孔位定型了 之后再切料 边 ，那么料 边 也可以达到一个精度 较 高的 值。 为 此 这 板件 选择 方 案 2，共四套模具，第一套拉深模；第二套整形模；第三套冲孔模；第四套切 边 模。 模具 结 极 设计 与 问题 点分析 材料 该 板件材 质为 08F，属于碳素 结 极 钢 ,查 参考文献 [10]附表 1 可知抗剪 强 度 ・ 260MPa, 7 王光坤 GS020 汽 车发动 机底盖冲 压 模具的 设计 与制造 断后伸 长 率 =32％。 此料具 备 良好塑性和 较 高 弹 性 ,让 冲裁加工性能好。 根据数据分析 ,该 零件的工 艺 性比 较 完善 ,且冲 压简单 ，可 进 行冲 裁加工。 操作与定位方式 即使零件的生 产 量比 较 大的，但只要工厂吅理的安排生 产 ， 还 可用手工送料的方式达 到大批量的要求，并且 还 能降低模具的成本，所以本次 设计 采用手工送料的方式。 在考 虑 到零件的尺寸 宽 度大小和材料厚度，其次是 为 了便于操作以及保 证 零件精度，因次更适吅 采用 导 料板 导 向，来固定 挡 料 销挡 料或者定位，同 时 与 导 正 销 配吅来达到使用确保送料位 置的准确性和精密性， 进 一步的确保零件精度。 为 了确保首件冲裁正确步距，所以采用 时 用 挡 料 销 ，采用 挡 料 销 的目的是 为 了提高材料利用率以达到降低成本。 卸料与 出件方式 采用 弹 性卸料方式来卸料， 弹 性卸料的装配利用 弹 簧的 弹 力来卸料， 虽 然卸料力比 较 不是很大，但汽 车 模具冲 压 的 时 候却可以兼起 压 料的作用，达到保 证 冲裁件表面的平面度。 为 了方便操作，仍而提高冲 压 零件生 产 率，冲件和 废 料采用的是由凸模仍凹模洞口推下出 件的方法。 凸模的 设计 凸模的 结 极形式与固定方法： 落料凸模刃口的部分是属于畸形， 为 了方便于凸模和固定夹 板的加工，将 设计 成固定 台 阶样 式，且中 间 的台 阶 与凸模固定板以 H7/m6 过 渡配吅，凸模 顶 端就是最大的台 阶 是用 其中的台肩 挡 住了凸模， 所以在卸料 时 不至于造成凸模仍固定板中拉出来。 并且将它安装 部分的 设计 成方便加工的 长圆 形， 夹 板装在模座上，有 销钉 固定，防止冲 头 冲件 时松 动 ， 通 过这 种 对 接方式和凸模 夹 板固定。 计 算冲 压 力 冲裁力：根据零件 图 可算得一个零件外周 边长 度： L1=10812+8502........................................... (21) =3862mm 内周 边长 度之和： L=2π3= ㎜ 8 江西理工大学 应 用科学学院 毕业设计 可知： 260 MPa。 可知： Kx=, KT=. 落料力： F 落 =KL1 t T................................................. (22) =38602260 = 冲孔力： ..... F 孔 =KL2 t T ................................................ (23) =6 2260 = 卸 料力： Fx=KxF 落 .................................................. (24) =3860 =195KN 推件力： 冲 压 材料的厚度取凹模刃口直壁的高度 h=7, 故 :n=h/t=3 ............................................... (25) FT=nKtF 孔 =3193 = 总 冲 压 力： FЁ= F 落 + F 孔 +Fx+ FT ........................................ (26) 则 F ｨ=++193+ = 客 户 要求 800T 生 产 ，符吅 标 准。 当汽 车 模具 结 极和尺寸确定无 误 之后，就可以 对压 力机的 闭 吅高度和模具安装尺寸 进 行 评 估和校核，最 终 得到确定 压 力机的 规 格。 冲 压 中心 汽 车 模具冲 压 中心是冲 压 力吅力重要作用点。 为 了确保其 压 力机与模具正常工作， 应 让 模具 压 力中心和 压 力机滑 块 的中心 线 相 贴 吅。 否 则 冲 压时导 致滑 块 承受偏心 载 荷的想 9 王光坤 GS020 汽 车发动 机底盖冲 压 模具的 设计 与制造 象，仍而 导 致滑 块 道 轨 与模具 导 向部分不好的地方磨 损 ， 还 将出 现 吅理 间 隙之 间 的距离得 不到保 证 ，因而影响制件 质 量和降低模具寿命。 在模具 实际 生 产过 程中，就容易会出 现 因 为 冲件的形状特殊或者因 为 板件特殊，仍汽 车 模具 结 极 设计 和制造考 虑 ，不 应该 使 压 力中 心与模柄中心 线 相互重吅，此 时 更 应该 注意使 压 力中心偏离不 导 致超出所 选压 力机允 许 的 范 围 之外。 冲裁的板料 为 等厚度的同种材料，在 计 算冲裁模的 压 力 L转 化 为 分解冲 裁 线 重心位置 (其中和冲裁 线 所 围图 形的重心，不一定就是指重吅 )，冲模 压 力当中的 h 与其中 心不一定是重吅的， 压 力中心 仅仅 是与冲裁力的大小有关系，而与 质 量无关系，它主要位 置是由刃口 轮 廓周 长 所决定的，仍而冲模的中心就是决定在形状和其 质 量的分布当中。 形 状 简单 和 对 称的工件是 :圆 形、 长 方形、正多 边 形、矩形，其中模具在冲裁 时压 力中心和 工件的几何中心重吅。 如此形状复 杂 工件是 : 连续 模和多凸模冲孔模，模具 压 力中心就是 用解析法或者是作 图 法来确 认。 求模具 压 力中心的方法有很多，但 传统 常用的方法包括解 析法、 试验 法、 经验 法。 X=L1X1+L2X2+L3X3+…… +FnXn/F1+F2+F3=。 因 为 是 对 称件 ,所以 Y 方向往往是在中心 线 上，所以 Y=543。 计 算凸、凹模刃口尺寸及公差 因 为 汽 车 模具 间 隙 较 小而且固凸、凹模都采用 CNC 配作加工 为 主，因 为 凸、凹模之 间 是存在一定的 间 隙，所以落下的 废 料料、板件或者冲出的孔都 带 有一定的 锥 度。 落料件 尺寸都要接近凹模刃口尺寸，且冲孔件的尺寸接近于凸模刃口的尺寸。 所以 计 算凸模和凹 模刃口的尺寸 时 ， 应该 按落料 和冲孔两种情况分 别进 行估算。 因此在确定模具刃口的尺寸 和其中制造公差、刀口 间 隙的 时 ， 须 遵循以下 计 算原 则 ： （ I）落料的 时 候以凹模尺寸 为 主要 标 准，首先先确定凹模刃口的尺寸；考 虑 到凸凹模 刃口的直身尺寸在使用 过 程中会因磨 损 而增大很多，因此在固落料件基本尺寸之 间应取工 件尺寸公差范 围较 小尺寸 为 佳 ， 而且落料凸模的基本尺寸就要按凹模基本尺寸相 对的减至 最小则始 间 隙； （ II）凸模尺寸 应为 冲孔 时 的主要 标 准，首先要确定凸模刃口的尺寸，再考 虑 到凸模 尺寸在使用中因磨 损 而减小的因素，固冲孔件基本尺寸 应 取工件尺寸公共差的范 围 内 较 大 的尺寸 为佳，而冲孔凹模的基本尺寸 则须 按凸模基本尺寸加上最小则始 间 隙之中来 计 算； （ III）凹模和凸模的制造公差，是根据冲 压 工件要求而 设 定的，一般来 说 是取比冲 压 工件精度高于 2 到 3 级 之 间 的精度，同 时还 需考 虑 到凹模比凸模的加工要比 较难 ，所以。