729 汽车车门垫板的冲裁模具设计

摘 要本论文是对汽车车门垫板的冲裁模的设计， 其中包含了垫板的工艺分析和模具的形 成过程。

冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对放置在模具内的板料施加变形力， 使板料在模具内产生变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。

冲 压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法相比它质量稳定，互换性好。

可 加工表面质量高，形状复杂的零件。

效率高，节省材料。

所以冲压模具在实际工业生产 中应用广泛冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备， 良好的模具结构是实现工艺方案的可靠 保证。

冲压零件的质量好坏和精度高低，主要取决于冲裁模的质量和精度。

冲裁模结构 是否合理、先进，有直接影响到生产效率及冲裁模本身的使用寿命和操作的安全、方便 性等。

由于冲裁件形状、尺寸、精度和生产批量及生产条件不同，冲裁模的结构类型 也不同。

冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。

根据变形机 理的差异，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。

通常我们说的冲裁是指普通冲裁，它包括 落料、冲孔、切口、 剖切 、修边等。

冲裁所使用的模具称为冲裁模，如落料模、冲孔 模、切边模、冲切模等 。

冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。

在冲压加工中应用极广。

它可直接冲出成品零件也可以为弯曲、拉深和挤压等其他工序准备坯料，还可以在成型 的工件进行再加工（切边、切舍、冲孔等工序）。

冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲 裁过程中必不可少的工艺装备。

在设计中尤其注意冲裁模间隙的大小问题，间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命 均有很大影响，是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个非常重要的工艺参数。

间隙对冲裁模 的影响大致可分为以下三点：1.间隙对冲裁模质量的影响。

2.间隙对冲裁力的影响。

实 验证明，随间隙的曾达冲裁力有一定程度的降低，但当单面间隙介于材料厚度的 5%— 20%范围内时冲裁力的降低不超过厚度的 5%—10%。

因此，在正常情况下，间隙对冲裁 力的影响不很大。

间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。

随间隙曾大卸料力和推件力 都将减小。

一般当单面间隙曾大到材料厚度的 15%—25%时，卸料力几乎降到零。

但间 隙继续曾大时毛刺曾大，又将引起卸料力、顶件力的迅速曾大。

3.间隙对模具寿命的影 响。

模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。

刃磨寿命是用两次刃磨之间的合格制件数表 示。

总寿命是用模具失效为止的总的合格制件数表示。

模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。

冲裁过程中作用于凸、凹模上的力为被冲材料的反作用力， 凸、凹模刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与被冲材料接触面之间 产生局部附着现象，当接触面相对滑动时，附着部分就产生剪切而引起磨损。

这种附着 磨损，是冲模磨损的主要形式。

当接触压力愈大，相对滑动距离愈大，模具材料愈软， 则磨损量愈大。

而冲裁中的接触压力，即垂直力、侧压力、摩擦力均随间隙的减小而增 大，且间隙小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使磨损增 加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象。

而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲 劳破坏，使之崩刃。

小间隙还会产生凹模胀裂，小凸模折断，凸凹模相互啃刃等异常损 坏。

当然，影响模具寿命的因素很多，有润滑条件，模具制造材料和精度、表面粗糙度、 被加工材料特性、冲裁件轮廓形状等，但间隙却是其中一个主要因素。

所以为了减少凹凸模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件的前提下适当采用 较大的间隙值是十分必要的。

若采用小间隙，就必须提高模具的硬度、精度、减小模具 的粗糙、度良好的润滑，以减小磨损。

随着模具技术的发展，世界各国对模具工业的发展都十分重视，但由于基础和体制 的不同，其发展的速度及水平状态也有明显的差距。

当今世界模具工业的基本格局是以 日、美以及欧洲各工业化国家作为世界模具技术发展的领头羊。

占据世界模具市场的半 壁江上，他们拥有现代的设计方法和先进的模具制造设备，特别是近几年这些国家把 CAD/CAE系统作为模具工业发展的臂翼，其发展的石头如日中天。

我国模具行业的这种发展速度同模具发达的工业化国家仍存在较大差距， 特别是模 具进出口贸易结构极不合理。

但是，随着计划经济向市场经济过渡，我国模具工业的发 展从总体上来说仍是比较快的，模具生产企业的结构也在发生着巨大的变化。

本设计讲述了冲压模具设计的全过程；论述了冲压零件的形成原理、基本模具结构 与运动过程及其设计原理；对典型的冲压件模具进行了设计：冲压复合模设计解决了加 工的难题、冲孔—落料复合模为弯曲设计提供了制件的半成品、成品。

冲压模具的设计 充分利用了机械压力机的功用特点，在室温的条件下对坯件进行冲压成形，生产效率提 高，经济效益显著。

关键词：冲压模具；冲裁 ；汽车车门垫板目 录摘 要 (1)目 录 (3)引 言 (4)1.工艺性分析 (6)1.1冲压件的工艺性分析 (7)2.冲压工艺方案的确定 (7)3.冲裁模设计 (10)3.1.排样设计、条料宽度及确定步距 (10)3.2.冲裁工艺的主要计算 (11)3.2.1确定凸凹模间隙及制造公差 (11)3.2.2 确定凸凹模工作部分尺寸 (11)3.3.冲压工艺力及机床吨位的选择 (13)3.4．压力中心的计算 (14)3.5模具的结构设计 (15)3.5.1凹模的设计及凹模轮廓尺寸的确定 (15)3.5.2模架的选择 (16)3.5.3模柄的选择 (16)3.5.4凸模固定板 (17)3.5.5 垫板 (17)3.5.6卸料装置的弹性元件—橡皮的自由高度的确定 (18)3.5.7挡料、定位装置： (18)3.5.8模具的闭合高度 (19)4.冲裁模装配图 (21)5.模具的检测方法 (21)5.1．平台检测法 (21)5.1.1特点 (21)5.2．仪器检测法 (22)5.2.1特点 (22)致 谢 (23)参考文献 (23)汽车车门垫板的冲裁模具设计引 言本次设计中选用的工序——冲裁，我们运用了学习过的冲压模具设计的知 识，根据给定的课题及要求进行我们的毕业设计，毕业设计就是检查我们这几年 里我们学到的知识与独立做事的能力， 及对模具设计与制造专业应用能力训练为 主线，以专业知识、常规机械加工实训等实践教学环节为基础，其目的在于自我 鉴定与自我提高专业水平知识。

冲裁模是冲压生产中不可缺少的工艺装备， 良好的模具结构是实现工艺方案 的可靠保证。

冲压零件的质量好坏和精度高低， 主要取决于冲裁模的质量和精度。

冲裁模结构是否合理、先进，有直接影响到生产效率及冲裁模本身的使用寿命和 操作的安全、方便性等。

由于冲裁件形状、尺寸、精度和生产批量及生产条件 不同，冲裁模的结构类型也不同。

模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。

模具制造成本和寿命则是 影响冲压件成本和质量的重要因素。

模具设计和制造需要较多的时间，这就延长 了新冲压件的生产准备时间。

模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供 小批量生产）、复合模、多工位级进模（供大量生产）,以及研制快速换模装置, 可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间， 能使适用于大批量生产的先进冲压 技术合理地应用于小批量多品种生产。

模具是指工业生产上通过注塑、 压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模子 和工具。

模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母” 。

据统计，75% 的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件都需要由模具成型，而绝大部分塑料 (11940,-105.00,-0.87%)制品也由模具成型。

根据所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具，其中金属模 具主要有铸造模具和冲压模具，非金属模具主要是塑料模具。

塑料模具和冲压模 具是主要的模具品种，2010 年的市场规模分别达到了 630 亿和 520 亿，分别占 模具行业的 45%和 37%。

塑料模具主要用于塑料制品的压制成型，冲压模具主要 是用于金属材料的冷冲压成型。

行业快速成长，规模持续扩大。

2000 年以来，受益于下游汽车、电子、塑料制品行业的快速发展，我国的模具行业取得了长足的发展。

模具行业的行业收入从 2003 年的 140 亿元快速增 长到2010年的1400亿元，8年间增长10倍，年平均增长率在28%以上。

金融危 机仅仅使行业增速放缓到12.5%，仍然远远高于GDP的增速，可见我国模具行业 的发展势头十分强劲。

一般而言，模具生产商需要根据客户的需求定制模具所用的材料——模具 钢，然后选购适当的模具标准件构建模架，最后设计制作模仁，形成模具。

因此 模具行业的产业链主要包括三个子行业：模具钢(原材料)、模架(标准件)和模具 (成品)。

模具钢进口替代前景广阔。

模具钢是指用来制造模具的钢种，是模架以及模 具制作的原材料，直接影响到模具的使用寿命以及成型质量。

2010 年，我国的 模具钢消费额达到 129 亿美元，比 2009 年增长 20%。

我国连续五年成为全球模 具钢消费量最大的国家，占全球消费量的 21%，同期国内模具钢产值只有 70 亿 美元，虽然已经是全球第三大模具钢生产国，但是供需缺口达到 59 亿美元，进 口依存度高达46%，且高档模具和出口模具的材料几乎全部依靠进口。

随着国内 企业逐渐掌握模具钢的生产技术，国内模具钢行业发展前景看好，2010 年行业 增长率达到37%。

标准件覆盖率提升驱动模架需求。

模架是模具的支撑，是模具设计中标准化 的部分。

对于一般的模具来说，许多结构是相同的，所不同的只是每套模具的成 型部分。

使用模架和模具标准件能缩短模具生产时间25%-40%，节约模具加工工 时25%以上，对于模具厂商来说节省的时间十分可观，因此模具设计生产厂商一 般会采用标准模架来做模具。

目前我国的模具标准件运用还比较落后，覆盖率估计仅在45%左右，而国外 成熟市场上覆盖率能达到70%以上。

标准件覆盖率的提升加上模具需求上升的双 重打动将驱动模架的需求。

1.工艺性分析对冲压件的材料，形状，公差等级进行分析。

如图1所示。

图 1 冲裁件材料：Q235 厚度：4mm1.1冲压件的工艺性分析﹙1﹚由图1可见，该垫板材料是Q235，Q235 是普通的碳素钢，有较好的冲 裁性能，通过一般冲压均能满足其尺寸精度要求。

﹙2﹚由图 1 可见，该垫板外形简单，规则，形状尺寸除了三处公差登记要 求不是太高的尺寸外其余全部是自由公差IT14级。

﹙3﹚冲裁件的经济公差等级不高于 IT14 级,一般落料公差等级最好低于 IT10级,冲孔件公差等级最好低于IT9级,因此可用于一般精度的冲裁,普通冲裁 可以达到要求.由于冲裁件没有断面粗糙度的要求,不必考虑。

2.冲压工艺方案的确定先来介绍下冲裁模的要点：1. 冲裁模分类按工序性质来分：可分为落料模，冲孔模，切断模，切舌模，剖切模，整修 模，精冲模等。