【正文】 是封閉薄殼狀的受力零件。汽車覆蓋的制造是汽車車身制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性，因此在，在實(shí)踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離開來，作為 一種特殊類別加以研究和分析。覆蓋件的特點(diǎn)如下： 廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書 6 1 表面質(zhì)量 覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此覆蓋件的表面不允許波紋、皺折、擦傷、邊緣拉痕和其它破舊表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋線和筋條要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢，不允許參差不齊?？傊采w件不僅要滿足結(jié)構(gòu)上的功能要求，更要滿足表面裝飾的美觀要求。 2 尺寸形狀 覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，其形狀很能難在覆蓋件圖上完事準(zhǔn)確地表達(dá)出來，因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型 來描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據(jù)，覆蓋件科上標(biāo)注出來的尺寸形狀，其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸，形狀過渡尺寸，都應(yīng)和主模型一致，圖面上無法村標(biāo)注尺寸，要依賴主模型量取，從這個(gè)意義上講，主模型是覆蓋件的必要補(bǔ)充。 3 剛性 覆蓋件拉深成型時(shí)，由于其塑性變形的不均性，往往會(huì)使某些部位剛性較差，剛性差的覆蓋件受振動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生空洞聲，用這樣的零件裝車，汽車在高速行駛時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，造成覆蓋件的早期破壞，因此覆蓋件剛性要求不可忽略。 4 工藝性 覆蓋件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關(guān)鍵是 拉深工藝性，覆蓋件一般都采用一次成形法，為了創(chuàng)造一個(gè)良好的拉深的條件，通常將翻邊展開，窗口補(bǔ)滿，再加添上工藝補(bǔ)充，構(gòu)成一個(gè)拉伸件。 二 沖壓件的工藝分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件為昌河汽車中地板后橫梁中段加強(qiáng)件。零件上面有十一不同大小的螺釘孔，精度要求不是很高，孔距位置要求不高。整個(gè)零件沒有外形尺寸要求，精度要求不是很高。這個(gè)零件的形狀相對(duì)來說不是很復(fù)雜，拉深深度不是很深，覆蓋件成型可能性的分析是一項(xiàng)艱苦細(xì)致的工作，由于覆蓋件的形狀一分復(fù)雜，其成型可能性很難用計(jì)算的方法來準(zhǔn)確的判斷出來。因此判斷覆蓋件是否成型，最 好的辦法還是參考以前加工的覆蓋件，用類比的方法進(jìn)行判斷，經(jīng)過多次工廠的調(diào)研，這個(gè)零件是可以通過沖壓成形的。 此零件的材料 ST13，為冷軋鋼，又稱特殊鎮(zhèn)靜鋼，即非時(shí)效鋼板，屈服點(diǎn) 211。s ≤ ，廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書 7 抗拉強(qiáng)度 211。b 為 270～ 370N mm2，伸出長率≥ 34%。 冷軋鋁鎮(zhèn)靜鋼板具有一定的強(qiáng)度和很好的塑性，是目前汽車上最大量的冷軋鋼板，由于鋼中加入了鋁，固定了鋼中的氮，鋼板沖壓成形后，零件表面產(chǎn)生滑移線，稱為非時(shí)效鋼材 [9] 。 零 件 圖 如 下 ： 三 設(shè)計(jì)方案 1 方案的提出 工藝方案是在保證沖壓件的質(zhì)量下，實(shí)現(xiàn)生 產(chǎn)的高效和降低成本上通過上面的分析，根據(jù)這個(gè)零件的生產(chǎn)批量為年產(chǎn) 20 萬件，屬于大批量生產(chǎn)。生產(chǎn)處于長期穩(wěn)定狀態(tài)，形狀改變可能性小，工藝方案要為流水線生產(chǎn)保證提供保證，每一道工序都要使用沖模，拉延，修邊，沖孔等工序同時(shí)安裝在一條沖壓線上。初步得出以下的方案： A方案： 先把整個(gè)零件數(shù)學(xué)模型展開，進(jìn)行零件的外形尺寸計(jì)算，先下料和垂直沖孔后拉延成形，共兩套模具； B方案： 先對(duì)整個(gè)零件數(shù)學(xué)模型進(jìn)行工藝補(bǔ)充，后進(jìn)行拉延成形，然后修邊，最后沖孔，共三套模具； C方案： 先對(duì)整個(gè)零件數(shù)學(xué)模型進(jìn)行工藝補(bǔ)充，后進(jìn)行拉延成形，先修 一邊沖孔，后沖孔和修另一邊，共兩套模具； D方案： 先對(duì)整個(gè)零件數(shù)學(xué)模型進(jìn)行工藝補(bǔ)充，后進(jìn)行拉延成形，最后同時(shí)修邊和沖廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書 8 孔，共兩套模具。 2 方案的論證與選擇 A方案先對(duì)整個(gè)零件的展開，這就要求對(duì)整個(gè)零件的計(jì)算得非常準(zhǔn)確，要展開整個(gè)零件不但要有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，而且又要有很強(qiáng)的軟件應(yīng)用能力，由于這個(gè)數(shù)學(xué)模型為非參數(shù)片體（ unparameteied） 特征，不是鈑金特征，因此不能用 PRO/E 或 UG 下的鈑金的模塊進(jìn)行展開，以本人的計(jì)算機(jī)知識(shí)用計(jì)算機(jī)目前是不能展開。只能用手工進(jìn)行計(jì)算，本人曾經(jīng)參考過《鈑金工展開程序計(jì)算》（ 王楊平，治金工業(yè)出版社出版），因?yàn)檫@是這個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，有很多的復(fù)雜曲面，這需要非常復(fù)雜與大量的工作，而且計(jì)算那十一個(gè)孔的位置也是很難確定的，因此這十一孔的位置是以它們?cè)谄嚨奈恢眠M(jìn)行設(shè)計(jì)的。還有一個(gè)孔在成形中離邊的距離很小只有 4mm,很可能在后來的拉延成形的時(shí)候尺寸得不到保證，甚至有可能拉裂，位置有可能不準(zhǔn)確，這對(duì)后來的安裝天線架可能裝不上去，因此本方案特別是展開存在理論的可能性，但實(shí)際操作起來可能行不通，或許有待軟件的開發(fā)吧，還有存在工藝的缺陷，在目前的情況下雖然這個(gè)方案只有兩套模具，減少了模具的制造 成本，減少了生產(chǎn)周期但這個(gè)方案還是不可取。 B方案先采用了工藝補(bǔ)充，首先對(duì)零件進(jìn)行工藝補(bǔ)充，壓料面的補(bǔ)充等，得出拉深件，進(jìn)行工藝補(bǔ)充后，改變了原來的零件沖壓方向，進(jìn)行壓料面的工藝補(bǔ)充能夠很好保證材料成形的速度的一致性，采用了加強(qiáng)肋，有效的防止了起皺，這有利于沖壓件的順利成形，經(jīng)過工藝補(bǔ)充的拉延成形的零件，零件的外形尺寸的精度得到了很好的保證。但是先進(jìn)行修邊，后進(jìn)行沖孔，增加了整個(gè)模具的設(shè)計(jì)與制造的復(fù)雜程度，因此 B方案也不是最佳的方案 C 方案與 B 方案比較都是先進(jìn)行工藝補(bǔ)充成拉深件后，再進(jìn)行修邊和沖孔，所不同的只是 C方案采用了復(fù)合連續(xù)模，先沖一邊后沖孔和修另一邊，這樣降低了模具的復(fù)雜程度，孔的形狀尺寸和位置尺寸等也得到了很好的保證，且只使用了兩套模具，降低了模具制造成本。因此 C方案是最佳的方案，也是本次設(shè)計(jì)采用的方案。 D方案， D方案進(jìn)行工藝補(bǔ)充后，拉延成形，后同時(shí)修邊和沖孔，這雖然保證了孔的位置尺寸和外形尺寸，但增加了模具的復(fù)雜程度，增加了模具制造的費(fèi)用和時(shí)間，因此D方案不是最佳的方案， 廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書 9 第二章 拉延模的設(shè)計(jì) 一 覆蓋件拉深工藝設(shè)計(jì) 在進(jìn)行汽車覆蓋件拉深工藝的設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了保證覆蓋件在沖壓 中能夠順利的成形，首先要進(jìn)行拉深件的設(shè)計(jì)，即根據(jù)沖壓零件的圖設(shè)計(jì)出拉深件圖。拉深件圖不僅要有好的工藝性，而且要為后邊的修邊等工序創(chuàng)造良好的條件，如為修邊工序預(yù)沖工藝孔、工藝缺口等。拉深件的設(shè)計(jì)包括選擇合理的拉深流動(dòng)方向，工藝補(bǔ)充和壓料面的設(shè)計(jì)等工作，然后選擇其它工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)。 1 拉深方向的選擇 汽車覆蓋件的產(chǎn)品是按照其在車身上的安裝位置繪制的，故大多數(shù)情況下與沖壓時(shí)放置的位置不一致，所以必須將產(chǎn)品圖所示的位置進(jìn)行改變，選擇一個(gè)最合適的位置使之有利于沖壓過程的順利進(jìn)行，這就是選擇拉深方向的過程。 （ 1） 沖壓 方向?qū)畛尚蔚挠绊? 汽車覆蓋件拉深成形時(shí)，所選擇的拉深沖壓方向（以下簡稱拉深方向），是否合理，將直接影響：凸模能否進(jìn)入凹模、毛坯的最大變形程度、是否能最大限度地減拉深件各部分的深度差、是否能使各部分毛坯之間的流動(dòng)方向和流動(dòng)速度差比較小、變形是否均勻、是否能充分發(fā)揮材料的塑性變形能力、是否有利于防止破裂和起皺等質(zhì)量問題的產(chǎn)生等。也就是說，只有選擇了合理的拉深方向，才能使拉深成形過程順利實(shí)現(xiàn) 。 （ 2） 選擇拉深方向的原則 1）保證能將拉深件的全部空間形狀（包括棱線、肋條和鼓包等）一次拉深出來，不應(yīng)有凸模接觸 不到的“死區(qū)”，即要保證凸模能全部進(jìn)入凹模。 2）有利于降低拉深的深度。拉深度太深，會(huì)增加拉深成形的深度，容易產(chǎn)生破裂、起皺等質(zhì)量問題；拉深深度太淺，則會(huì)使材料在成形過程中得不到較大的的塑性變形，覆蓋件的剛度得不到加強(qiáng)。因此，所選擇的拉深方向，應(yīng)使拉深件的嘗試適中，既能充分發(fā)揮材料的塑性變形能力，又能使成形過程順利完成。深度差最小 ，以減小材料流動(dòng)和變形分布的不均勻性。深度差大，材料流動(dòng)性差；深度差小，材料流動(dòng)和變形減小，有利于成形，便于確定合理的拉深方向，使進(jìn)料阻力均勻。 3）保證凸模與毛坯具有良好的初始 接觸狀態(tài)，以減少毛坯與凸模的相對(duì)滑動(dòng)，有利于毛坯的變形，并提高沖壓件的表面質(zhì)量。 ① 凸模與毛坯的接觸面積應(yīng)盡量大，保證較大的面接觸，避免因點(diǎn)接觸造成局部材料脹形太大而發(fā)生破裂。 廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書 10 ②凸模的包容角盡可能的保持一致，即凸模的接觸點(diǎn)處于沖模的中心附近，而不偏離一側(cè)，這樣有利于拉深過程中法蘭上各部分材料較均勻地向凹模內(nèi)流入。 ③凸模表面與毛坯的接觸點(diǎn)要多而分散，且盡可能均勻分布，發(fā)防止局部變形過大，毛坯與凸模表面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) ④ 在拉深方向沒有選擇余地，而凸模與毛坯的接觸狀態(tài)又不理想的時(shí)候，應(yīng)通過改變壓料面來改善凸模與 毛坯的接觸狀態(tài)。通過改變壓料面，使凸模與毛坯的接觸點(diǎn)增加，接觸面積增大，能保證零件的成形質(zhì)量。 ⑤ 有利于防止表面缺陷。對(duì)一些表面件，為了保證其表面質(zhì)量，在選擇拉深方向的時(shí)候，對(duì)重要的部分要保證不產(chǎn)生拉深時(shí)出現(xiàn)的偏移、顫動(dòng)線等表面缺陷。 在進(jìn)行拉深件的設(shè)計(jì)時(shí)，要將確定的拉深沖壓方向明確標(biāo)注在拉深件圖 上及沖壓工藝文件上，標(biāo)注沖壓方向時(shí)，首先要能使模具設(shè)計(jì)人員、現(xiàn)場施工員及操作工人等明確辨明沖壓方向而不引起異議；其次要能夠使模具設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)方便地確定拉深模中的唯一位 置。當(dāng)拉深沖壓方向垂直于拉深件的某一平面時(shí)，應(yīng)以此平面為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。綜合考慮，得出以下的零件的沖壓方向： 沖 壓 方 向 廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書 11 2 工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì) （ 1）工藝補(bǔ)充的作用與對(duì)拉深成形的影響 沖壓方向確定之后，為適應(yīng)拉深工藝的要求，對(duì)絕大多數(shù)汽車覆蓋件要將其形狀、輪廓或深度進(jìn)行工藝補(bǔ)充，設(shè)計(jì)出拉深件才能進(jìn)行沖壓成形。工藝補(bǔ)充部分有兩大類：一類是零件內(nèi)部的工藝補(bǔ)充，即填補(bǔ)內(nèi)部孔洞，如本零件的裝天線架的兩個(gè)孔，創(chuàng)造出適合于拉深成形的良好條件（即使是開工藝切口或工藝孔也 是在內(nèi)部工藝補(bǔ)充部分進(jìn)行），這部分工藝補(bǔ)充不增加材料消耗，而且在沖孔后，這部分材料仍可利用；另一類工藝補(bǔ)充是在零件沿輪廓邊緣展開（包括翻邊的展開）的基礎(chǔ)上添加上去的，它包括拉深部分的補(bǔ)充和壓料面兩部分，這種工藝補(bǔ)充是為了選擇合理的沖壓方向，創(chuàng)造良好的拉深成形條件而增加的，它增加材料的材料的損耗（如本零件的外面部分）。 工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì)是沖壓工藝的重要內(nèi)容。工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)的合理與否，也是沖壓設(shè)計(jì)先進(jìn)與否的重要標(biāo)志，它直接影響到拉深成形時(shí)工藝參數(shù)、毛坯的變形條件，變形量大小，變形分布，表面質(zhì)量，破裂，起皺等 質(zhì)量問題的產(chǎn)生等。 （ 2 ）工藝補(bǔ)充的設(shè)計(jì)原則 1）內(nèi)孔封閉補(bǔ)充的原則，對(duì)內(nèi)部有孔的零件，首先要將孔洞部分進(jìn)行封閉補(bǔ)充，使零件成為無內(nèi)孔制作。但若該部分屬于內(nèi)部的局部成形部分則要進(jìn)行變形分析。一般這部分成形屬于脹形成形，若其脹形變形超過材料的極限變形，需要在工藝補(bǔ)充部分預(yù)沖孔或切口，以減小脹形變形量。 2）簡化拉深件結(jié)構(gòu)形狀原則，拉深件的結(jié)構(gòu)形狀越復(fù)雜，拉深成形過程中的材料的流動(dòng)和塑性變形就越難控制。所以，零件外部的工藝補(bǔ)充要有利于使拉深件的結(jié)構(gòu)、形狀簡單化，越接近于基本形狀零件，沖壓成形過程中的材料的流動(dòng) 和塑性變形就越容易控制。 3）對(duì)后工序有利原則，設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充時(shí)要考慮對(duì)后工序的影響。要有利于修邊等后工序中件的定位穩(wěn)定、可靠，盡量能夠進(jìn)行垂直修邊、垂直翻邊，以便于采用結(jié)構(gòu)簡單的模具。在進(jìn)行工藝補(bǔ)充時(shí)，要考慮到模具壓料面或拉深肋槽的修理時(shí)，不能影響到修邊線；保證修模的凸模和凹模能有足夠的強(qiáng)度；凸模和凹模的圓角的大小有利于毛坯的變形和塑性流動(dòng)等。在本零件的工藝零件的壓料面的一部分就是覆蓋件的法蘭面。拉深使用中，模具的壓料面要進(jìn)行調(diào)整，并且在使用一段時(shí)間之后要對(duì)已產(chǎn)生磨損的拉深肋和拉深肋槽進(jìn)行打磨加工，為不使其 影響到修邊線，為不使其影響到修邊線，一般修邊線到拉深肋的距離為 25mm，修邊線到凸模圓角的距離應(yīng)保證在使用中不致因凸模圓角的磨損而影響到修邊線，一般取 3~5mm，凸模圓角半徑就根據(jù)拉深深度和形狀來確定，一般 3~10mm。對(duì)拉深深度淺的和直線部分取下限，對(duì)于拉深深度深的和形狀復(fù)雜部分取上限。凹模圓角半徑對(duì)拉深毛坯的流動(dòng)和阻力影響極大，其大小必須合適，當(dāng)凹模圓角半徑也是工藝補(bǔ)充的廣西工學(xué)院 2020畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車覆蓋件的沖壓模設(shè)計(jì)說明書