【正文】 轎車后圍板加強(qiáng)橫梁拉延模設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 課題來源，目的及意義 1 國內(nèi)外汽車覆蓋件模具發(fā)展現(xiàn)狀 2 關(guān)鍵理論及技術(shù) 5 課題內(nèi)容 122 毛坯展開及成形性分析 13 毛坯展開 13 成形性分析 163 拉延模三維造型 21 拉延模介紹 21 凸模三維造型 22 壓邊圈三維造型 25 下模座三維造型 29 上模座三維造型 31 裝配 33 本章小節(jié) 344 結(jié)論 35致 謝 36參 考 文 獻(xiàn) 371 緒論 課題來源，目的及意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“轎車后圍板加強(qiáng)橫梁拉延模設(shè)計(jì)”，該課題來源于先鋒模具股份有限公司，零件為海馬汽車后圍板加強(qiáng)橫梁。該零件整體拉延深度較淺，為長度方向上的對(duì)稱零件，有許多局部突起。突起部位減薄較嚴(yán)重，易出現(xiàn)破裂缺陷，需增大過渡圓角半徑以避免破裂。零件屬于冷軋鋼，材料參數(shù)為：材料牌號(hào)BLC，彈性模量E=207000MPa，泊松比ν=，厚向各向異性參數(shù)R_00=，R_45=，R_90=，硬化指數(shù)n=，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為σ=[（+ε）]，。該零件產(chǎn)品圖如圖11所示。圖11 產(chǎn)品圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一套該產(chǎn)品的拉延模，如圖12所示。圖12 拉延模拉延模是一種典型的汽車覆蓋件模具，因此對(duì)該課題進(jìn)行設(shè)計(jì)研究是必要的。源于生產(chǎn)實(shí)際，不同于一般的理論性設(shè)計(jì)，對(duì)我們學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)的學(xué)生來說，這樣的應(yīng)用型課題不但是對(duì)理論知識(shí)的鞏固、提高，更是一種對(duì)于大型模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累，為日后的工作提供寶貴的財(cái)富。先鋒模具股份有限公司是國內(nèi)最大的汽車模具設(shè)計(jì)與制造企業(yè)之一，它為國內(nèi)外許多知名汽車廠家設(shè)計(jì)制造模具。隨著市場競爭日益激烈，汽車改型周期大幅度縮短，對(duì)這一技術(shù)的掌握程度變成了衡量企業(yè)競爭能力的重要指標(biāo)之一。公司在過去使用的是傳統(tǒng)的二維CAD系統(tǒng)進(jìn)行自底向上“搭積木”式地裝配設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)過程是從沖模零件設(shè)計(jì)到?jīng)_?？傮w裝配設(shè)計(jì)，既不支持沖模從概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)，又不能支持零件設(shè)計(jì)過程中的信息傳遞，零部件之間沒有必要的內(nèi)在聯(lián)系和約束，其設(shè)計(jì)意圖、功能要求以及許多沖模的裝配信息都得不到必要的描述，設(shè)計(jì)效率極低。近幾年來公司為了滿足客戶的需求和自身快速發(fā)展的需要，提高自己的模具設(shè)計(jì)水平、縮短模具設(shè)計(jì)周期，改用三維軟件（如UG軟件）進(jìn)行自頂向下的全參數(shù)化設(shè)計(jì)。結(jié)合工藝性和制件的特點(diǎn)，在分析拉延模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以UG作為開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行三維修邊沖孔模CAD。隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，新車型更新?lián)Q代的速度不斷加快，傳統(tǒng)的覆蓋件模具設(shè)計(jì)制造方法已不能適應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)的要求。汽車覆蓋件模具作為汽車車身生產(chǎn)的重要工藝裝備，直接制約著汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和新車型的開發(fā)。覆蓋件模具因其設(shè)計(jì)制造難度大、周期長而常常成為制約汽車生產(chǎn)的主要因素。在UG平臺(tái)上提高模具設(shè)計(jì)的技術(shù)水平、縮短模具設(shè)計(jì)周期，適于汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 國內(nèi)外汽車覆蓋件模具發(fā)展現(xiàn)狀 從80年代初開始，美國、日本的一些大型的汽車制造企業(yè)開始著手建立自己的覆蓋件模具CAD/CAM軟件。美國通用汽車公司依托UGII平臺(tái)開發(fā)了Sheet Metal Design、Punch Press等鈑金和沖壓設(shè)計(jì)模塊。福特汽車公司在其車身設(shè)計(jì)的PDGS系統(tǒng)中開發(fā)了Stamping Engineering CAD/CAM模塊進(jìn)行覆蓋件產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)。日本豐田汽車公司于90年代初推出的汽車覆蓋件模具CAD/CAM系統(tǒng)Die face CAD軟件，它以人機(jī)交互的方式完成了工藝補(bǔ)充面、壓料面、拉延臺(tái)階、拉延筋等覆蓋件特有要素的造型，同時(shí)以幾何分析為手段，從凸模接觸區(qū)擴(kuò)展行為、截面線形狀變化，平均截面線長度變化率、局部伸長率等不同方面，對(duì)覆蓋件的成形性進(jìn)行評(píng)估，由此建立了“虛擬試模系統(tǒng)”。日本三菱汽車公司從80年代初期開始應(yīng)用模具CAD技術(shù)，該公司的模具CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CAM系統(tǒng)的集成，其功能包括沖壓方向的選擇、模具型面設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具圖的繪制等[1]。與國外發(fā)達(dá)國家汽車行業(yè)相比，國內(nèi)大多數(shù)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造在計(jì)算機(jī)CAD/CAM技術(shù)上的應(yīng)用還很不成熟，沒有形成設(shè)計(jì)制造一體化的有機(jī)聯(lián)系。雖然國內(nèi)現(xiàn)在也有許多廠商采用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，但是很多廠商為了縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，而把設(shè)計(jì)的一些細(xì)節(jié)留給后續(xù)工程，留給生產(chǎn)的鉗工進(jìn)行靈活處理。廠商認(rèn)為只要增加質(zhì)檢次數(shù)就可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。其實(shí)不然，這樣會(huì)增加產(chǎn)品的等待時(shí)間和增加了人力。加工過程中的靈活處理會(huì)產(chǎn)生后續(xù)的不可控的連鎖反應(yīng)；國內(nèi)許多企業(yè)也僅僅是在三維平臺(tái)上進(jìn)行手工造型，完成模具的設(shè)計(jì)過程。由于模具結(jié)構(gòu)的差異，即使對(duì)同一類型的模具設(shè)計(jì)，也需要設(shè)計(jì)人員按照同一流程完成設(shè)計(jì)過程，極大降低了設(shè)計(jì)效率。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進(jìn)水平低許多，模具生產(chǎn)周期要比國際先進(jìn)水平長許多。在國外的模具制造企業(yè)中，廣泛使用先進(jìn)的高精度、高速度、專業(yè)化加工裝備，如日本豐田汽車模具公司擁有構(gòu)造面加工數(shù)控銑床39臺(tái)套、型面加工高速五軸五面銑床15臺(tái)套、其它新型一體化專門加工設(shè)備6臺(tái)套。加工工藝方法包括等高線加工、最大長度順向走刀加工等。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)凹圓角清根、外凸圓角加工到位等，因而可以控制模具配合的等距間隙、最大可能的縮小型面誤差，實(shí)現(xiàn)面的精細(xì)加工。但是近幾年，我國汽車覆蓋件模具產(chǎn)品迅速提升，這不僅得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高，更得益于設(shè)備的精良化。高精度、高性能設(shè)備已成為先進(jìn)技術(shù)的載體和產(chǎn)品質(zhì)量的物質(zhì)保證之一。國內(nèi)的許多模具企業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)的加工裝備，硬件上與國際水平的差距正在快速縮小：上海的汽車模具企業(yè)，近年來通過大量購置先進(jìn)的五軸高速加工機(jī)床、大型龍門加工中心和五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控高速銑床、數(shù)控車或復(fù)合加工機(jī)床、先進(jìn)的大型測量和調(diào)試設(shè)備及多軸數(shù)控激光切割機(jī)等。一汽模具公司已經(jīng)擁有五軸高速數(shù)控銑床等大型高速加工設(shè)備；東風(fēng)汽車模具公司擁有高速數(shù)控銑床、五軸數(shù)控銑床、龍門數(shù)控雕刻機(jī)床、激光切割機(jī)床等各種先進(jìn)大型機(jī)床22臺(tái)套。浙江黃巖的模具制造企業(yè)，2005年擁有數(shù)控設(shè)備3809臺(tái)，數(shù)控化率達(dá)到了63％(1997年數(shù)控化率僅為13％)；其中數(shù)控加工中心917臺(tái)(1997年只有27臺(tái))。黃巖地區(qū)近幾年陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備幾乎都是先進(jìn)的設(shè)備，主要來自歐美和日本的專業(yè)、先進(jìn)的設(shè)備制造商。近兩年內(nèi)，國內(nèi)汽車模具企業(yè)龍門數(shù)控機(jī)床擁有量翻了不止一番，新增的龍門數(shù)控機(jī)床中，加工中心和高速銑床占了很大比重。目前，資產(chǎn)過億、擁有龍門加工中心10臺(tái)以上的大型汽車模具企業(yè)已經(jīng)達(dá)到10多家[2]。改革開放以來，特別是近幾年我國汽車工業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009年1至7月，％：，％：，％。汽車產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的地位越來越突出。汽車工業(yè)的發(fā)展也給汽車覆蓋件模具的發(fā)展帶來的巨大的潛力與空間。在汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家，汽車模具在整個(gè)模具產(chǎn)業(yè)中占有50％左右的份額。而在我國，僅有三分之一左右的模具產(chǎn)品服務(wù)于汽車制造業(yè)，因此，汽車模具市場有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而汽車覆蓋件模具是整個(gè)汽車模具的重要組成部分[3]。那么中國的汽車覆蓋件模具與世界先進(jìn)水平的差距有多遠(yuǎn)，差距在哪里？ 設(shè)計(jì)：與汽車工業(yè)比較發(fā)達(dá)的歐美國家在進(jìn)行汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)的過程相比，國內(nèi)主要的問題有三點(diǎn)，一是國內(nèi)三維CAD設(shè)計(jì)的使用率遠(yuǎn)低于國外，甚至還有企業(yè)采用傳統(tǒng)的手工繪圖和二維CAD設(shè)計(jì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和開發(fā)應(yīng)用水平低，效率不高；二是國外數(shù)據(jù)庫的功能比較完善，在設(shè)計(jì)的時(shí)候大量地采用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，這能提高效率減少設(shè)計(jì)時(shí)間；三是國內(nèi)外的設(shè)計(jì)理念比較先進(jìn)，國內(nèi)在設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外這也不是短期內(nèi)就能彌補(bǔ)的。沖壓工藝分析：在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，CAE技術(shù)應(yīng)用已成熟。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE軟件，可以模擬金屬變形過程、分析應(yīng)力應(yīng)變的分布及預(yù)測破裂、起皺和回彈等缺陷。因此，歐美和日本等發(fā)達(dá)國家在汽車覆蓋件模的沖壓工藝分析中多采用3DSOLID和CAE，試模成功率高達(dá)90％左右。而國內(nèi)的情況則與之相反。鑄件：用戶對(duì)鑄件的要求越來越高，鑄件的輕量化、薄壁化、強(qiáng)韌化已成為發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前，國內(nèi)汽車覆蓋件模具鑄件的生產(chǎn)多采用FMC鑄造毛坯，但是實(shí)型材料質(zhì)量比較差，模型加工、檢測手段比較落后，鑄件的余量多在816mm，余量大，而且生產(chǎn)出來的鑄件組織不夠細(xì)密，強(qiáng)度差。而在國外發(fā)達(dá)國家，雖然也是采用FMC鑄造毛坯，但是模型多采用高速數(shù)控銑加工，鑄件余量小，僅有6mm左右，在鑄造中多采用微機(jī)控制系統(tǒng)，鑄件組織細(xì)密。研修調(diào)試、檢測：由于研修技術(shù)、設(shè)備的落后，在汽車覆蓋件模的研修調(diào)試中，國內(nèi)多采用人工操作，且大量采用國產(chǎn)的、性能較差、精度低的研配設(shè)備，存在大量機(jī)外修，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝模量大，周期長，成本高。而在國外大量采用具有翻轉(zhuǎn)和數(shù)顯功能的研配壓力機(jī)或研配系統(tǒng)機(jī)床，研修工作量小，并且與CAE技術(shù)結(jié)合，可一次性沖調(diào)試完畢，大大縮短了調(diào)試周期。在汽車覆蓋件模的檢測上，近幾年，雖然也有部分模具企業(yè)引進(jìn)國外的三座標(biāo)測量機(jī)設(shè)備進(jìn)行測量，但是還沒有真正掌握其關(guān)鍵技術(shù)且僅限于對(duì)汽車覆蓋件模的特殊位置進(jìn)行自動(dòng)檢測，而更多模具企業(yè)采用通用測量手段，精度低，型面則采用立體依據(jù)測量。而國外的三坐標(biāo)測量技術(shù)已經(jīng)趨于成熟階段，多數(shù)企業(yè)大量采用三座標(biāo)測量機(jī)與CAD/CAM系統(tǒng)聯(lián)機(jī)的測量技術(shù)，對(duì)檢測數(shù)據(jù)與CAD/CAM數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行分析、計(jì)算且能讀出制造誤