【正文】 M系統(tǒng)進行生產(chǎn)，但是很多廠商為了縮短設計時間，而把設計的一些細節(jié)留給后續(xù)工程，留給生產(chǎn)的鉗工進行靈活處理。福特汽車公司在其車身設計的PDGS系統(tǒng)中開發(fā)了Stamping Engineering CAD/CAM模塊進行覆蓋件產(chǎn)品的工藝設計。覆蓋件模具因其設計制造難度大、周期長而常常成為制約汽車生產(chǎn)的主要因素。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，提高自己的模具設計水平、縮短模具設計周期，改用三維軟件（如UG軟件）進行自頂向下的全參數(shù)化設計。源于生產(chǎn)實際，不同于一般的理論性設計，對我們學習模具設計的學生來說，這樣的應用型課題不但是對理論知識的鞏固、提高，更是一種對于大型模具設計經(jīng)驗的積累，為日后的工作提供寶貴的財富。零件屬于冷軋鋼，材料參數(shù)為：材料牌號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=，應力應變關系為σ=[（+ε）]。轎車后圍板加強橫梁拉延模設計畢業(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 關鍵理論及技術 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 結論 35致 謝 36參 考 文 獻 371 緒論 課題來源，目的及意義 本次畢業(yè)設計的題目是“轎車后圍板加強橫梁拉延模設計”，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橫梁。該零件產(chǎn)品圖如圖11所示。先鋒模具股份有限公司是國內(nèi)最大的汽車模具設計與制造企業(yè)之一，它為國內(nèi)外許多知名汽車廠家設計制造模具。結合工藝性和制件的特點，在分析拉延模結構設計特點的基礎上，以UG作為開發(fā)平臺進行三維修邊沖孔模CAD。在UG平臺上提高模具設計的技術水平、縮短模具設計周期，適于汽車覆蓋件模具結構設計。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，它以人機交互的方式完成了工藝補充面、壓料面、拉延臺階、拉延筋等覆蓋件特有要素的造型，同時以幾何分析為手段，從凸模接觸區(qū)擴展行為、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，對覆蓋件的成形性進行評估，由此建立了“虛擬試模系統(tǒng)”。廠商認為只要增加質(zhì)檢次數(shù)就可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。我國沖壓模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，模具生產(chǎn)周期要比國際先進水平長許多。但是近幾年，我國汽車覆蓋件模具產(chǎn)品迅速提升，這不僅得益于計算機技術的提高，更得益于設備的精良化。浙江黃巖的模具制造企業(yè)，2005年擁有數(shù)控設備3809臺，數(shù)控化率達到了63％(1997年數(shù)控化率僅為13％)；其中數(shù)控加工中心917臺(1997年只有27臺)。改革開放以來，特別是近幾年我國汽車工業(yè)發(fā)展勢頭強勁。在汽車制造業(yè)發(fā)達的國家，汽車模具在整個模具產(chǎn)業(yè)中占有50％左右的份額。在沖模設計中應用CAE軟件，可以模擬金屬變形過程、分析應力應變的分布及預測破裂、起皺和回彈等缺陷。當前，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密，強度差。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)引進國外的三座標測量機設備進行測量，但是還沒有真正掌握其關鍵技術且僅限于對汽車覆蓋件模的特殊位置進行自動檢測，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。與此相比，國外的汽車車身模具標準件供貨渠道通暢，商品化程度高、品種齊全且出口到世界各國?？傊覈x模具強國的距離還很遠，模具又品種繁多，趕超世界先進水平也不可能齊頭并進。車身覆蓋件要求表面平滑、按線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，此外還要求具有足夠的剛性和尺寸穩(wěn)定性。 拉伸件在拉伸過程中起皺和開裂的原因很多，主要原因有以下幾個方面[4]： (1) 拉伸模設計工藝性是否合理； (2) 模具加工質(zhì)量(表面精度、硬度等)引起的問題； (3) 壓力機精度(滑塊平行度等)；(4) 板料質(zhì)量(厚度超差)。沖壓方向的確定：零件的沖壓方向是確定拉伸工藝首先要遇到的問題，它不但決定能否拉伸出滿意的拉伸件，而且還影響到工藝補充部分的多少和壓料面的形狀。接觸面越大，接觸面與水平面的夾角越?。髟讲灰装l(fā)生局部應力過載而使零件產(chǎn)生破裂。合理增加工藝補充圈分：為了實現(xiàn)拉伸，往往要在制件的基礎上增加工藝補充部分，從而達到滿意的拉伸效果。如果在設計拉伸件時，經(jīng)過仔細分析，已考慮到某一部分(形狀變化急劇的部分)在拉伸時有多余的金屬，材料易流動，可能會產(chǎn)生起皺，那么工藝人員就要有意在這部分的工藝補充上加凹槽或凸筋等，使多余的金屬在拉伸過程中流到凹?；蛲菇钪?，充分吸收多余的材料，使拉伸不易起皺。在確定壓料面時要盡量降低拉伸深度，使形面乎綏，還一定要保證壓料面展開長度比凸模展開長度短，材料才能產(chǎn)生拉伸。增加工藝切口或沖工藝孔：覆蓋件在拉伸過程中，拉伸較深的或有窗口反拉伸成形的零件易拉裂，可用增加工藝切口或工藝孔的方法來解決。 汽車覆蓋件模具結構基本組成汽車覆蓋件模具有很多種，但就其所實現(xiàn)的功能而言一般可分為成形模、刀口模和成形刀口復合模。因此我們將覆蓋件模具的結構分為兩大部分：工作部分和非工作部分（通用部分）。覆蓋件模具雖然只是一種工具，但它自身的特點決定了覆蓋件模具結構設計是一種產(chǎn)品性很強的設計，它要求設計者除了保證其應有功能的實現(xiàn)外，還要充分考慮人機工程學，設計出操作舒適、安全的覆蓋件模具。汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的更新?lián)Q代主要取決于車身的開發(fā)周期。同時，在車型設計整個周期中，模具設計和制造約占2/3的時間，成為制約新車型快速上市的關鍵因素。基于UG的模具設計與制造技術便由此而來[7]。該軟件的實體建模模塊將基于約束的特征建模和實現(xiàn)幾何建模方法無縫結合起來，提供了強有力的“復合建?！惫ぞ?，使用戶可以充分利用傳統(tǒng)的實體、面、線框造型優(yōu)勢進行建模。它實現(xiàn)了設計優(yōu)化技術與基于產(chǎn)品和過程的組合，顯著地改進了如汽車、航空、機械等工業(yè)的生產(chǎn)率。而建立覆蓋件模具標準件庫，將模具設計人員從大量重復標準件和典型模具結構的設計中解放出來，設計人員就可以把精力集中到新產(chǎn)品的創(chuàng)新設計上，或者在原有典型模具實例的基礎上進行修改演變，從而節(jié)省寶貴的時間，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高效率。所以，汽車覆蓋件沖壓成形是一個幾何非線性和復雜工藝條件的大變形力學問題。首先用成組技術對汽車覆蓋件進行分類，例如可分成車門類、發(fā)動機蓋類等，然后分別創(chuàng)建各類覆蓋件典型結構拉延模的參數(shù)化數(shù)模。三、創(chuàng)建參數(shù)化的覆蓋件拉延模創(chuàng)建參數(shù)化的拉延模之前，應對該模具進行深入的分析，搞清該拉延模由哪幾個零部件組成，它們之間的相互關系如何。這種變化與模具的總體尺寸關系不大，模具的總體尺寸可通過修改特征表達式的值來改變，使之達到設計的要求。在此，主要考慮凸模、凹模以及壓邊圈的型面隨覆蓋件(包含增加的工藝補充面)的變化而改變的參數(shù)化，即當修改或更換覆蓋件時，其模具的型面能相應地變化。圖14 參數(shù)化凸模四、UG裝配的創(chuàng)建UG中的裝配模塊能夠快速組合零部件成為裝配體，還可以參照其他部件進行部件關聯(lián)設計。自頂向下的裝配如圖15所示。這里所介紹的汽車覆蓋件拉延模的裝配采用混合方式，其一般步驟是先調(diào)人覆蓋件數(shù)模，然后再依次調(diào)人凸模、凹模、壓邊圈，在調(diào)人這些零部件時，應注意POSITIONING項設為ABSOLUTE，這樣UG在裝配時會自動地將凸模、凹模、壓邊圈與覆蓋件裝配到一起。 課題內(nèi)容 (1) 學習與掌握沖壓工藝和結構設計的理論知識；(2) 學習與掌握UG的基本操作；(3) 汽車沖壓件工藝仿真和結構設計?；诹慵湍＞叩膸缀涡螤?，進行成形性能分析，并綜合考慮了材料特性，摩擦，壓邊力，壓料塊，拉延筋，曲面壓料面和位移約束，實現(xiàn)了與UG NX的無縫集成，僅需要UG NX的基本造型應用模塊就能實現(xiàn)快速的減薄，增厚，成形極限圖，應變和應力的評估。網(wǎng)格設置如圖22，網(wǎng)格剖分結果如圖23。圖26 絕對厚度圖查看成形極限圖（簡稱FLD圖），如圖27所示。當然這只是最初的設計，還需要對其進行成形分析，不斷修改尺寸，使材料達到最好的成形工藝性。 初始數(shù)模該零件的初始數(shù)模如圖29所示，該零件的主要成形工序為拉延。圖211 定義板料輪廓線示意圖圖212 板料網(wǎng)格剖分圖 定義工序該零件采用拉延工藝，壓機類型為單動，無工藝切口，拉延成形過程中凹模、沖頭、工具定義如圖213所示。圖215 單動拉延工序裝配圖 后處理點擊計算按鈕，計算完成后自動彈出后處理界面，初始顯示的是絕對厚度，如圖216所示。該方案的模擬結果與實際情況相吻合并符合實際生產(chǎn)要求。其特點是結構較簡單，模具安裝較方便。雙動拉延模典型結構如圖32所示。當修邊線在壓料面上時，壓邊圈與下模墊塊間保證0間隙，此時壓邊圈與下模座墩死；(8) 機床氣墊應受力均勻，當氣墊