【正文】 一個(gè)重要組成部分，對(duì)覆蓋件的拉延成形起著重要作用，在壓邊圈和凹模作用下，板料在拉深時(shí)既能合理流動(dòng)，又不能起皺和拉裂。此零件截面形狀起伏較大，不宜采用平壓料面，故選用兩線壓料面，再對(duì)壓料面進(jìn)行局部調(diào)整，得到如圖 26所示的壓料面。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 圖 27 工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì)和壓料面裁剪 （ 6）拉深筋設(shè)計(jì) 拉深筋通常設(shè)置在壓料面上，通過壓邊圈將成形板料壓合在壓料面上進(jìn)而對(duì)板料拉深產(chǎn)生阻力作用，進(jìn)而控制板料的塑性流動(dòng)方向和拉深時(shí)的進(jìn)料速度，增加變形阻力，防止諸如起皺、破裂、拉深不足等成形缺陷的產(chǎn)生，改善成形工藝，提高成形件質(zhì)量。 （ 2）網(wǎng)格劃分 利用 Dynaform軟件提供的網(wǎng)格劃分工具對(duì)板料、凸模、凹模、壓料圈進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖 210 工具自動(dòng)定位對(duì)話框 圖 211 工具自動(dòng)定位 （ 5）工序定義 工序定義的目的是方便用戶設(shè)置當(dāng)前模擬需要的工序個(gè)數(shù)、每一個(gè)工序所需的時(shí)間以及工具在每一個(gè)工序中的狀態(tài)等等。 應(yīng)用 eta/POST 進(jìn)行后處理，得到 成形極限圖（ Forming Limited DiagramFLD），如圖 215所示，凸緣部分有起皺缺陷，與凸模底部接觸的部分成形不足，因此需設(shè)置拉深筋。 圖 221 成形極限圖 圖 222 厚度變化圖 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 方案五： 單動(dòng)拉深成形，有拉深筋，壓邊力 300KN，矩形坯料：長(zhǎng) 1510mm，寬 550mm。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 第三章 工藝分析 工藝方案確定 汽車覆蓋件的形狀復(fù)雜，尺寸大，因此不能在一道工序中直接獲得，需要再多道工序才能完成，基本的沖壓工序有落料、拉深、修邊、沖孔、翻邊、整形等。 工序流程圖（ DL 圖）的設(shè)計(jì) DL 圖即模具設(shè)計(jì)時(shí)的工藝流程圖，可以明確表示出工序劃分及加工內(nèi)容、沖壓送料方向、工藝補(bǔ)充、修邊線翻邊線、修邊位置廢料刀布置、產(chǎn)品等。 修邊沖孔工序是將 沖孔工藝安排在修邊工序，修邊是外輪廓整形，沖孔是在內(nèi)部工作，一般不會(huì)互相影響，同時(shí)降低模具費(fèi)用，減少生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)效率，但是也提高了模具制作的難度。拉延模的結(jié)構(gòu)主要有三大件組成 :凸模、凹模、壓邊圈，此外還需要一些標(biāo)準(zhǔn)件，如導(dǎo)滑板、定位板組件、調(diào)整墊塊、安全螺釘?shù)冉M件。 表 41 S4400壓力機(jī)參數(shù) 壓床型號(hào) S4400 標(biāo)稱壓力 (KN) 4000 滑塊行程（ mm） 300 行程次數(shù)（次 /分） 12 最大裝模高度 (mm) 1270 裝模高度調(diào)節(jié)量（ mm） 250 工作臺(tái)墊板尺寸（左右 *前后 *厚度） 4700*2600*200 拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 拉延模下模 汽車覆蓋件單動(dòng)拉深模的凸模結(jié)構(gòu)與一般的拉深凸模結(jié)構(gòu)差不多，也是固定在模板上，模板再與上滑塊或工作臺(tái)聯(lián)結(jié)。 其中，自潤(rùn)導(dǎo)板主要起導(dǎo)向作用，材質(zhì)通常是 HT250+石墨；調(diào)整墊塊主要用來(lái)調(diào)整凸模及壓邊圈是否敦實(shí)，材質(zhì)通常是 45；安全螺栓合件主要是防止壓料圈在受力時(shí)抬得過高，材質(zhì)為 鉬鉻 鑄鐵。 圖 44 凹模 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 （ 4） 拉延模導(dǎo)向 導(dǎo)向零件是汽車覆蓋件沖壓模具的重要零件，對(duì)模具的精度、覆蓋件的精度、模具的壽命都有 很大影響。 Hmin——壓力機(jī)的最小裝模高度（ mm）； Hm——模具閉合高度（ mm） 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 30 考慮到上下模座的高度有： 12705≥Hm≥250+10，故模具的閉合高度滿足要求。水平修邊模的修邊凸（凹）模沿水平方向運(yùn)動(dòng)，凸（凹）模的水平方向運(yùn)動(dòng)可以通過斜楔機(jī)構(gòu)或通過在模具 上加裝水平方向的液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種修邊需采用斜楔機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作部分占用面積較大。上模鑲塊材料為 VMC nr12 ，熱處理為整體加熱淬火，硬度是 58～ 62HRC。 （ 2） 下廢料刀設(shè)計(jì) 廢料刀是在 UG里用 工具 → 汽車制造自動(dòng)化 → 沖模工程 → 修邊凹模命令生成的，操作界面如圖 410所示，修邊廢料是用圖 411所示的鑲塊式廢料刀切斷的，鑲塊式廢料刀是利用修邊凹模鑲塊的結(jié)合面作為一個(gè)廢料刀刃口，相應(yīng)地在修邊凸模鑲塊外面裝下廢料刀作為另一個(gè)廢料刃口組成鑲塊式廢料刀。 圖 415 上模座裝配圖 2）下模座設(shè)計(jì) 下模座主要內(nèi)容是修邊和沖孔廢料排出，如圖 416所示，注意問題有： 25度，滑板寬度要大于廢料最大尺寸，保證廢料順利滑出。 修邊沖孔模具工作原理 模具的工作過程如下 ，如圖 418所示 ： 圖 418 模具工作示意圖 （ 1） 當(dāng)沖床在上止點(diǎn)時(shí)將制件放入凹模，制件依靠周邊廢料刀及型面定位； （ 2） 機(jī)床上滑塊下行，壓件器首先將制件壓貼在凸模上，彈簧被壓縮； （ 3） 當(dāng)壓件器壓入凹模時(shí)，凸凹模刃口進(jìn)行修邊、沖孔； （ 4） 上模座與安放于下模座上的限位器接觸 時(shí)，機(jī)床滑塊正好到下止點(diǎn)，此時(shí)廢料被完全切斷并滑落到工作臺(tái)面上； （ 5） 滑塊回程，氣缸通過頂出器將制件從凸模中托起，取出制件，在滑塊到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)頂出器回位，完成整個(gè)修邊沖孔過程。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師欒貽國(guó)教授，本課題是在欒貽國(guó)教授的悉心指導(dǎo)下完成的，從選題到結(jié)題，傾注了老師的無(wú)數(shù)心血。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 41 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，回顧過去的一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)與生活，我感到很充實(shí)，也很感激。 Hmin——壓力機(jī)的最小裝模高度（ mm）； Hm——模具閉合高度（ mm） 考慮到上下模座的高度有： 12005≥Hm≥500+10，故模具的閉合高度滿足要求。并且在布置彈簧的同時(shí)把沖頭固定座放入，這樣才能合理的布置結(jié)構(gòu)。 圖 47 修邊凹模生成界面 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 34 圖 48 修邊凹模 2）修邊凸模 修邊凸模需要考慮沖裁間隙，根據(jù)表 43和料厚為 ，取單邊間隙為，最終得到修邊凸模如圖 49所示。 Q=Fq=3== （ 2）沖裁力 無(wú)剪切時(shí)的沖裁力 P= b?LT （ N） P為沖裁力（ N） 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 32 L為沖裁輪廓長(zhǎng)度（ mm） T為板厚（ mm） b? 為抗拉強(qiáng)度 2N/mm 已知：零件材料為 B170P1,抗拉強(qiáng)度為 350 2N/mm ，材料厚度 t= ，由 UG系統(tǒng)分析算得 L=， 故修邊沖裁力 :P= b?LT =350== （ 3）卸料力 PKF 卸卸 ? = P == （ 4）頂出力 PKF 頂頂 ? = P1 == （ 5）壓力機(jī)總壓力 總P = Q ＋ P ＋ 卸F ＋ 頂F =+++= （ 6）壓力機(jī)的選擇 根據(jù)沖裁力和模架的周界以及壓力 P= 總P ,根據(jù)已經(jīng)求得的壓力來(lái)選擇壓力機(jī)型號(hào)，查閱《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》， 初步確定壓力機(jī)型號(hào) 為： S4500 ]17[ ， 模具設(shè)計(jì)完成后將對(duì)壓力機(jī)型號(hào)進(jìn)行安裝尺寸校核。 根據(jù)修邊模運(yùn)動(dòng)方向，可將其分為三種模具： 垂直修邊模、水平修邊模和傾斜修邊模。 圖 45 裝配圖 經(jīng)測(cè)量，模具裝配后的閉合高度為 845mm，長(zhǎng)度為 2430mm，寬度為 1300mm，現(xiàn)在對(duì)壓力機(jī)的安裝尺寸進(jìn)行校核： 1） 模架閉合高度的校核 模架整體閉合高度 Hm=845mm； 壓力機(jī)的最大閉合高度為 1270mm； 封閉高度調(diào)節(jié)量為 250mm。拉深毛坯是通過凹模圓角逐步進(jìn)入凹模內(nèi)腔，直至拉深成凸模的形狀。 2）下模座設(shè)計(jì) 下模采用分體設(shè)計(jì)，節(jié)約材料成本，下模座采用鑄件結(jié)構(gòu)，凸模通過螺釘緊固在下模座上，除此之外，需要在下模座上完成凸模安裝面、托桿孔等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖42所示。通常根據(jù)生產(chǎn)量和模具使用壽命選擇，小批量生產(chǎn)時(shí)采用灰口鑄鐵 HT250 或 HT350；中批量生產(chǎn)時(shí)，采用球墨鑄鐵 QT5007 或 QT6003；大批量生產(chǎn)時(shí)，采用鎳鉻鑄鐵或者鉬鉻鑄鐵等合金鑄鐵。汽車覆蓋件拉深模的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)覆蓋件質(zhì)量要求和工藝要求的關(guān)鍵，可以說模具設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，是汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響到模具的制造成本、模具調(diào)試工作量的大小、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的長(zhǎng)短，甚至影響車身的開發(fā)能力。 拉深工序是覆蓋件沖壓的關(guān)鍵工序，覆蓋件的形狀大部分是在拉深工序完成的，所以，拉深模的設(shè)計(jì)也起到了最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的作用。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 21 方案三：拉延 → 修邊、沖孔 → 修邊、沖孔 → 修邊、沖孔、翻邊、整形 由方案一與方案二的分析可知圖 32中中間連接部分和異型孔都不能在一道工序里完全修邊沖孔，故采取部分修邊沖孔，故第二道工序?qū)_掉兩個(gè)小孔及部分異型孔，第三工序沖掉 32個(gè)小孔、部分異型孔、部分中間連接，第四道工序修邊沖孔剩余的異型孔、中間連接及兩 個(gè)小孔，翻邊和壓料體整形。 圖 227 成形極限圖 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 圖 228 厚度變化圖 綜上所述，方案六為最佳方案： 單動(dòng)拉深成形，有拉深筋 （ 整周的拉深筋 與 兩個(gè)間斷 的拉深筋） ，壓邊力 400KN，矩形坯料：長(zhǎng) 1510mm，寬 550mm。 拉深件起皺的原因之一是坯料進(jìn)料過快，故考慮加大坯料寬度至 590mm，增大進(jìn)料阻力。此課題的方案分析結(jié)果如下： 在汽車三角窗安裝板拉深成形過程中，出現(xiàn)的主要成形缺陷是拉裂和起皺，其中影響因素有拉延筋設(shè) 計(jì)、壓邊力大小、坯料大小、單動(dòng)或雙動(dòng)拉深成形。 表 21 B170P1材料參數(shù) 密度 /(kg第二種方法可以節(jié)省一套落料模具，成本低且效率高，故選此方法，初步確定坯料大小為長(zhǎng) 1510mm，寬 550mm。 4)要考慮對(duì)后工序的影響，要有利 于后工序的定位穩(wěn)定性，盡量能夠垂直修邊等。 5） 壓料面不能在某一方向產(chǎn)生很大的側(cè)向力。對(duì)一些表面件，為了保證其表面質(zhì)量，在選擇拉深方向時(shí)，對(duì)重要的部分要保證不產(chǎn)生拉深時(shí)出現(xiàn)的偏移線、顫動(dòng)線等表面缺陷。 2)為了防止網(wǎng)格中存在一些潛在的、影響影響模擬的缺陷，需要檢查網(wǎng)格質(zhì)量并且修補(bǔ)，例如重疊的面，法向不一致的單元等，必須保證所有單元的法向必須一致，否則將影響沖壓方向的調(diào)整 ]10[ 。 拉延過程數(shù)值模擬 板料成形有限元數(shù)值模擬技術(shù)是一個(gè)涉及計(jì)算科學(xué)、材料科學(xué)和有限元技術(shù)等領(lǐng)域的綜合技術(shù) ]6[ 。 此外，為了提高制造汽車覆蓋件的效率，降低其制造的周期，在進(jìn)行汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，并行工程的思想也是不容忽視的 ，即要考慮后續(xù)加工和將來(lái)設(shè)計(jì)時(shí)的需山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 要，也要對(duì)設(shè)計(jì)中涉及產(chǎn)品信息的部分盡量考慮標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化。 管理水平：在企業(yè)管理方面，信息化管理在國(guó)外已很普遍，而國(guó)內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)實(shí)施信息化管理 ]3[ 。由于 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， 所以 在實(shí)踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來(lái)，作為一個(gè)特殊的類別加以研究和分析 ]2[ 。目前， 沖壓成形過程的模擬作用的發(fā)揮越來(lái)越突出，模具三維設(shè)計(jì)地位得到鞏固，這都是 更經(jīng)濟(jì)、更迅速、更好的制造出理想的汽車覆蓋件 的有效措施及良好趨勢(shì)。Dynaform simulation。但是由于多方面的原因，仍有不少中小型企業(yè)還停留在手工設(shè)計(jì)模山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 具的階段，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和二維 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，并且在設(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(guó)外。從我國(guó)模具 工業(yè)的發(fā)展情況看，模具這一產(chǎn)品適合專業(yè)化、集團(tuán)化方向發(fā)展，模具企業(yè)在條件成熟時(shí)走聯(lián)合之路是必然的發(fā)展趨勢(shì)。一套汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與制造需要經(jīng)過產(chǎn)品成型工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)控程序編制、加工制造，實(shí)型鑄造，鑄件數(shù)控加工、鉗工裝配與調(diào)試等過程。模面設(shè)計(jì)一般由零件準(zhǔn)備、沖壓方向的確定、壓料面的生成、工藝補(bǔ)充面的生成等幾個(gè)主要步驟構(gòu)成。所以必須選擇合理的沖壓方向，才能使拉深成形過程順利實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品的沖壓方向調(diào)整如下圖 24所示，綠色表示沒有沖壓負(fù)角，山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 即不存在凸模接觸不到的 “死區(qū) ”，紅色表示存在沖壓負(fù)角。壓料面的形狀對(duì)控制周邊材料向模腔內(nèi)流動(dòng)，保證拉深深度、均勻性等有重要影響。 圖 26 壓料面設(shè)計(jì) （ 5）工藝補(bǔ)充面 零件與壓料面之間的過渡部分叫做工藝補(bǔ)充面。 在沒有拉深筋時(shí)，通過 Dynaform板料成形分析軟件分析得此件凸緣部分有起皺缺陷，與凸模底部接觸的部分成形剛度不足 （詳細(xì)結(jié)果見沖壓過程仿 真部分后處理方案一） ，因此需設(shè)置拉深筋，以調(diào)整板料流動(dòng)方向和流動(dòng)速度。所需注意的問題為： 1） 板料的網(wǎng)格需要適當(dāng)小，凸模、凹模、壓料圈的網(wǎng)格應(yīng)該適當(dāng)大， 以防求解時(shí)內(nèi)存不足。用戶可以單擊 設(shè)置主界面上 Process 標(biāo)簽進(jìn)入工序設(shè)置界面。