【正文】 此，要求沖模的導(dǎo)向必須能承受較大的側(cè)向力。 1）凸模設(shè)計 由于汽車覆蓋件的尺寸比較大，凸模的尺寸也比較大，故采用鑄造成型，且為中空式的殼 體結(jié)構(gòu)。 翻邊 整形工序一般在一套模具中成形。為保證沖壓件的質(zhì)量及各種要求，必須選擇合理的沖壓工藝 。 圖 215 成形極限圖 方案二： 雙動拉深成形，有拉深筋，壓邊力 300KN，矩形坯料：長 1510mm，寬 550mm。所需注意的問題為： 1） 板料的網(wǎng)格需要適當小，凸模、凹模、壓料圈的網(wǎng)格應(yīng)該適當大， 以防求解時內(nèi)存不足。 圖 26 壓料面設(shè)計 （ 5）工藝補充面 零件與壓料面之間的過渡部分叫做工藝補充面。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角。一套汽車覆蓋件模具的設(shè)計與制造需要經(jīng)過產(chǎn)品成型工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)控程序編制、加工制造，實型鑄造，鑄件數(shù)控加工、鉗工裝配與調(diào)試等過程。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)計方法和二維 CAD設(shè)計，導(dǎo)致設(shè)計的標準化和開發(fā)應(yīng)用水平低，效率不高，并且在設(shè)計的理論和實踐經(jīng) 驗的積累上遠遠落后于國外。目前， 沖壓成形過程的模擬作用的發(fā)揮越來越突出，模具三維設(shè)計地位得到鞏固，這都是 更經(jīng)濟、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。 管理水平：在企業(yè)管理方面，信息化管理在國外已很普遍，而國內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)實施信息化管理 ]3[ 。 拉延過程數(shù)值模擬 板料成形有限元數(shù)值模擬技術(shù)是一個涉及計算科學(xué)、材料科學(xué)和有限元技術(shù)等領(lǐng)域的綜合技術(shù) ]6[ 。對一些表面件，為了保證其表面質(zhì)量，在選擇拉深方向時，對重要的部分要保證不產(chǎn)生拉深時出現(xiàn)的偏移線、顫動線等表面缺陷。 4)要考慮對后工序的影響，要有利 于后工序的定位穩(wěn)定性，盡量能夠垂直修邊等。 表 21 B170P1材料參數(shù) 密度 /(kg 拉深件起皺的原因之一是坯料進料過快，故考慮加大坯料寬度至 590mm，增大進料阻力。 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)_掉兩個小孔及部分異型孔，第三工序沖掉 32個小孔、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 個小孔，翻邊和壓料體整形。汽車覆蓋件拉深模的設(shè)計是實現(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)準備周期的長短，甚至影響車身的開發(fā)能力。 2）下模座設(shè)計 下模采用分體設(shè)計，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，如圖42所示。 圖 45 裝配圖 經(jīng)測量，模具裝配后的閉合高度為 845mm，長度為 2430mm，寬度為 1300mm，現(xiàn)在對壓力機的安裝尺寸進行校核： 1） 模架閉合高度的校核 模架整體閉合高度 Hm=845mm； 壓力機的最大閉合高度為 1270mm； 封閉高度調(diào)節(jié)量為 250mm。 Q=Fq=3== （ 2）沖裁力 無剪切時的沖裁力 P= b?LT （ N） P為沖裁力（ N） 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 32 L為沖裁輪廓長度（ mm） T為板厚（ mm） b? 為抗拉強度 2N/mm 已知：零件材料為 B170P1,抗拉強度為 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）壓力機總壓力 總P = Q ＋ P ＋ 卸F ＋ 頂F =+++= （ 6）壓力機的選擇 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)求得的壓力來選擇壓力機型號，查閱《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》， 初步確定壓力機型號 為： S4500 ]17[ ， 模具設(shè)計完成后將對壓力機型號進行安裝尺寸校核。并且在布置彈簧的同時把沖頭固定座放入，這樣才能合理的布置結(jié)構(gòu)。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 41 致謝 畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，回顧過去的一個學(xué)期的學(xué)習(xí)與生活，我感到很充實，也很感激。 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） 當沖床在上止點時將制件放入凹模，制件依靠周邊廢料刀及型面定位； （ 2） 機床上滑塊下行，壓件器首先將制件壓貼在凸模上，彈簧被壓縮； （ 3） 當壓件器壓入凹模時，凸凹模刃口進行修邊、沖孔； （ 4） 上模座與安放于下模座上的限位器接觸 時，機床滑塊正好到下止點，此時廢料被完全切斷并滑落到工作臺面上； （ 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，在滑塊到達上止點時頂出器回位，完成整個修邊沖孔過程。 （ 2） 下廢料刀設(shè)計 廢料刀是在 UG里用 工具 → 汽車制造自動化 → 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廢料刃口組成鑲塊式廢料刀。水平修邊模的修邊凸（凹）模沿水平方向運動，凸（凹）模的水平方向運動可以通過斜楔機構(gòu)或通過在模具 上加裝水平方向的液壓缸來實現(xiàn)，這種修邊需采用斜楔機構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作部分占用面積較大。 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，對模具的精度、覆蓋件的精度、模具的壽命都有 很大影響。 表 41 S4400壓力機參數(shù) 壓床型號 S4400 標稱壓力 (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 工作臺墊板尺寸（左右 *前后 *厚度） 4700*2600*200 拉延模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1） 拉延模下模 汽車覆蓋件單動拉深模的凸模結(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聯(lián)結(jié)。 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，一般不會互相影響，同時降低模具費用，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。 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。 應(yīng)用 eta/POST 進行后處理，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。 （ 2）網(wǎng)格劃分 利用 Dynaform軟件提供的網(wǎng)格劃分工具對板料、凸模、凹模、壓料圈進行網(wǎng)格劃分。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，再對壓料面進行局部調(diào)整，得到如圖 26所示的壓料面。 1111 （ 2）沖壓方向調(diào)整 汽車覆蓋件拉深成形時，所選擇的拉深沖壓方向既要保證最大變形區(qū)材料的變形量不超過材料的極限變形程度，避免材料被拉裂，又要保證最小變形區(qū)材料不發(fā)生彈性畸變，避免出現(xiàn)回彈、起皺等缺陷。 選題意義 汽車覆蓋件較一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成型困難，所以汽車覆蓋件模具有別與傳統(tǒng)的沖壓模具，在沖 壓領(lǐng)域占重要的地位。我國汽車覆蓋件的設(shè)計水平、制造水平、標準化程度、管理水平現(xiàn)狀分別為： 設(shè)計水平：國內(nèi)一批大、中型汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)引進了一定數(shù)量的CAD（ Computer Aided Design） 系統(tǒng)，并配置了一些設(shè)計、分析的專用軟件，取得了一定的經(jīng)濟效益。 本文在介紹目前國內(nèi)外汽車覆蓋件及其沖壓模具設(shè)計制造以及計算機仿真模擬技術(shù)在覆蓋件生產(chǎn)過程中的應(yīng)用的基本情況的基礎(chǔ)上，詳細介紹了汽車三角窗安裝板成形的特點，利用 Dynaform模擬軟件對該安裝板的成形過程進行建模和模擬，隨后分析了成形過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷，改 善了成形條件，獲得了合理的工藝參數(shù)，并確定了模具設(shè)計的工序，設(shè)計了所給定的汽車三角窗安裝板的模具結(jié)構(gòu)，然后利用 UG繪制了三角窗安裝板的成形模具，使得三角窗安裝板成形更經(jīng)濟，更快，更好的服務(wù)于社會。 我國汽車模具工業(yè)在大而不強的背景下，要趕超歐美等發(fā)達國家，還有很長的路要走，任重而道遠。板料數(shù)值模擬技術(shù)逐漸走向成熟，已形成了商品化的 CAE軟件，得到了許多工業(yè)部門的重視和應(yīng)用 ]7[ ，本課題采用 Dynaform板料成形專用軟件進行研究分析。 （ 3）填補內(nèi)部孔洞 如果零件上含有內(nèi)孔，應(yīng)該將其填充，使其成為合理的拉深件， 保證拉深結(jié)果的準確性，如下圖 25所示。 此零件的工藝補充面如圖 27所示。m3) 楊氏模量 / GPa 柏松比 屈服應(yīng)力 / MPa 強度系數(shù) / MPa 硬化指數(shù) 109 207000 (4）自動定位 在所有工具定義好之后，需要 定位好各個工具在開模時的相對位置，否則就可能得不到正確的模擬結(jié)果，此設(shè)置采用對工具進行自動定位，自動定位選擇的定位基準是在沖壓工程當中始終靜止的工具，圖 210為工具自定位對話框，圖 211為凸凹模定位后的相對位置，注意需要根據(jù)實際情況正確放置坯料，必要時需要旋轉(zhuǎn)坯料單元，保證模擬的參考價值。通過后處理得到成形極限圖（ FLD），如圖 221 所示，厚度變化圖如圖222所示，可知起皺和拉裂缺陷沒得到改善，故此方案失敗。 綜上所述，方案三為最佳方案，具體見 工序流程圖（ Die Layout drawingDL圖 ） 。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 根據(jù)使用的沖壓設(shè)備不同，汽車覆蓋件拉延?？梢苑譃閱蝿訅毫C上用的拉延模和雙動壓力機上用的拉延模兩大類，兩者工作方式不同，模具 安裝的方法不同。 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 27 圖 42 下模正二測視圖 下模座材料為 HT300，其性能：鑄鐵是含碳量大于 ％并含有較多硅、錳、磷、硫等元素的多元鐵基合金，組織是由基體和石墨組成的，具有力學(xué)性能低、耐磨性能好、鑄造性能好、 切削性能好等性能 ， 下模座熱處理為人工時效。 壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求，即 Hmax5mm≥Hm≥Hmin+10mm 式中 : Hmax——壓力機的最大裝模高度（ mm） 。 表 42 S4500壓力機參數(shù) 壓床型號 S4500 標稱壓力 (KN) 5000 滑塊行程（ mm） 300 行程次數(shù)（次 /分） 12 最大裝模高度 (mm) 1200 裝模高度調(diào)節(jié)量（ mm） 500 工作臺墊板尺寸（左右 *前后 *厚度） 4700*2800*690 修邊沖孔模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1） 修邊凸凹模設(shè)計 1）修邊凹模 綜合考慮模具結(jié)構(gòu)和成本，修邊凹模采用鑲塊結(jié)構(gòu)，這不但可節(jié)約貴重的工具鋼，山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 33 使模具易損部位更換方便，且能解決無法鍛造大鋼料、熱處理變形等問題，并便于采用成形磨削，使制造簡單化。根據(jù)卸料力選取彈簧種類及個數(shù)，由 ，此制件選取內(nèi)徑 26mm，外徑 49mm 的重型扁鋼絲壓縮彈簧，其最大負荷值為 ，故彈簧個數(shù)為 10個，如圖 415所示。很高興能有這樣一次機會，可以將自己四年所學(xué)的知識運用到實踐中去，這不僅讓我學(xué)到了知識，提高了解決問題的能力，也讓我學(xué)會了耐心思考、認真做事。 2） S4400壓力機工作臺的長度和寬度為 4700mm和 2800mm，分別大于模具的長度和寬度，故符合要求。 表 43 沖裁間隙 圖 49 修邊凸模 山東大學(xué)本科畢業(yè)論文 35 注意問題： ，用于壓件，同時凸模型面還有定位作用，一般情況下要設(shè)有符形筋，由于此制件在第二工序中的沖孔較大，故完全符形； M16或 M20的螺釘固定 ,在下模座和鑲塊之間加暗鍵定位。 垂直修邊模的修邊凸（凹）模沿垂直方向做上下運動，模具結(jié)構(gòu)簡單、廢料