【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。同過對(duì)汽車背門外板進(jìn)行3D建模處理，了解到了很多關(guān)于CATIA軟件的功能，并且對(duì)汽車車身有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)背門的結(jié)構(gòu)有了清楚的了解，對(duì)背門各部件的功能和作用以及連接方式有了新的認(rèn)識(shí)。而通過軟件的使用使得自己了解了更多的軟件應(yīng)用知識(shí)，熟練了軟件中的基本功能，并且進(jìn)一步學(xué)習(xí)了其它繪圖軟件的下關(guān)功能的使用。章4章 沖壓工藝制定 第4章 沖壓工藝制定汽車車身外形是由許多輪廓尺寸較大且具有空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成，因此對(duì)覆蓋件的尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求。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[17]。車身表面質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件拉伸的結(jié)果，而拉伸模是拉出合格覆蓋件的關(guān)鍵。由于影響拉伸件質(zhì)量的因索主要是起皺、開裂、拉毛和回彈，所以從編制沖壓工藝到模具設(shè)計(jì)都必須認(rèn)真考慮。模具制造完畢，在拉伸模調(diào)試過程中，還必須對(duì)拉伸件的起皺和開裂現(xiàn)象進(jìn)行仔細(xì)分析與研究，并采取相應(yīng)的措施。 汽車覆蓋件拉深成型原則汽車背門外板是整體式的大面積沖壓覆蓋件，其表面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成型工序較多，在進(jìn)行工藝加工的時(shí)候容易產(chǎn)生斷裂、褶皺等缺陷，所以在進(jìn)行背門外板的拉深工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的設(shè)計(jì)原則：(1) 盡可能用一道拉深工序成形出覆蓋件形狀。因?yàn)槎卫罱?jīng)常會(huì)發(fā)生拉深不完整的情況，造成覆蓋件表面質(zhì)量惡化。(2)覆蓋件的拉深深度應(yīng)盡可能平緩均勻，使各處的變形程度趨于一致。在多道工序成形時(shí)，預(yù)先要很好的考慮前后各工序間的相互協(xié)調(diào)，并保證使各個(gè)工序的成形條件達(dá)到良好狀態(tài)。（3）拉深表面較為平坦的覆蓋件時(shí)，其主變形方式應(yīng)為脹形變形。適當(dāng)?shù)卦O(shè)置拉深筋、拉深檻和設(shè)計(jì)合適的壓料面，以調(diào)整各個(gè)部位的材料變形流動(dòng)狀況，達(dá)到良好的效果。(4)覆蓋件主要結(jié)構(gòu)面上往往有急劇的凸凹折曲和較深的鼓包等局部形狀，在形狀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能合理拉深成形條件的要求。在制定拉深工藝時(shí)，可以通過加大過渡區(qū)域和過渡圓角、預(yù)加工藝切口等辦法，改善材料的流動(dòng)和補(bǔ)充條件。(5)覆蓋件的焊接面不允許存在皺折、回彈等質(zhì)量問題，對(duì)不規(guī)則的形狀只能考慮拉深出焊接面。(6)覆蓋件上的孔一般應(yīng)在零件拉深成形后沖出，以預(yù)防預(yù)先沖制的孔在拉深過程發(fā)生變形，如孔位于零件上不變形或變形極小的部位時(shí)，也可在零件拉深前制出。(7)覆蓋件拉深的壓料圈形狀設(shè)計(jì)，應(yīng)使材料不發(fā)生皺折、翹曲等質(zhì)量問題為原則，保證壓料面材料變形流動(dòng)順利。同時(shí)，壓料面的形狀還應(yīng)保證坯料定位的穩(wěn)定性、可靠性和送料、取件的方便性、安全性。(8)覆蓋件在拉深工序之后，一般為翻邊、修邊等工序，在進(jìn)行拉深工序的坯料形狀尺寸和拉深工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮為后續(xù)翻邊、修邊等工序提供良好的工藝條件，包括變形條件、模型結(jié)構(gòu)、零件定位、送料、取件等。(9)坯料的送進(jìn)和拉深件的取出裝置應(yīng)安全、方便，有利于覆蓋件的自動(dòng)化、流水線生產(chǎn)。當(dāng)拉深模具的內(nèi)表面與坯料發(fā)生干涉時(shí)，有必要在模具內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向裝置。 汽車表面覆蓋件拉深特點(diǎn)拉深工序是制造覆蓋件的關(guān)鍵工序，它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)效率和制造成本。覆蓋件拉深具有一下特點(diǎn):(1)無論覆蓋件分塊有多大，形狀有多復(fù)雜，盡可能在一次拉深中成形出全部空間曲面形狀及曲面上的棱線、筋條和凸臺(tái)。否則很難保證覆蓋件幾何形狀的一致性和表面光滑。(2)覆蓋件形狀復(fù)雜，深度不勻，且又不對(duì)稱，壓料面積小，因而需要采用拉深筋來加大進(jìn)料助力；或利用拉深筋的合理布置，改善毛坯在壓料圈下的流動(dòng)條件，使各個(gè)區(qū)段金屬流動(dòng)趨于均勻，才能有效的防止起皺和拉裂。(3)覆蓋件的拉深不僅要求一定的拉深力，還要求在拉深過程中具有足夠的、穩(wěn)定的壓料力。由于覆蓋件往往輪廓尺寸大，普通帶氣墊的單動(dòng)壓力機(jī)不能滿足其對(duì)壓料力的要求。因此，在大量生產(chǎn)中，覆蓋件的拉深均在雙動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行。(4)覆蓋件的拉深要求材料的塑性好，表面質(zhì)量高和尺寸精度高。%~%的低碳鋼具有延伸率高（），屈強(qiáng)比?。ǎ?，能滿足復(fù)雜的、拉深變形程度很大的覆蓋件的拉深工藝要求。(5)覆蓋件拉深時(shí)，為減少板料與凹模和壓料圈的摩擦，降低材料內(nèi)應(yīng)力以避免破裂和表面拉毛的現(xiàn)象，常需要在壓料面上涂抹特質(zhì)的潤(rùn)滑劑，它能夠很好地附著在鋼板表面上，并形成一層均勻的、具有相當(dāng)程度、足以承受相當(dāng)大的壓力的潤(rùn)滑膜，并要求潤(rùn)滑劑在拉深后對(duì)鋼板不產(chǎn)生腐蝕，并易于清洗。由于背門外板為大面積的覆蓋拉深件，而且形狀復(fù)雜，汽牌部位拉伸深度較深，容易產(chǎn)生褶皺、拉裂等工藝缺陷，所以在拉深是采用在車窗部位和車牌拉伸位置設(shè)置工藝孔和工藝切口，保證拉伸時(shí)候板件完整性[1]。 背門拉深工藝圖41所示為微型車背門外板，其材料為St14。從圖可以看出，該零件形狀復(fù)雜，高差較大，局部成形較多，板料的變形不是單純的拉延成形，而是存在一定程度的脹形變形，是典型的汽車覆蓋件。圖41 背門外板沖壓圖圖41中的A和B處，由于車牌坑部分進(jìn)行內(nèi)工藝補(bǔ)充后，形成了零件的反成形形狀，這部分形狀的成形一般不能靠外部材料進(jìn)行補(bǔ)充，只能靠該部分板料的脹形成形來實(shí)現(xiàn)，脹形成形深度較深，A和B處大約有50mm左右，且轉(zhuǎn)角部R較小，因此在拉延成形過程中很容易出現(xiàn)破裂。并且車窗兩側(cè)部分拉伸機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，所以在進(jìn)行拉伸加工過程中應(yīng)該在車窗玻璃位置加工工藝切口，是容易破裂的區(qū)域從變形區(qū)域內(nèi)部得到材料的補(bǔ)充。其切口的位置應(yīng)該靠近容易破裂的區(qū)域，并且切口應(yīng)位于修邊線以外，并且不能影響覆蓋件的整體結(jié)構(gòu)和形狀。并在拉伸加工時(shí)應(yīng)該沿其加工情況進(jìn)行一次或多次拉伸從而保證加工件不會(huì)因此出現(xiàn)褶皺，破裂等缺陷，保證拉伸后工件的完整性。在拉伸結(jié)構(gòu)位置應(yīng)該設(shè)置壓邊圈，保證拉伸工件結(jié)構(gòu)和形狀的完整。綜上所述，后門外板是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的拉伸板件，其沖壓拉伸工序復(fù)雜，并且容易產(chǎn)生形變，褶皺，破裂等工藝缺陷。為了避免上述缺陷的產(chǎn)生應(yīng)該在沖壓過程中設(shè)置壓邊圈，并且加工一定數(shù)量的工藝切口和工藝孔補(bǔ)充拉深時(shí)板料的不足。 工藝方案制定 沖壓工藝產(chǎn)品沖壓成形工藝的確定過程，就是分析和預(yù)測(cè)板料在變形過程中可能產(chǎn)生的缺陷，并采取一定的措施，以消除和防止沖壓缺陷，同時(shí)考慮制造能力、沖壓設(shè)備、投資成本等因素。根據(jù)本零件的工藝性和本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，背門外板的工藝過程如下：下料；拉深；脹型沖孔；切邊修邊沖孔；整形翻邊；修邊整形沖孔。拉深工序是覆蓋件沖壓成形的關(guān)鍵工序，覆蓋件的大部分形狀是在此工序形成的，拉延成形的好壞將直接影響覆蓋件質(zhì)量。該工序一方面將成形出零件的大部分形狀，同時(shí)在拉深過程中還將對(duì)坯料進(jìn)行切角，減少落料模具，降低成本。拉深件在拉深過程中，其凸緣部分由于切向壓應(yīng)力過大，造成材料失穩(wěn)，使得拉深件沿凸緣切向形成高低不平的皺紋，這種現(xiàn)象稱為起皺。拉深件的起皺直接影響其表面質(zhì)量及尺寸精度，起皺嚴(yán)重時(shí)，還將引起板料在拉深過程中難于通過凸模和凹模之間的間隙，增大拉深變形力，甚至拉裂。在生產(chǎn)中主要從改變沖壓件拉深變形時(shí)的變形方式，以及受力特點(diǎn)出發(fā)，采用有效措施來防止起皺，具體措施如下：(1)采用壓料裝置。(2)采用反拉深。(3)采用拉深筋。(4)采用軟模拉深。(5)采用錐形凹模。背門外板屬于大面積覆蓋件且要求表面平整，所以采用壓料裝置和拉深筋來保證去表面質(zhì)量。從而減少在拉深和沖壓過程中出現(xiàn)的斷裂、褶皺等工藝缺陷。提高產(chǎn)品的合格率，降低產(chǎn)品的成本。拉裂是拉深工藝中出現(xiàn)的主要問題之一，當(dāng)筒壁處所受拉應(yīng)力超過了材料的強(qiáng)度極限時(shí)，工件就會(huì)拉裂，裂口一般出現(xiàn)在凸模圓角稍上一點(diǎn)筒壁處。為了防止工件嚴(yán)重變薄和拉裂，在擬定拉深工藝、設(shè)計(jì)模具及進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，采取有效措施防止拉裂，具體措施如下：(1)合理選用材料。(2)正確確定凸凹模圓角半徑。(3)合理選取拉深系數(shù)。(4)正確進(jìn)行潤(rùn)滑。結(jié)合零件的工藝性，在拉深工序中對(duì)零件的某些部分作如下處理：在零件的A和B處可采取以下方式來消除破裂：第一方案，增大A和B處的相應(yīng)模具圓角，以減小材料流動(dòng)阻力，后工序再對(duì)相應(yīng)部分作整形。第二方案，利用在窗框的適當(dāng)部位沖切工藝切口的方法，使容易破裂的區(qū)域從相鄰區(qū)域里得到材料補(bǔ)充，從而改善該區(qū)域的變形情況，避免破裂的產(chǎn)生。拉深工序工藝的制定包括拉深方向的選擇、工藝補(bǔ)充和壓料面的設(shè)計(jì)等。選擇合理的拉深方向應(yīng)考慮以下原則：(1)保證凸模能夠進(jìn)入凹模，需拉深的部位一次成形。 (2)凸模與毛料接觸面積要大，接觸部位對(duì)稱于中心線。(3)保證凸模有良好的接觸狀態(tài)。(4)使各部位拉深深度均勻。(5)同時(shí)要考慮后工序內(nèi)容和模具結(jié)構(gòu)。綜上所述，結(jié)合車門內(nèi)板本身特點(diǎn)，拉深工序的沖壓方向如圖41所示。合理的壓料面形狀應(yīng)遵循以下幾個(gè)主要設(shè)計(jì)原則：(1)壓料面應(yīng)為平面、單曲面或曲率很小的雙曲面，不允許有局部的起伏或折棱，當(dāng)毛坯被壓緊時(shí)，不產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象，而且要求塑流阻力小，像凹模內(nèi)流動(dòng)順利。(2)在拉延過程中壓料面任一斷面的展開長(zhǎng)度要小于拉延件內(nèi)部相應(yīng)斷面的長(zhǎng)度。(3)壓料面應(yīng)使成形深度小且各部分深度接近一致。結(jié)合本零件的特點(diǎn)，壓料面沿零件四周的變化趨勢(shì)順延成曲面。　　在進(jìn)行工藝補(bǔ)充時(shí)，應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)原則：(1)盡量簡(jiǎn)化拉延件結(jié)構(gòu)形狀。(2)工藝補(bǔ)充部分盡量小，以提高材料利用率，降低成本。(3)對(duì)后工序有利原則，如定位、修邊等。由于后工序全部有沖孔動(dòng)作，出于模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的目的考慮，窗框型面部分采用向下整形，并保證合適的切邊角度。其余部分順著產(chǎn)品延伸出來。工藝切口的大小和形狀要視其所處的區(qū)域情況和其向外補(bǔ)充材料的要求而定。由于脹形時(shí)板料處于雙向拉應(yīng)力狀態(tài)，板料不會(huì)產(chǎn)生壓縮失穩(wěn)，主要是防止拉伸破裂。脹形是否超過成形極限，以制件是否發(fā)生破裂來判別。影響脹形成形極限的因素：變形區(qū)應(yīng)變分布；制件的形狀和尺寸；材料的延伸率和拉深極限系數(shù)；潤(rùn)滑條件、變形速度以及板料厚度。加工工藝：下料；拉深；脹型沖孔；切邊修邊沖孔；整形翻邊；修邊整形沖孔。(1)落料—根據(jù)模型圖測(cè)量出模型長(zhǎng)和寬尺寸，按照工藝要求計(jì)算出落料尺寸為12501450（mmmm），并進(jìn)行落料加工，制成最初板件。(2)拉深沖孔—拉深及沖孔，如表41中2所示對(duì)車牌凹坑和車窗兩側(cè)進(jìn)行拉深，對(duì)車門等位置進(jìn)行沖孔加工，并在車窗靠近底部位置技工切口。(3)脹型及切邊—對(duì)工序二加工完成的工件進(jìn)行脹型處理使得形成符合車身外覆蓋件的形狀，并且根據(jù)工件輪廓將工件外部和車窗內(nèi)部多余的部分進(jìn)行切邊處理，初步完成背門外板形狀加工。(4)修邊沖孔—按照工件尺寸形狀要求將工件沿其形狀邊線進(jìn)行切除，從而得到光滑平順的邊緣，并且對(duì)工件上的雨刷電機(jī)軸位置和其他設(shè)施位置進(jìn)行沖孔加工，從而完成背門覆蓋件的幾本沖壓工藝。(5)翻邊整形—將工序四中完成的工件進(jìn)行翻邊處理，沿工件邊緣按照內(nèi)外板接合方式進(jìn)行翻邊，并對(duì)工件各部分進(jìn)行初步的整形處理。(6)整形修邊側(cè)沖孔—將上一工序中的到的工件進(jìn)行車牌位置的側(cè)沖孔處理，并對(duì)車窗附近位置進(jìn)行修邊，從而得到較為圓滑的邊線，并且將工件進(jìn)行最終整形，使工件符合成品要求，達(dá)到能與內(nèi)板和加強(qiáng)筋進(jìn)行粘接或焊接的要求。車門內(nèi)板是典型的汽車覆蓋件，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬，預(yù)測(cè)了拉延過程中可能出現(xiàn)的缺陷，為模具設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，減少了模具試模次數(shù)，有效降低了設(shè)計(jì)和制造成本，縮短了生產(chǎn)周期，所生產(chǎn)的制件質(zhì)量高，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。并且使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行3D建模設(shè)計(jì)能更加直觀的看到制造的工件的各個(gè)部分，能避免因視角盲區(qū)造成的錯(cuò)誤，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)能夠更加的人性化，提高了所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的直觀性，降低了設(shè)計(jì)者的工作量，提高了工作的效率。表41 沖壓工藝卡工序工藝說明簡(jiǎn)圖1下料12501450（mmmm）2拉深及沖孔3脹型及切邊4修邊沖孔5整形翻邊6修邊側(cè)沖孔整形 本章小結(jié)。與一般的沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大、表面質(zhì)量高等特點(diǎn)。再覆蓋件的沖壓工藝編制、沖模制造和沖模制造工藝上也有其特點(diǎn)，因此，車身覆蓋件一般作為一種特殊的沖壓件。本課題設(shè)計(jì)的汽車背門外板為大面積車身覆蓋件，其形狀比較復(fù)雜，(St14),從而保證背門外板工件沖壓的完整性。結(jié)論 結(jié)論為了滿足現(xiàn)代汽車生產(chǎn)周期短，更新速度快的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的手繪作圖不能滿足現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)的要求。在繪制汽車圖形的的時(shí)候以傳統(tǒng)手繪為基礎(chǔ)，利用CATIA軟件進(jìn)行三維建模，在保證了尺寸要求的前提下增強(qiáng)了設(shè)計(jì)工件的立體感。而且能夠使設(shè)計(jì)的圖形更加美觀和精確。汽車車門作為汽車車身的組成部分，都是由復(fù)雜的三維曲面構(gòu)成的，并且作為車身表面覆蓋件為了滿足汽車整體美觀性，需要用沖壓工藝將板料通過落料、拉深、沖孔、翻邊、整形等工序加工成成品零件。再將車門內(nèi)、外板及其中間加強(qiáng)梁進(jìn)行裝配，做成完整的汽車背門。然后將汽車背門總裝3D圖形轉(zhuǎn)換成工程圖，并標(biāo)明車門的裝焊位置，完成課題設(shè)計(jì)。通過對(duì)背門外板的設(shè)計(jì)，了解了CATIA等制圖軟件，熟悉了汽車表面覆蓋件的沖壓工藝流程，并對(duì)以往學(xué)習(xí)的知識(shí)有了更深的理解，是自己受益匪淺。參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)1. 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