【正文】 早發(fā)現(xiàn)解決樣車性能和生產(chǎn)工藝過程中的問題。 隨著人們對(duì)汽車環(huán)保、節(jié)能、安全和舒適的要求逐漸增高，在汽車車身設(shè)計(jì)制造中使用高強(qiáng)度材料已經(jīng)成為當(dāng)今微型汽車發(fā)展的一個(gè)重要的方面。也能夠滿足更多的消費(fèi)者的需要[13]。 主要內(nèi)容隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)汽車環(huán)保、節(jié)能、安全和舒適要求的提高，使得汽車跟新?lián)Q代的速度越來越快。以下為完成老師指定的課題設(shè)計(jì)任務(wù)的設(shè)計(jì)思路及其過程:(1)查找有關(guān)車身和車門設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)資料，了解車身和車門設(shè)計(jì)的原則方法。(3)制定合理的沖壓工藝路線，對(duì)模型的每一步?jīng)_壓工序進(jìn)行分析，從而得到正確的沖壓工藝方案。車身的造型有廂型、魚型、船型、流線型及楔型等幾種，結(jié)構(gòu)形式分單廂、兩廂和三廂等類型。 汽車車身既是駕駛員的工作場(chǎng)所，也是容納乘客和貨物的場(chǎng)所。汽車車身上的一些結(jié)構(gòu)措施和設(shè)備還有助于安全行車和減輕事故的后果。此外，車身還應(yīng)有助于提高汽車 行駛穩(wěn)定性和改善發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻條件，并保證車身內(nèi)部良好的通風(fēng)。為保證行車安全，在現(xiàn)代汽車上廣泛采用對(duì)乘員施加約束的安全帶、頭枕、氣囊以及汽車碰撞時(shí)防止乘員受傷的各種緩沖和包墊裝置。 車身結(jié)構(gòu)及內(nèi)外飾 汽車車身主要的結(jié)構(gòu)有：車身的殼體、車門、車窗、車前鈑制件、車身內(nèi)外裝飾件和車身附件、座椅以及通風(fēng)、暖氣、冷氣、空氣調(diào)節(jié)裝置等等。 車身殼體是一切車身部件的安裝基礎(chǔ)，通常是指縱、橫梁和支柱等主要承力元件以及與它們相連接的鈑件共同組成的剛性空間結(jié)構(gòu)。車身殼體通常還包括在其上敷設(shè)的隔音、隔熱、防振、防腐、密封等材料及涂層。這些鈑制制件形成了容納發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪等部件的空間。散熱器面罩、保險(xiǎn)杠、燈具以及后視鏡等附件亦有明顯的裝飾性。在轎車上廣泛采用天然纖維或合成纖維的紡織品、人造革或多層復(fù)合材料、連皮泡沫塑料等表面覆飾材料；在客車上則大量采用纖維板、紙板、工程塑料板、鋁板、花紋橡膠板以及復(fù)合裝飾板等覆飾材料。在現(xiàn)代汽車 上常常裝有無線電收放音機(jī)和桿式天線，在有的汽車車身上還裝有無線電話機(jī)、電視機(jī)或加熱食品的微小爐和小型電冰箱等附屬設(shè)備。不同類型的車門可分為車門本體、車門附件兩部分。而附件則是為滿足車門的各項(xiàng)功能要求，在白車身上裝配的零件及總成，其中包括車門鎖、鉸鏈、限位器、玻璃、拉手、操縱鈕、出風(fēng)口、密封件及內(nèi)外裝飾件等，另外還有一些其它的在車門上裝備的附件，如煙灰盒、揚(yáng)聲器、放物袋、限位塊和行程開關(guān)等（圖23）。從而滿足不同車型的要求，來滿足不同類型汽車的要求，并保證其車內(nèi)通風(fēng)性能，駕駛員及其成員的安全性，以及良好的視野性能（表22）。窗框有窗框車門用于大多數(shù)汽車，可為獨(dú)立窗框或整體式窗框。由于背門面積較前門大，為了保證汽車背門的剛性和外形的完整性選用整體式車門的設(shè)計(jì)方式。 車門的結(jié)構(gòu)車門本體主要由板制零件構(gòu)成，也叫鈑金件，鈑金件由薄鋼板經(jīng)沖壓、輥壓等工藝制成，一般采取增加板料厚度，采用高強(qiáng)度鋼板，合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋及拉延結(jié)構(gòu)等措施以使鈑金件自身具有高強(qiáng)度、剛度[14]。對(duì)窗口部位的加強(qiáng)對(duì)車門本體而言，內(nèi)、外板構(gòu)成一個(gè)封閉的盒體結(jié)構(gòu)，窗口線部位為實(shí)現(xiàn)玻璃升降必須提供一個(gè)通道，為非封閉結(jié)構(gòu)。因此，一般應(yīng)在該處分別對(duì)內(nèi)、外板進(jìn)行加強(qiáng)。加強(qiáng)板與內(nèi)、外板的焊接方式不同，與內(nèi)板沿接觸處沿周焊接，但與外板除窗口翻邊處有窗口密封條裝飾可焊接外，為確保外表面質(zhì)量與外板下部不能用焊接方式而采用粘接。另外，車門的承力點(diǎn)鉸鏈、門鎖均在下部， 而上部窗框在車身上沒有這樣的支撐點(diǎn)，對(duì)上部窗框的定位也不利, 為使窗框能與密封條可靠接觸, 并在行車和振動(dòng)時(shí)起到對(duì)玻璃的支撐保護(hù)和與門洞間的密封作用，必須使窗框具有足夠的剛度。因車門外板是車身外表面件, 中部不應(yīng)該有焊點(diǎn), 以免影響外觀質(zhì)量, 這樣外板中部剛度就較差,行車時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)噪聲, 因此必須對(duì)外板剛度進(jìn)行加強(qiáng), 采取的措施有在外板內(nèi)側(cè)粘貼磁性瀝清板設(shè)計(jì)加強(qiáng)梁,與外板柔性粘接。加強(qiáng)梁下部可與內(nèi)板下部焊接,上部與外板加強(qiáng)板焊接,若結(jié)構(gòu)允許也可與內(nèi)板焊接,但是應(yīng)該以不影響玻璃升降為原則,例如, 帶有三角窗的車門在三角窗下部, 或無升降玻璃的拉門窗及旅行車背門等。如對(duì)轎車側(cè)門強(qiáng)度有明確的法規(guī)要求,通常在門腔內(nèi)部設(shè)計(jì)縱向的管狀或方形加強(qiáng)梁。車門作為汽車車身的重要組成部件，對(duì)乘客安全，汽車整體性能，行駛平穩(wěn)性有重要作用。表23 車門功能要求功能要求使用方便性1. 開關(guān)方便性：靈活、輕便、自如，有最大、中間兩檔開度，并能可靠限位。躲著開度不小于650mm。2. 合理布置三角窗位置、大小、形狀。不允許因變形、下沉而影響車門開關(guān)的可靠性；開關(guān)車門是不允許有振動(dòng)噪聲。3. 撞、翻車時(shí)不能自行開門，以保證成員安全。工藝性維修性1. 易于生產(chǎn)制造。 車門內(nèi)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)車門本體主要有鈑金件組成，鈑金件由薄鋼板（~3mm），經(jīng)沖壓、輥壓等工藝制成，一般采取增加板料厚度，采用高強(qiáng)度鋼板，合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋及拉延結(jié)構(gòu)等措施以使鈑金件自身具有高強(qiáng)度、剛度。一般緩沖件通常采用毛氈或泡沫，雙面膠帶粘貼，以起支撐作用。另外，車門外裝飾條也可設(shè)計(jì)成為加強(qiáng)件，也可利用外板壓印及外形裝飾線加強(qiáng)外板剛度[14]。為了避免振動(dòng)和形變一般在內(nèi)外板之間加入一定數(shù)量的加強(qiáng)筋，從而能加強(qiáng)內(nèi)外板之間的剛性，使車門整體更加穩(wěn)固。車門直接關(guān)系到乘員操作與上下車的方便性、空氣動(dòng)力特性、密封性，以及噪聲大小和車身造型等。章3章 CATIA建模 第3章 CATIA建模 CATIA簡(jiǎn)介CATIA是英文ComputerTriDimensionalApplication一體化軟件。Aviation也應(yīng)運(yùn)而生。相繼發(fā)布了1版本、2版本、3版本，并于1993年發(fā)布了功能強(qiáng)大的4版本，現(xiàn)在的CATIAV5版本兩個(gè)系列。平臺(tái)，V5版本應(yīng)用于UNIX和WindowsV5版本的開發(fā)開始于1994年。自1999年以來，市場(chǎng)上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。CATIA 在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對(duì)端（end to end ）的解決方案。CATIA 的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間[7]。CATIAto）的解決方案。涉及產(chǎn)品、加工和人三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。年開始重新開發(fā)全新的CATIA軟件的一種全新風(fēng)格。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。車身表面覆蓋件的形狀復(fù)雜、尺寸大，因此一般經(jīng)過數(shù)到工序才能夠完成。汽車背門外板作為整體式的大面積車身表面覆蓋件，在進(jìn)行3D建模時(shí)應(yīng)對(duì)已有的模型進(jìn)行修改，將模型上的出現(xiàn)的裂縫、重疊、斷裂以及其他的一些缺陷進(jìn)行修改，并將原有的模型上的各個(gè)片體進(jìn)行結(jié)合處理，將原有模型組合成一個(gè)完整的背門外板模型。并且根據(jù)修復(fù)完成的模型進(jìn)行沖壓工藝的分析，由于背門外板為整體沖壓形成的覆蓋板件，其沖壓工藝初步制定為：落料、拉伸、脹型、翻邊、沖孔和整形。 CATIA建模根據(jù)車身制造中工藝順序并根據(jù)已有的3D模型進(jìn)行汽車背門外板的3D建模，首先要處理已有的模型中的縫隙、重疊等問題，然后將以后的模型進(jìn)行初步的修復(fù)，使其原來未連接的片體連接在一起形成一個(gè)整體的板件，然后將板件的缺陷部分進(jìn)行修正。其建立的具體操作為：(1)根據(jù)已有汽車背門圖形（圖31）進(jìn)行測(cè)量分析，研究汽車背門整體結(jié)構(gòu)和各部分的組成關(guān)系，初步制定設(shè)計(jì)圖形參數(shù)，并對(duì)軟件進(jìn)行初步熟悉，掌握一定的操作指令。得到背門外板的模型圖，然后將模型中存在的一些問題進(jìn)行修復(fù)處理將已有的模型接合成一個(gè)整體模型，得到背門外板整體視圖。(4)通過沖壓功能對(duì)模型中凹槽進(jìn)行加工，并對(duì)背門上的孔進(jìn)行沖孔加工，初步完成背門外板中的沖壓形狀（圖34）。并對(duì)模型進(jìn)行修邊翻邊操作，完成模型設(shè)計(jì)和繪制（圖35）。(7)將已經(jīng)裝配的背門總裝圖轉(zhuǎn)換成工程圖，并通過網(wǎng)格線標(biāo)注出背門尺寸和定位尺寸以及焊點(diǎn)位置（圖37）。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)。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。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。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。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)。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。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。(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。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。(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)。 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。否則很難保證覆蓋件幾何形狀的一致性和表面光滑。(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。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。%~%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。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]。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。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。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。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。 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。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。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。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。(3)采用拉深筋。(5)采用錐形凹模。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。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。(2)正確確定凸凹模圓角半徑。(4)正確進(jìn)行潤(rùn)滑。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。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。(3)保證凸模有良好的接觸狀態(tài)。(5)同時(shí)要考慮后工序內(nèi)容和模具結(jié)構(gòu)。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。(3)壓料面應(yīng)使成形深度小且各部分深度接近一致?！　≡谶M(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。(3)對(duì)后工序有利原則，如定位、修邊等。其余部分順著產(chǎn)品延伸出來。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。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。(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。(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。(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。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。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)。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。