畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）汽車覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì)及調(diào)試

1、日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 汽車覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì)及調(diào)試 院 部： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù) 學(xué) 號(hào)： 200471128 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師 二oo七年 五月 二十六日汽車覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì)及調(diào)試一、摘要當(dāng)今世界，冷沖壓產(chǎn)品在整個(gè)國(guó)家工業(yè)中占的比重越來越大，無論汽車、飛機(jī)、電機(jī)、電器還是日用工業(yè)品。都廣泛應(yīng)用沖壓產(chǎn)品，而冷沖壓最重要的工序拉延，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響到整個(gè)沖壓件。汽車覆蓋件是組成汽車車身的薄板沖壓件，具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大及表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。形狀較復(fù)雜的沖壓件要經(jīng)過多道工序的沖壓才能完成，但是覆蓋件的質(zhì)量好壞在很大

2、程度上受拉伸模質(zhì)量的控制，拉伸模是沖出高品質(zhì)外觀件的關(guān)鍵，因此，大型覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì)和制造調(diào)試是汽車制造廠家和模具制造廠家必須攻克的一道難題。本文主要介紹了汽車覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及主要的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)汽車覆蓋件在拉伸過程中容易出現(xiàn)的起皺和開裂現(xiàn)象進(jìn)行了分析，從工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及調(diào)試等幾個(gè)方面詳細(xì)說明了拉伸模設(shè)計(jì)及調(diào)試的重要性。關(guān)鍵詞 汽車 覆蓋件 拉伸模 設(shè)計(jì) 調(diào)試 abstractthis article introduced a car to overlay a design important point which pulls to stretch a mold and m

3、ainly adjust to try experience, and overlay a piece to appear easily during the period of pulling to stretch to the car of shrivel and opened crack phenomenon to carry on analysis, from the craft analytical, molding tool structure design and adjust to try several etc.s importance which elaborates on

4、 to pull to stretch a mold design and adjusts t.key word automobile overlay a piece draw die design adjust to try目錄一 摘要 1二 關(guān)鍵詞 1 三 引言 2四 正文冷沖壓的概念與基本工序 3 大型覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì) 7覆蓋件拉伸模工作部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)覆蓋件拉伸模的調(diào)試五 結(jié)束語 六 致謝 9七 主要參考文獻(xiàn) 10（一）冷沖壓的概念： 冷沖壓是在常溫下，利用沖壓模在壓力機(jī)上對(duì)板料或熱料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，以而獲得防需形狀和尺寸的另件的一種壓力加工方法。 3.2 冷沖壓的基

5、本工序： 分離工序：沖壓工件與板料沿要求的輪廓線相互分離。 成形工序：毛在不被壞的條件下發(fā)生塑性變形，獲得防需形狀，尺寸和精度的加工方法 拉延即為成形工序（二）大型覆蓋件拉伸模的設(shè)計(jì) 1. 拉延件的沖壓方向 覆蓋件的拉延件設(shè)計(jì)，首要是確定沖壓方向。確定拉延沖壓方向，應(yīng)滿足如下幾方面的要求。 （1）保證拉延件凸模能夠順利進(jìn)入拉延凹模，不應(yīng)出現(xiàn)凸模接觸不到的死區(qū)，所有需拉延的部位要在一次沖壓中完成。 （2）拉延開始時(shí)，凸模和毛料的接觸面積要大，避免點(diǎn)接觸，接觸部位應(yīng)處于沖模中心，以保證成型時(shí)材料不致竄動(dòng)。 （3）壓料應(yīng)盡量保證毛料平放，壓料面各部位進(jìn)料阻力應(yīng)均勻。拉延深度均勻，拉入角相等，才能有效

6、地保證進(jìn)料阻力均勻。 圖5（a）中凸模兩側(cè)的拉入角心可能作到基本一致，使兩側(cè)進(jìn)料阻力保持均衡。凸模表面同時(shí)接觸毛料和點(diǎn)要多而分散，并盡可能分布均勻，防止成型過程中毛料竄動(dòng)，如圖5（b）所示。當(dāng)凸模和毛料為點(diǎn)接觸時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加接觸面積，如圖5（c）所示，以防止應(yīng)力集中造成局部破裂。圖5 沖壓方向的選擇 如果有反成型，且反成型有直壁部分，則沖壓方向?qū)嶋H由反成型的位置決定。 當(dāng)沖壓方向和覆蓋件在汽車上的坐標(biāo)關(guān)系完全一致時(shí)，則覆蓋件各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值可以直接用在模具上。當(dāng)沖壓方向和覆蓋件在汽車上的坐標(biāo)關(guān)系有改變時(shí)，則覆蓋件各點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值應(yīng)該進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算方可用在模具上。如果只改變一個(gè)坐標(biāo)線時(shí)，且拉延方向是以

7、垂直于覆蓋件對(duì)稱面的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來確定的，則平行于對(duì)稱面的坐標(biāo)是不需轉(zhuǎn)換計(jì)算的?？梢姡瑳_壓方向和汽車坐標(biāo)完全一致，能夠帶來很多方便。 2. 壓料面的確定 覆蓋件拉延成形的壓料面形狀是保證拉延過程中材料下破不裂和順利成型的首要條件，確定壓料面形狀應(yīng)滿足如下要求。 （1）有利于降低拉延深度。平壓料面奪料效果最佳（見圖6），但為了降低拉延深度，常使壓料面形成一定的傾斜角。圖6 拉延模的壓料面1凸模 2凹模 3壓料圈 （2）壓料面應(yīng)保證凸模對(duì)毛料有一定程度的拉延效應(yīng)。壓料圈和凸模的形狀應(yīng)保持一定的幾何關(guān)系，使毛料在拉延過程中始終處于緊張狀態(tài)，并能平穩(wěn)漸次地緊帖凸模，不允許有多余的產(chǎn)生皺紋。為此，必須滿足

8、下列條件（見圖7，圖8）。 圖7 壓料面展開長(zhǎng)度比凸模表面展開長(zhǎng)度短 圖8 壓料面形狀（前圍外蓋板） ll1 式中 l凸模展開長(zhǎng)度； l1壓料面展開長(zhǎng)度； 凸模表面夾角； 壓料面表面夾角。 還要注意 有些拉延件雖然壓料面展開長(zhǎng)度比凸模短，但在拉延過程中，每一瞬間這種關(guān)系不能維持，發(fā)生壓料面展開長(zhǎng)度比凸模長(zhǎng)的瞬間，就會(huì)形成皺紋，并最后留在拉延件上而無法消除（見圖9）。圖9 凸模從開始拉延到最后的過程中，四個(gè)瞬間位置形成皺紋的情況 （3）壓料面平滑光順有利于毛料往凹模型腔內(nèi)流動(dòng)。壓料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。如果壓料面是覆蓋件本身的凸緣上有凸起和下陷時(shí)，應(yīng)增加整形工序。壓料面和沖壓方向的夾

9、角大于90，會(huì)增加進(jìn)料阻力，也是不可取的。 平面奪料面不但有利于成型，而且加工也容易，應(yīng)盡量采用。單曲率壓料面和雙曲率壓料面多用在拉延深度較深的拉延模。 3. 工藝補(bǔ)充部分設(shè)計(jì) 為了給覆蓋件創(chuàng)造一個(gè)良好的拉延條件，需要將覆蓋件上的窗口填平，開口部分連接成封閉形狀，有凸緣的需要平順改造使之成為有利成型的壓料面，無凸緣的需要增補(bǔ)壓料面，這些增添的部分稱為工藝補(bǔ)充部分。 工藝補(bǔ)充是拉延工藝不可缺少的部分，拉延后又需要將它們修切掉，所以工藝補(bǔ)充部分應(yīng)盡量減少，以提高材料的利用率。 工藝補(bǔ)充部分除考慮拉延工藝和壓料面的需要外，還要考慮修邊和翻邊工序的要求，修邊方向應(yīng)盡量采取垂直修邊?？赡懿捎玫膸追N修邊型

10、式如下。圖10 工藝補(bǔ)充部分的幾種況 （1）修邊線在拉延件壓料面上，如圖10（a）所示。此時(shí)壓料面應(yīng)是覆蓋件的凸緣面，修邊采取垂直修邊。為了在模具使用中打磨壓料筋槽不致影響修邊線，修邊線至拉延筋的距離a一般取25mm。 （2）修邊線在拉延件底面上，如圖10（b）所示。采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般?。?b35mm； c1020mm； d按保留有多于1.5根完整拉延筋形狀考慮。 r凸310mm，深度淺和直線部分取下限，深度深和曲線部分取上限； r凹810mm。 （3）修邊線在拉延件短斜面上，如圖10（c）所示。采用垂直修邊，工藝補(bǔ)充尺寸一般取： eb35mm； 5。 （4）修邊線在拉延件長(zhǎng)斜面上

11、，如圖10（d）所示。垂直修邊，修邊線是按覆蓋件翻邊展開確定的，所以拉延輪廓外形不能完全平行修邊線，圖中f是變化的，不同情況取不同最小值，f還和拉延件在修邊時(shí)的定位有關(guān)，如圖11所示。一般?。?f8mm（用拉延檻定位）； f35mm（用側(cè)壁定位）； 612。 （5）修邊線在拉延件側(cè)壁上，如圖10（e）所示。采用水平修邊或傾斜修邊，修邊線至凹模圓角半徑的距離g是一個(gè)變量，它決定水平修邊凹模鑲塊的強(qiáng)度。 圖12所示為水平修邊和傾斜修邊示意圖。修邊凹模鑲塊的刃口寬度b一般取12mm，角取30，b局部最小尺寸不小于8mm，最小為15。 圖11 拉延件在修邊時(shí)的定位 圖12 水平修邊和傾斜修邊示意圖 4

12、. 工藝孔及工藝切口 覆蓋件需要局部反拉延時(shí)，如果采用加工該部圓角和使側(cè)壁成斜度的辦法，仍然拉不出所需深度時(shí)，往往采取沖工藝切口的辦法來改善反拉延的條件，使反拉延變形區(qū)從內(nèi)部工藝補(bǔ)充部分得到補(bǔ)充材料。 工藝孔或工藝切口必須在修邊線之外的多余材料上，修邊時(shí)不應(yīng)影響工件的形狀。 （1）工藝孔。工藝孔在拉延前預(yù)先沖制，一般和落料工序合并，采取落料沖孔復(fù)合模。工藝孔的數(shù)量、尺寸大小和位置需要由拉延模試沖確定，見圖1-13。圖13 預(yù)沖工藝孔拉延車門外板 圖14 窗口反拉延、切兩個(gè)工藝孔 （2）工藝切口。工藝切口一般在拉延過程中切出，廢料不分離，和拉延件一起退出模具。工藝切口的最佳沖制時(shí)間是在反拉延成型

13、到最深，即將產(chǎn)生破裂的時(shí)刻，這樣可以充分利用材料的塑性，使反拉延成型最需要材料補(bǔ)充的時(shí)候能夠獲得所需要的材料（見圖1-14）。工藝切口也要由試沖決定。 5. 拉延筋和拉延檻 覆蓋件拉延成型時(shí)，在壓料面上敷設(shè)拉延筋或拉延檻，對(duì)改變阻力，調(diào)整進(jìn)料速度使之均勻化和防止起皺具有明顯的效果。歸納起來敷設(shè)拉延筋的主要作用有如下幾點(diǎn)。 （1）增加局部區(qū)域的進(jìn)料阻力，使整個(gè)拉延件進(jìn)料速度達(dá)到平衡狀態(tài)。 （2）加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值，提高覆蓋件的剛性。 （3）加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力；延緩或防止起皺。 拉延筋和拉延檻的形狀見圖1-15。拉延筋的斷面形狀為半圓形，一般取筋半徑r1218mm，筋高h(yuǎn)57mm

14、（鋼件）或35mm（鋁合金件）。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合，通過修整凹槽的寬度來改變進(jìn)料阻力。拉延檻的阻力更大，它多用在深度淺的拉延件上。圖15 拉延筋和拉延檻a 拉延筋； b 拉延檻 拉延筋和拉延檻的敷設(shè)原則如下。 （1）拉延件有圓角和直線部分，在直線部分敷設(shè)拉延筋，使進(jìn)料速度達(dá)到平衡。 （2）拉延件有直線部分，在深度淺的直線部分敷設(shè)拉延筋，深度深的直線部分不設(shè)拉延筋。 （3）淺拉延件，圓角和直線部分均敷設(shè)拉延筋，但圓角部分只敷設(shè)一條筋，直線部分敷設(shè)13條筋。當(dāng)有多條拉延筋時(shí)，注意使外圈拉延筋“松”些，內(nèi)圈拉延筋“緊些”，改變拉延筋高度可達(dá)到此目的。 （4）拉延件輪廓呈凸凹曲線形狀，在凸曲

15、線部分設(shè)較寬拉延筋，凹曲線部分不設(shè)拉延筋。 （5）拉延筋或拉延檻盡量靠近凹模圓角，可增加材料利用率和減少模具外廓尺寸，但要考慮不要影響修邊模的強(qiáng)度。（三） 覆蓋件拉伸模工作部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸、凹模圓角半徑的確定 凸、凹模圓角半徑的大小對(duì)于能否獲得理想的拉伸件起著很大的作用。覆蓋件拉伸常見的缺陷是拉裂和起皺，當(dāng)凸模圓角半徑過小時(shí)，拉伸毛坯的直壁部分與底部的過渡區(qū)的彎曲變形加大，使危險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度受到削弱，而當(dāng)凹模圓角半徑較小時(shí)，毛坯側(cè)壁傳力區(qū)的拉應(yīng)力相應(yīng)增大，這兩種情況都會(huì)使拉伸系數(shù)增大，板料的變形阻力增加，從而引起總的拉伸力的增加和模具壽命的降低。若凸模和凹模的圓角半徑過大，板料的變形阻力小，金

16、屬的流動(dòng)性好，但也會(huì)減小壓邊的有效面積，使制件容易起皺。因此確定凸、凹模半徑時(shí)必須與工件的變形特點(diǎn)、拉延筋及凸、凹模具圓角半徑的大小等因素綜合考慮。 拉延筋位置、數(shù)量的確定 在汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)中，拉伸方向，工藝補(bǔ)充部分和壓料面的形狀是決定能否拉伸出滿意制件的先決條件，而拉延筋的設(shè)置則是必要條件，拉延筋的作用主要是增大全周或局部的材料變形阻力以控制材料的流入，提高制件的剛性，同時(shí)它也是防止覆蓋件起皺和開裂最有效的方法。 拉延筋的數(shù)量及位置主要根據(jù)覆蓋件的外形及拉伸深度而定的，拉伸深度大的制件在直線部分一般要布置根拉延筋，而在圓弧部位不設(shè)拉延筋；同一零件各部位拉伸深度相差較大時(shí)，在深的部位不設(shè)拉

17、延筋，淺的部位需設(shè)拉延筋；在進(jìn)料阻力小的部位設(shè)置拉延筋；在需要進(jìn)料少的部位設(shè)置拉延筋；在容易起皺的部位設(shè)置拉延筋。拉延筋的方向一定要與拉伸毛坯的材料流動(dòng)方向相垂直。拉延筋裝在壓邊圈壓料面上，還是裝在凹模壓料面上都不影響拉延筋的作用，但在壓力機(jī)上調(diào)整沖模時(shí)，一般不打磨拉延筋，所以要求拉延筋裝在上面壓邊圈的壓料面上，而拉延筋槽設(shè)置在下面凹模壓料面上，以便于打磨和研配。 若壓料面就是覆蓋件本身的凸緣時(shí)，經(jīng)常打磨凹模上的拉延筋槽，凹模壓料面的損耗就會(huì)越大，會(huì)影響拉伸深度。當(dāng)損耗到一定程度時(shí)，則需要維修，這時(shí)拉延筋的布置就要考慮到維修的方便，若維修方便，拉延筋可安置在上面壓邊圈的壓料面上，若維修困難，則

18、拉延筋應(yīng)裝在下面凹模壓料面上，這樣則能減小凹模壓料面的損耗。 （四） 覆蓋件拉伸模的調(diào)試 汽車覆蓋件拉伸模的模具調(diào)試對(duì)零件的質(zhì)量也起著至關(guān)重要的作用，調(diào)試得好，不僅可以提高沖壓件的質(zhì)量，還可以縮短模具的制造周期。模具調(diào)試的目的就是為了完善模具設(shè)計(jì)者的意圖，彌補(bǔ)模具設(shè)計(jì)和制造上存在的缺陷。由于拉裂和起皺是拉伸模的最主要缺陷，因此試模的關(guān)鍵就是要控制拉伸過程中材料的流動(dòng)問題。因?yàn)椴牧狭鲃?dòng)過易則容易引起起皺，而材料流動(dòng)困難則會(huì)造成制件拉裂，因此必須在二者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。模具間隙的大小、壓邊力的大小、拉延筋的數(shù)量和位置等因素也都制約著拉裂和起皺的產(chǎn)生，下面僅談?wù)勗谀＞哒{(diào)試過程中積累的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。 （

19、）凸、凹模間隙的調(diào)整。 在拉伸模的調(diào)試過程中，凸凹模間隙的可靠與否直接影響著拉伸件的質(zhì)量。若調(diào)整不當(dāng)，在間隙大的一側(cè)，拉伸件的側(cè)壁容易起皺，甚至在周邊會(huì)出現(xiàn)波浪形缺陷；而在間隙小的一側(cè)則會(huì)由于受到過度擠壓而造成局部板料過薄，增大拉伸力，導(dǎo)致工件拉裂。此外，不均勻的間隙還可能導(dǎo)致拉伸件側(cè)壁上產(chǎn)生拉痕。 對(duì)于對(duì)稱或封閉式的拉伸模，生產(chǎn)時(shí)避免上述現(xiàn)象發(fā)生的正確操的作方法是在壓力機(jī)工作臺(tái)上安裝模具時(shí)，先用固定螺釘將上模固定在壓力機(jī)滑塊上，而將下模簡(jiǎn)單固定在壓力機(jī)工作臺(tái)墊板上（不擰緊下模壓板螺栓），并且將壓力機(jī)滑塊的下死點(diǎn)位置向上調(diào)一點(diǎn)，以免合模時(shí)沖模頂死，然后開動(dòng)壓力機(jī)，讓滑塊空行程數(shù)次，最后將滑塊降

20、至下死點(diǎn)停止，重新擰緊下模固定螺栓，再開始試模即可保證模具凸凹模周邊間隙均勻。 （）壓邊力的調(diào)整。 壓邊力的調(diào)節(jié)主要是指應(yīng)用雙動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)行拉伸的情況，較大的壓邊力可以防止起皺，提高拉伸件的剛性，而壓邊力較小則會(huì)使工件起皺。由于一些復(fù)雜的拉伸件結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，各處變形不均勻，若采用相同的壓邊力，使材料周邊阻力相同，勢(shì)必會(huì)在工件變形小的部位起皺，而在變形劇烈的部位產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象。雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)的外滑塊在個(gè)懸掛點(diǎn)與連桿機(jī)構(gòu)連接，各點(diǎn)可用機(jī)械方法使各點(diǎn)壓邊力得到調(diào)節(jié)，形成有利于金屬各向流動(dòng)的變形條件。如果掌握雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)的工作、結(jié)構(gòu)原理，根據(jù)拉伸件各處的變形程度調(diào)節(jié)壓邊力，使各處保持與變形相適應(yīng)的進(jìn)料阻力

21、，就會(huì)有效的抑制起皺和拉裂現(xiàn)象的發(fā)生。 （）壓料面間隙的調(diào)整。 在壓料力不易控制的情況下，采取調(diào)整拉伸間隙的辦法可消除因材料厚度變化而引起的壓料力的變化對(duì)材料變形的不利影響，壓料面間隙的調(diào)整主要有以下兩種方法：如圖所示采用里緊外松的原則，在凹?？谔?，直線彎曲變形區(qū)和伸長(zhǎng)變形區(qū)應(yīng)允許壓料面有里緊外松現(xiàn)象，材料在變形過程中料厚不變或變薄，這樣就造成了壓料間隙相對(duì)的變大，實(shí)際上相當(dāng)于減小了壓料力。當(dāng)板料流過緊區(qū)時(shí)壓邊圈就減弱了壓料作用，而里緊外松的壓料面則可以均衡壓料力。隨著材料的流動(dòng)，壓邊圈始終保持著壓料作用，防止起皺等缺陷的產(chǎn)生。如圖為采用里松外緊的原則，在壓縮變形區(qū)中，材料處于徑向受拉，切向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，毛坯在圓周方向上產(chǎn)生壓縮變形。隨著材料的流動(dòng)，料厚有增大的趨勢(shì)，這樣會(huì)使壓料面間隙相對(duì)減小進(jìn)而增大進(jìn)料阻力，材料在拉應(yīng)力的作用下易于破裂。因此在調(diào)模具壓料面間隙時(shí)應(yīng)采用里松外緊的方法，消除材料厚度增加對(duì)材料變形的不利影響。圖1 壓料面間隙里緊外松示意圖1 凸模 2壓邊圈 3凹模 圖2 壓料面間隙里松外緊間隙1 凸模 2 壓邊圈 3 凹模）拉伸坯料的剪切。 在模具調(diào)試過程中，對(duì)于一些結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的覆蓋件，由于其拉伸時(shí)各處的變形不均勻，因而工件在凹模周圍各處進(jìn)料阻力不同，除采用拉延筋進(jìn)行控制，還須根據(jù)各處變形的特點(diǎn)，在拉伸前對(duì)板料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募羟谢蚵淞?，剪切或落料必須按照?/p>