前圍外板加強(qiáng)板

1、前圍外板加強(qiáng)板拉延模設(shè)計(jì)摘要：此前圍外板加強(qiáng)板是我廠出口國(guó)外右置車(chē)而開(kāi)發(fā)的汽車(chē)覆蓋件。在這個(gè)產(chǎn)品的制造過(guò)程中，我分擔(dān)了工藝補(bǔ)充-DL圖的三維設(shè)計(jì)和拉延模的設(shè)計(jì)工作。本文主要介紹DL圖以及拉延模具的三維設(shè)計(jì)思想，重要工藝參數(shù)與模具結(jié)構(gòu)方案的確定。1、前言前圍外板加強(qiáng)板為汽車(chē)覆蓋件，其特點(diǎn)是尺寸精度要求高，幾何尺寸大，型面為三維立體曲面。而提供的原始數(shù)據(jù)是CATIA的model三維數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換PART零件后曲面比較破碎，這給數(shù)據(jù)的修復(fù)帶來(lái)很大的麻煩，因?yàn)閿?shù)控加工時(shí)曲面是唯一的加工依據(jù)，所以必須認(rèn)真修復(fù)它。同時(shí)，此模具要求能在兩臺(tái)設(shè)備上工作，結(jié)構(gòu)比較緊湊，這給模具設(shè)計(jì)也帶來(lái)了一定的難度。2、產(chǎn)品及

2、沖壓工藝介紹2.1 產(chǎn)品介紹 產(chǎn)品介紹見(jiàn)圖1所示：（已修復(fù)）圖12.1.1 產(chǎn)品名稱(chēng)：前圍外板加強(qiáng)板2.1.2 材料：08AL2.1.3 料厚：板料 1.0 GB132372.2 沖壓工藝介紹： 拉延 修邊 翻邊整形該拉延模為第一道工序，拉延成DL圖所示形狀（如圖4）。2.3 DL圖的三維建立 據(jù)產(chǎn)品圖分析，其表面剛性較強(qiáng)，周邊的拉延筋采取非封閉式，修邊線(xiàn)不在壓料面上，拉延筋采用整體半圓拉延筋。如圖2：圖2 確定修邊線(xiàn)及拉延筋后，就可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝補(bǔ)充。由于曲面建模過(guò)程比較復(fù)雜，最終的數(shù)據(jù)格式又必須是PRO/E的part格式文件，而PRO/E軟件對(duì)復(fù)雜的曲面建模比較繁瑣且有一定的困難，所以采用

3、CATIA軟件建模，然后再轉(zhuǎn)換成PRO/E的part格式進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)真分析，A、B兩處變形較大，為走料順利，防止拉裂，故加大此處的放料尺寸，順曲面延拓了80mm,其他三邊延拓30mm。最終所建數(shù)模如圖4圖3圖43、使用設(shè)備的技術(shù)規(guī)格此模具使用的設(shè)備為 J36-800/J39-630機(jī)械壓力機(jī)，J36-800主要技術(shù)參數(shù)如下：滑塊公稱(chēng)壓力 800噸封閉高度調(diào)節(jié)量 500mm最大裝模高度 1200mm滑塊行程 500mm工作臺(tái)板尺寸 1800X4000mm滑塊底面尺寸 1550X3640mmJ39-630主要技術(shù)參數(shù)如下：滑塊公稱(chēng)壓力 630噸封閉高度調(diào)節(jié)量 400mm最大裝模高度 9

4、40mm滑塊行程 500mm工作臺(tái)板尺寸 2000X4000mm滑塊底面尺寸 2000X2000mm4、沖壓工藝性分析及方案的確定產(chǎn)品沖壓工藝性能的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，以及材料利用率，模具使用壽命，模具制造及調(diào)整的工作量。4.1 沖壓方向通過(guò)對(duì)產(chǎn)品圖紙的研究，根據(jù)產(chǎn)品幾何形狀的特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)品左右基本對(duì)稱(chēng)，而第一道工序拉延件則完全對(duì)稱(chēng)，所以選擇制件外表面朝上定位，工藝補(bǔ)充所做的三個(gè)較大凸包為反拉延狀態(tài)是最理想的工作狀態(tài)。4.2 定位方式該產(chǎn)品是汽車(chē)覆蓋件，與其他件相配合，所以對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求比較高。為了保證制件定位可靠，操作方便，且下料尺寸由試驗(yàn)確定，決定采用四周用可調(diào)定位塊定位，

5、定位方式見(jiàn)右圖： 4.3 取件裝置為了使工人取件方便，在模具上設(shè)計(jì)安裝8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧頂銷(xiāo)裝置。 4.4 托桿位置的確定由于受拉延凸模的寬度的限制，托桿寬度方向的位置不能以工作臺(tái)中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，應(yīng)偏移一個(gè)托桿孔的距離。而長(zhǎng)度方向要適合于兩臺(tái)設(shè)備，凸模上的托桿孔設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形。如下圖:4.5 工作部分的結(jié)構(gòu)方式為了節(jié)省材料，便于模具制造與維修，降低模具制造成本，縮短模具制造周期，根據(jù)此大型覆蓋件拉延模的工作特點(diǎn)，凸模、凹模、壓料圈三大件采用整體鑄造結(jié)構(gòu)。4.6 基準(zhǔn)點(diǎn)的確定隨著計(jì)算機(jī)CAD/CAM技術(shù)的迅速發(fā)展及數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用，現(xiàn)在模具零部件的加工由過(guò)去依靠樣板，模型的一般機(jī)械加工向高速度、高精度的數(shù)

6、控加工方向轉(zhuǎn)變，使產(chǎn)品精度極大提高，模具制造周期縮短，鉗工的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，適應(yīng)了模具市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的需要。為了方便計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程及數(shù)控加工，采用在產(chǎn)品上選取設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，但選取基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)要注意：、基準(zhǔn)點(diǎn)最好選在產(chǎn)品內(nèi)部三維方向坐標(biāo)線(xiàn)的交點(diǎn)上。、同一產(chǎn)品各工序的基準(zhǔn)點(diǎn)盡量選取一致，既只選一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。避免產(chǎn)生混淆，造成不應(yīng)有的損失。、基準(zhǔn)點(diǎn)的選取要有利于模具結(jié)構(gòu)的表達(dá)以及模具領(lǐng)部件的加工。由于提供的是三維數(shù)據(jù)，此模具的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)參考產(chǎn)品圖的原始坐標(biāo)定位，其基準(zhǔn)點(diǎn)為x,y,z(1300,0,-390)4.7 此覆蓋件拉延模設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題、在建三維DL圖是盡可能考慮減小拉延深度，而且使深度均

7、勻。、壓料面應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為曲率很小的雙曲面，并且與拉延凸模的形狀保持一定的幾何關(guān)系，保證在拉延過(guò)程中毛坯處于張緊狀態(tài)，并能平穩(wěn)地緊貼凸模，防止起皺。、為了防止起皺，合理采用拉延筋來(lái)加大進(jìn)料阻力；或是利用拉延筋合理布排，改善毛坯在壓料圈下的流動(dòng)，使金屬流動(dòng)趨于均勻。、由于是大型覆蓋件，拉延過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的氣流，影響拉延質(zhì)量，所以必須在凸模、凹模上合理的位置布上通氣孔，通氣孔需設(shè)在對(duì)成形無(wú)影響且鉆孔方便的部位，標(biāo)準(zhǔn)孔6，通氣孔垂直于水平方向鉆出。、單動(dòng)拉延時(shí)，壓料圈在抬起狀態(tài)下，導(dǎo)向段長(zhǎng)度必須大于50。雙動(dòng)模中，在凸模接觸毛坯時(shí)，導(dǎo)向段長(zhǎng)度必須大于50。、凹模中對(duì)拉延沒(méi)有影響的部分要設(shè)置空刀，目的

8、是減少研配工時(shí)，可在空刀部積存生產(chǎn)中的垃圾。、在局部變形比較劇烈的地方進(jìn)行沖孔或切口以改善材料流動(dòng)的情況（應(yīng)盡量把沖孔和切口工序放到落料模中去）。但在拉延外表件時(shí)，沖孔和切口產(chǎn)生的切屑易造成拉延件表面點(diǎn)狀損傷。刃口部的間隙要取得比一般的大，單面間隙為料厚的10。、頂出器應(yīng)設(shè)置在棱邊附近，頂出力必須平衡，外表件時(shí)避免頂在產(chǎn)品有用部分，若必須頂在有用部分內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用橡膠頂銷(xiāo)。5 模具結(jié)構(gòu)此拉延模是采用PRO/E三維建模方式，按top-down的設(shè)計(jì)思想，把DL圖作為參照數(shù)據(jù),也就是骨架模型，分別確定凸模、凹模、壓料圈三大件的型面，利用直觀的空間結(jié)構(gòu)，逐一對(duì)三大件進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，通過(guò)外部復(fù)制幾何，正

9、確布置各部件的空間位置，有效避免干涉。采用PRO/E全相關(guān)性的設(shè)計(jì)思想，方便地就能調(diào)整整個(gè)模具中相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，尤其在輸出的二維圖中，而不用去調(diào)整每個(gè)投影圖。PRO/E對(duì)實(shí)體造型，尤其是對(duì)比較復(fù)雜的鑄造件建模時(shí)，充分利用直觀的空間結(jié)構(gòu)，布置加強(qiáng)筋、減重孔，凸臺(tái)等使其結(jié)構(gòu)更趨合理性，達(dá)到產(chǎn)品優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。在給定每種部件材料密度時(shí)，PRO/E能對(duì)任何空間構(gòu)造的幾何體精確算出其重量，可以比較準(zhǔn)確地估算出制造成本。同時(shí)，模具設(shè)計(jì)完后，在模具制造加工過(guò)程中可以免去很多因圖紙比較復(fù)雜而必須現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)的工作，如鑄造件在制作模型時(shí)，往往廠家會(huì)要求設(shè)計(jì)者必須去現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，而三維建的數(shù)模，很直觀，他們很容易看懂。

10、模具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖示：軸側(cè)圖上平面圖下平面圖A-A剖面圖N-N剖面圖5.1工作部分與定位零件：工作部分零件由拉延凸模，凹模，壓料圈，定位塊等組成。5.2 導(dǎo)向零件對(duì)拉延模來(lái)講，其精度沒(méi)有落料沖孔模的要求高，而且拉延模在制造過(guò)程中可能存在間隙不均勻，從而導(dǎo)致側(cè)向力。所以，此模具采用導(dǎo)板導(dǎo)向，既可以準(zhǔn)確對(duì)中，又可以有效地防止側(cè)向力。導(dǎo)向滑面位置的設(shè)置和數(shù)量的選定，必須保證凸模與壓料圈在前后左右以及旋轉(zhuǎn)方向上不產(chǎn)生晃動(dòng)。5.3 拉延模的材料根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?。?duì)于大型覆蓋件的整體拉延模，由于尺寸大、形狀復(fù)雜，宜采用鑄造結(jié)構(gòu)。此模具為了節(jié)省模具鋼，降低制造成本，縮短制造周期，凸模、

11、凹模、壓邊圈都采用了整體結(jié)構(gòu)，然后表面淬火，時(shí)效處理。鑄件采用MoCr鑄鐵。6、模具的工作原理工作時(shí)，氣墊上升帶動(dòng)托桿，托桿把壓料圈頂起，此時(shí)把板料放在壓料圈的定位裝置內(nèi)，上模通過(guò)壓床滑塊下行，接觸制件表面與壓料圈作用逐漸壓緊板料。上模繼續(xù)下行，壓料圈由于上模的壓力跟隨下行，當(dāng)板料接觸到下模上表面時(shí)，拉延開(kāi)始。當(dāng)拉延結(jié)束時(shí)，壓床滑塊到達(dá)下死點(diǎn)位置，限制器限制其行程，拉延終止。整個(gè)拉延工作過(guò)程全部完成。回程時(shí)，滑塊帶動(dòng)上模上行，壓料圈由氣墊作用上升，上模繼續(xù)上行，當(dāng)上模離開(kāi)制件時(shí)，頂出器在彈簧的作用下將制件頂起，壓料圈上升到最高點(diǎn)靜止，由操作工人將制件取出。 7、重要工藝參數(shù)的計(jì)算確定與校核7.1 壓料力的計(jì)算：毛坯的尺寸:760x2200。壓邊力可以按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：Q=Axqx25% 公斤式中 A毛坯總面積； q壓料單位壓力，q為公斤/mm2；Q=760x2200x0.25x25% =104500公斤 =104.5噸7.2 拉延力的計(jì)算： 拉延力可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：P=hlsb 公斤 式中h系數(shù),取0.70.9 l毛坯周長(zhǎng)（mm） s料厚 (mm) b抗拉強(qiáng)度，b為Kg/mm²P=0.9x5920x1x40 =190440 公斤 =190.4 噸8、該拉延模