汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)

摘要汽車覆蓋件是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部零件。它既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件，具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面要求高等特點(diǎn)。本文首先闡述了汽車覆蓋件當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展汽車覆蓋件模具的重要意義。在第二章中主要是介紹了使用Dynaform進(jìn)行產(chǎn)品的模擬，詳細(xì)的介紹了本產(chǎn)品的模擬過(guò)程，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的后處理，不斷修改影響的主要參數(shù)以期達(dá)到理想的結(jié)果。在第三章主要是介紹了產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬結(jié)果進(jìn)行一整套的模具設(shè)計(jì)，再使用UG進(jìn)行了三維造型。最后總結(jié)了全文，對(duì)本課題進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：汽車覆蓋件，模具設(shè)計(jì)，板料成形模擬ABSTRACTAutomobilepanelreferstoautomobilebodyorthecabofcar,thecoverageofengineandthechassisaremadeofsheetmetaloftheshapedsurfaceandinternalparts.Itisnotonlytheappearanceofdecorativeparts,butalsoaclosedshell-shapedpartsbytheedgewithathinmaterial,shape,complexity,structuresizeandthehighsurfacerequirements.Thisarticlefirstintroducesofthedevelopmentofthecurrentstatusanddevelopmentofautomobilepanelsignificanceathomeandabroad.InthesecondchapteristointroduceuseDynaformtosimulateproduct,presentedadetailedsimulationoftheproduct,throughthepost-processingofsimulationresultsandcontinuouslymodifytheeffectsofthemainparameterstoachievethedesiredresults.Bytheresultsofsimulationinthethirdchapterismainlytointroducetheproductmolddesign,andthencarriedoutusingthree-dimensionalsoftware–UGtomakemodel.FinallysummeduponthesubjectoftheprospectKeyword：Automobilepanel,molddesign,sheetmetalformingsimulation目錄摘 要............................................IABSTRACT.........................................II1緒論..........................................11.1汽車覆蓋件的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀..................................11.2本課題的研究目的及意義......................................32汽車覆蓋件沖壓成形計(jì)算機(jī)模擬......................52.1汽車覆蓋件的模擬仿真簡(jiǎn)介....................................52.2Dynaform軟件介紹............................................82.3Dynaform模擬過(guò)程............................................92.4汽車覆蓋件模擬仿真的后處理.................................172.5本章小結(jié)...................................................233 汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)..............................253.1汽車覆蓋件的分類特點(diǎn)和要求.................................253.2汽車覆蓋件的工藝設(shè)計(jì).......................................273.3工作零件的設(shè)計(jì).............................................293.4本章小結(jié)...................................................414課題總結(jié)和展望.................................424.1課題總結(jié)....................................................424.2展望.......................................................42參考文獻(xiàn).........................................43致謝............................................44附 錄..............................錯(cuò)誤！未定義書簽。1緒論1.1汽車覆蓋件的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀模具作為運(yùn)用先進(jìn)的開發(fā)設(shè)計(jì)和精密加工手段制造而成為一種工藝裝備，被人稱為“工業(yè)之母”。對(duì)汽車工業(yè)而言，汽車的發(fā)展離不開模具，而汽車的發(fā)展也會(huì)極大推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。相反的，只有模具生產(chǎn)水平提高才能促進(jìn)汽車制造業(yè)水平的提高。汽車工業(yè)的發(fā)展為汽車模具業(yè)的發(fā)展提供了極大的市場(chǎng)機(jī)遇，據(jù)有關(guān)資料顯示，在美國(guó)、日本等汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，汽車模具在整個(gè)模具產(chǎn)業(yè)中占有50％左右的份額。而在我國(guó)，僅有三分之一左右的模具產(chǎn)品服務(wù)于汽車制造業(yè)，因此，汽車模具市場(chǎng)有相當(dāng)大的發(fā)展空間，而汽車覆蓋件模具是整個(gè)汽車模具的重要組成部分。近兩年在汽車工業(yè)的帶動(dòng)下，汽車覆蓋件模具市場(chǎng)需求量大大增加。一汽模具制造、東風(fēng)汽車模具、天津汽車模具、四川成飛集成科技股份等四大模具廠已具備了大中型汽車覆蓋件模200萬(wàn)左右工時(shí)的能力，新涌現(xiàn)的普什模具、北京比亞迪模具、哈爾濱哈飛汽車模具有限公司、躍進(jìn)汽車集團(tuán)南京模具裝備、上海千緣汽車車身等20多家汽車覆蓋件模具企業(yè)的生產(chǎn)能力也不斷提高，他們是當(dāng)前行業(yè)的主力軍，雖然這些企業(yè)發(fā)展很快，技術(shù)水平也有很大提高，但是在汽車覆蓋件模的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造上依然不能滿足需要。當(dāng)期，國(guó)內(nèi)與國(guó)外的差距仍然比較明顯主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：（1）模具設(shè)計(jì)方面汽車工業(yè)比較發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家在進(jìn)行汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，大量采用三維CAD設(shè)計(jì)，比例高達(dá)70％～90％，Pro/E、UG等軟件的應(yīng)用也很普遍，利用這些軟件創(chuàng)建的自動(dòng)繪圖精確度高，得出的計(jì)算數(shù)據(jù)可靠，數(shù)據(jù)庫(kù)功能較強(qiáng)，因而設(shè)計(jì)效率很高相對(duì)于國(guó)外的先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)在汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)上則顯得力不從心。此外，在覆蓋件的設(shè)計(jì)制造依據(jù)上，國(guó)內(nèi)外也有很大差別。國(guó)內(nèi)大量依據(jù)實(shí)物樣件，而較少依據(jù)數(shù)模；國(guó)外則與此相反，大量依據(jù)數(shù)學(xué)模型。（2）沖壓工藝分析方面當(dāng)前在我國(guó)，進(jìn)行汽車覆蓋件模的沖壓工藝分析中，有些企業(yè)還使用2DCAD，只有少數(shù)用得好的企業(yè)采用CAE，因此在進(jìn)行沖壓工藝分析時(shí)，往往不能預(yù)先評(píng)估制件的成形性，導(dǎo)致試模成功率低、試模時(shí)間長(zhǎng)。而在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，CAE技術(shù)的應(yīng)用已成熟。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE軟件，可以模擬金屬變形過(guò)程、分析應(yīng)力應(yīng)變的分布及預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。因此，歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車覆蓋件模的沖壓工藝分析中多采用3DSOLID和CAE，試模成功率高達(dá)90％左右。（3）鑄件方面隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展與工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，用戶對(duì)鑄件的要求也越來(lái)越高，鑄件的輕量化、薄壁化、強(qiáng)韌化已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具鑄件的生產(chǎn)多采用FMC鑄造毛坯，但是實(shí)型材料質(zhì)量比較差，模型加工、檢測(cè)手段比較落后，鑄件的余量多在8－16mm，余量大，而且生產(chǎn)出來(lái)的鑄件組織不夠細(xì)密，強(qiáng)度差。而在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，雖然也是采用FMC鑄造毛坯，但是模型多采用高速數(shù)控銑加工，鑄件余量小，僅有6mm左右，在鑄造中多采用微機(jī)控制系統(tǒng)，鑄件組織細(xì)密。（4）制造方面在汽車覆蓋件模的制造上，國(guó)內(nèi)外也有很多差距。當(dāng)前國(guó)內(nèi)采用CAM技術(shù)的普及率還不夠高，應(yīng)用水平也不平衡，而在國(guó)外普遍采用CAM技術(shù)。（5）研修調(diào)試、檢測(cè)方面當(dāng)前，由于研修技術(shù)、設(shè)備的落后，在汽車覆蓋件模的研修調(diào)試中，國(guó)內(nèi)多采用人工操作，且大量采用國(guó)產(chǎn)的、性能較差、精度低的研配設(shè)備，存在大量機(jī)外修，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝模量大，周期長(zhǎng)，成本高。而在國(guó)外大量采用具有翻轉(zhuǎn)和數(shù)顯功能的研配壓力機(jī)或研配系統(tǒng)機(jī)床，研修工作量小，因而精度可達(dá)，并且與 CAE 技術(shù)結(jié)合，可一次性沖調(diào)試完畢，大大縮短了調(diào)試周期。國(guó)外有些企業(yè)近年來(lái)又發(fā)展了計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試，效果更好。（6）標(biāo)準(zhǔn)件方面當(dāng)前，面對(duì)國(guó)內(nèi)龐大的汽車模具市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的汽車模具廠商卻顯得有些力不從心，特別是在汽車覆蓋件模的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造上，汽車模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作多停留在初步階段，汽車覆蓋件模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)量少，產(chǎn)品水平低，雖然有不少汽車企業(yè)采用了標(biāo)準(zhǔn)件，但是許多依賴進(jìn)口。汽車車身模具標(biāo)準(zhǔn)未能向國(guó)際靠攏，尚未建立和完善多種典型的模具結(jié)構(gòu)和工藝，且尚未形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件計(jì)算機(jī)銷售網(wǎng)，模具標(biāo)準(zhǔn)件的供貨周期長(zhǎng)，商品品種不全。與此相比，國(guó)外的汽車車身模具標(biāo)準(zhǔn)件供貨渠道通暢，商品化程度高、品種齊全且出口到世界各國(guó)。（7）整體協(xié)調(diào)和企業(yè)管理方面與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的企業(yè)在整個(gè)車型模具的整體協(xié)調(diào)和企業(yè)管理方面還存在不少差距。國(guó)外許多企業(yè)都具有對(duì)整個(gè)車型模具進(jìn)行協(xié)調(diào)的能力，可以在同一個(gè)平臺(tái)上將幾百套模具交給許多企業(yè)同時(shí)生產(chǎn)，因而能快速地、高質(zhì)量地進(jìn)行整車交貨。而在國(guó)內(nèi)，絕大部分企業(yè)沒(méi)有這方面的能力，只有少數(shù)企業(yè)有類似的能力，但協(xié)調(diào)的總水平尚落后于國(guó)外先進(jìn)企業(yè)。1.2本課題的研究目的及意義汽車覆蓋件在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于技術(shù)、成本、周期的各方面的因素，工程技術(shù)人員在實(shí)際工廠中不可能依靠傳統(tǒng)的方法在工廠中依靠理論分析分析板料的成形，繼而進(jìn)行反復(fù)的修模、試模，再進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)、優(yōu)化，也不現(xiàn)實(shí)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)代替以往的實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式，分析板料的應(yīng)力、應(yīng)變，分析汽車覆蓋件在設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬板料的成形,對(duì)于設(shè)計(jì)者進(jìn)行工業(yè)分析和模具設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)精度，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、降到成本起了很大的作用。本文通過(guò)三維造型軟件首先進(jìn)行產(chǎn)品的造型，設(shè)計(jì)拉深件，再使用模擬軟件進(jìn)行拉深件的拉伸成型，通過(guò)模擬結(jié)果，找出缺陷的原因，并提出改進(jìn)；然后對(duì)模擬后的拉深件設(shè)計(jì)拉伸模具，將CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)。這樣能夠大大縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。2汽車覆蓋件沖壓成形計(jì)算機(jī)模擬2.1汽車覆蓋件的模擬仿真簡(jiǎn)介汽車覆蓋件基本上是有難以展開成的空間曲面組成，沖壓成形過(guò)程中，板料的應(yīng)力應(yīng)變分布非常復(fù)雜，從變形方式來(lái)看，板料的成形往往是拉延、翻邊、脹形、彎曲等多種變形方式的組合過(guò)程。而模具設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是要解決好沖壓過(guò)程中板料不同部位之間材料的協(xié)調(diào)變形過(guò)程既要避免局部區(qū)域過(guò)分變薄甚至拉裂，又要避免起皺或在零件上留下滑移線，還要將零件的回彈控制在允許的范圍內(nèi)。其中拉裂和起皺，不僅是汽車覆蓋件沖壓成形容易出現(xiàn)的問(wèn)題，而且他們有恰恰構(gòu)成了一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，拉延筋是調(diào)和這對(duì)矛盾的重要手段，通過(guò)合理設(shè)置拉延筋來(lái)控制材料的流動(dòng)阻力，對(duì)促進(jìn)板料上不同部位之間的協(xié)調(diào)變形具有重要的意義。同樣，模具間隙。潤(rùn)滑狀態(tài)，坯料形狀等因素對(duì)沖壓成敗也有著舉足輕重的作用，顯然，解析法是難以確定上述各因素對(duì)沖壓過(guò)程影響的定量的結(jié)果的，而對(duì)這類問(wèn)題的求解，顯示有限元方法具有十分顯著的特點(diǎn)，利用顯示有限元方法，在模具實(shí)際制造之前就獲得諸如拉延筋的設(shè)置究竟能否按我們預(yù)期的方式協(xié)調(diào)板料的變形，具體零件的沖壓過(guò)程中究竟會(huì)存在什么問(wèn)題，模具間隙、潤(rùn)滑狀態(tài)、坯料形狀等是否合適，模具改進(jìn)設(shè)計(jì)后能夠取得多大的效果等問(wèn)題的答案，對(duì)汽車覆蓋件的沖模設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。同時(shí)，在汽車覆蓋件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于技術(shù)能力、開發(fā)周期和開發(fā)成本等諸多因素的限制，技術(shù)人員要想依靠傳統(tǒng)的方法在工廠中不斷的試模來(lái)解決各種問(wèn)題并不現(xiàn)實(shí)。因此，為了縮短設(shè)計(jì)周期并且降低開發(fā)成本，許多國(guó)內(nèi)外汽車企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都在嘗試采用鈑金成形的計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）技術(shù)對(duì)覆蓋件成形的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)和工藝參數(shù)的定量控制，在一定程度上大大降低了工5廠的成本。覆蓋件成形過(guò)程分析與設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)具體產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型、技術(shù)要求和生產(chǎn)資源條件，完成覆蓋件可行加工方案的制定。內(nèi)容包括工序及工藝分析、成形模具設(shè)計(jì)與制造和加工環(huán)境設(shè)置(設(shè)備選擇和潤(rùn)滑條件)等，這其中又以拉延成形工序分析最為重要，因?yàn)?0%以上的覆蓋件質(zhì)量問(wèn)題都是由于該工序的不合理設(shè)計(jì)所導(dǎo)致，因此，本文的研究重點(diǎn)也將圍繞汽車覆蓋件的拉延工序進(jìn)行分析。覆蓋件成形技術(shù)屬于板金成形范疇。廣義的汽車覆蓋件按其功能不同可分為外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和結(jié)構(gòu)件三大類。近年來(lái)，覆蓋件制造逐漸向大型化、精密化、及復(fù)雜化方向發(fā)展。下圖是覆蓋件的成形過(guò)程：圖2.1覆蓋件成形過(guò)程模型本文主要研究的是模擬分析方法，也是當(dāng)前的主流研究方法。主要思想是把模具簡(jiǎn)化為理想的均勻固體模型，簡(jiǎn)化毛胚的材料性能參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、邊界參數(shù)等各種物理參數(shù)，然后利用數(shù)值模擬技術(shù)研究鈑金成形過(guò)程。下圖給出了汽車覆蓋件成形過(guò)程有限元模擬的典型框圖：圖2.2有限元模擬的典型框圖本文通過(guò)UG建立產(chǎn)品的數(shù)字模型，使用Dynaform進(jìn)行模擬。下圖是通過(guò)UG建立的數(shù)模：圖2.3UG建立的數(shù)模要進(jìn)行拉延工序的模擬仿真，要分析工件的成形特征?？紤]到工件的幾何特征及其實(shí)際的使用，首先要將工件做成對(duì)稱的以利于模擬分析。，因此，拉深時(shí)上面的孔要進(jìn)行補(bǔ)孔，該步驟可在UG中做，也可在Dynaform中做。2.2Dynaform軟件介紹DYNAFORM軟件是美國(guó)ETA公司和LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板料成形數(shù)值模擬的專用軟件，是LS-DYNA求解器與ETA/FEMB前后處理器的完美結(jié)合，是當(dāng)今流行的板料成形與模具設(shè)計(jì)的CAE工具之一。在其前處理器(Preprocessor)上可以完成產(chǎn)品仿真模型的生成和輸入文件的準(zhǔn)備工作。求解器(LS-DYNA)采用的是世界上最著名的通用顯示動(dòng)力為主、隱式為輔的有限元分析程序，能夠真是模擬板料成形中各種復(fù)雜問(wèn)題。后處理器(Postprocessor)通過(guò)CAD技術(shù)生成形象的圖形輸出，可以直觀的動(dòng)態(tài)顯示各種分析結(jié)果。Dynaform軟件基于有限元方法建立,被用于模擬鈑金成形工藝。Dynaform軟件包含BSE、DFE、Formability三個(gè)大模塊，幾乎涵蓋沖壓模模面設(shè)計(jì)的所有要素，包括：定最佳沖壓方向、坯料的設(shè)計(jì)、工藝補(bǔ)充面的設(shè)計(jì)、拉延筋的設(shè)計(jì)、凸凹模圓角設(shè)計(jì)、沖壓速度的設(shè)置、壓邊力的設(shè)計(jì)、摩擦系數(shù)、切邊線的求解、壓力機(jī)噸位等。Dynaform軟件可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，汽車、航空航天、家電、廚房衛(wèi)生等行業(yè)?？梢灶A(yù)測(cè)成形過(guò)程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈、成形剛度、表面質(zhì)量，評(píng)估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供幫助。Dynaform軟件設(shè)置過(guò)程與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程一致，操作上手容易。來(lái)設(shè)計(jì)可以對(duì)沖壓生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行模擬：坯料在重力作用下的變形、壓邊圈閉合過(guò)程、拉延過(guò)程、切邊回彈、回彈補(bǔ)償、翻邊、脹形、液壓成形、彎管成形。Dynaform軟件適用的設(shè)備有：?jiǎn)蝿?dòng)壓力機(jī)、雙動(dòng)壓力機(jī)、無(wú)壓邊壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、鍛錘、組合模具和特種鍛壓設(shè)備等。2.3Dynaform模擬過(guò)程任何有限元分析軟件都應(yīng)包括三個(gè)基本部分：前處理，求解器和后處理。對(duì)于這三個(gè)部分，前處理和后處理尤為重要。在模擬之前我們首相要將工件進(jìn)行鏡像采用一模兩件的工藝如下圖所示：圖2.4修改后的覆蓋件使用UG的輸出功能輸出通用的IGS的文件。（1）使用Dynaform的導(dǎo)入功能導(dǎo)入該工件（2）網(wǎng)格劃分進(jìn)行有限元分析時(shí)，必須將模型進(jìn)行離散化，即為模型劃分網(wǎng)格。在曲變形較大的部位單元要?jiǎng)澐值拿芤恍?，在變形較小或沒(méi)有彎曲的部位的單元可以劃分的稀疏一些。當(dāng)啟用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能時(shí)，可以把網(wǎng)格劃的粗一些，能明顯減少計(jì)算時(shí)間。因此，開始我選用了Dynaform自帶的網(wǎng)格劃分功能，并沒(méi)有選擇專業(yè)級(jí)的網(wǎng)格劃分軟件；要是自帶的不能滿足要求，則選擇專業(yè)的劃分軟件。圖2.5網(wǎng)格劃分圖2.6劃分網(wǎng)格之后的凹模（3）為了拉深的順利進(jìn)行我們還需要進(jìn)行補(bǔ)孔，使用 Dynaform 自帶的補(bǔ)孔功能補(bǔ)孔；圖2.7自動(dòng)補(bǔ)孔工具補(bǔ)孔后的件如下圖所示：圖2.8自動(dòng)補(bǔ)孔后的覆蓋件（4）因?yàn)樵摴ぜ耐庑畏浅?fù)雜，通過(guò)幾何展開來(lái)獲得初始的坯料是非常困難的，而其幾何展開不考慮塑性變形，拉延件的展開尺寸也是不精確的；Dynaform具有初始坯料計(jì)算功能，其原理是基于全增量理論。假定成形過(guò)程是比例加載的（第一次拉延過(guò)程可以近似認(rèn)為是比例加載），僅僅考慮初始的毛坯和變形終了的狀態(tài)，不考慮變形的中間狀態(tài)，采用一步加載。由于計(jì)算速度快、建立分析模型簡(jiǎn)單，所以此方法可用于設(shè)計(jì)早期估計(jì)零件的外形和工藝的可行性。圖2.9坯料估算和坯料規(guī)整工具檢查網(wǎng)格劃分后，進(jìn)行坯料的計(jì)算：圖2.10不規(guī)則坯料外形和規(guī)整后的坯料形狀上圖可以看出計(jì)算出的坯料并不是規(guī)則的形狀，我們可是使用Dynaforn中的工具進(jìn)行規(guī)則化，使用BLANKFITTING命令可以通過(guò)一個(gè)矩形或者梯形來(lái)你和估算毛坯的輪廓，并且生成的矩形或是梯形標(biāo)注了尺寸大小。（5）將不規(guī)則線條刪除后，對(duì)坯料進(jìn)行網(wǎng)格劃分，圖2.11使用坯料網(wǎng)格劃分工具劃分之后如下圖所示

圖2.12劃分之后的坯料網(wǎng)格（6）以上各部分定義好之后，開始定義凸、凹模，壓邊圈等參數(shù)，拉延?？煞譃閱蝿?dòng)拉延和雙動(dòng)拉延。具體選擇過(guò)程在模具設(shè)計(jì)中介紹。定義坯料的厚度為，設(shè)定摩擦系數(shù)為，初始?jí)毫?00000N，虛擬沖壓速度為3m/s，材質(zhì)選擇DQSK（36），其各定義過(guò)程如下圖圖2.13定義坯料和坯料的材料圖2.14凸凹模、壓邊圈的定義圖2.15生成的凸模圖2.16生成的壓邊圈(7)在Dynaform中進(jìn)行各工具的定位，圖2.17固定凹模，自動(dòng)偏移凸模和壓邊圈的位置各工具位置如下圖所示：圖2.18沖壓方向的定義及各工件的位置狀態(tài)（8）通過(guò)以上的模擬設(shè)置，我們可以總結(jié)處沖壓模擬的基本流程：圖2.19沖壓模擬流程圖進(jìn)行好各項(xiàng)設(shè)置之后進(jìn)行提交：圖2.20提交運(yùn)算2.4 汽車覆蓋件模擬仿真的后處理Dynaform的后處理后處理能夠讀取和處理d3plot文件中所有可用的數(shù)據(jù)。除了包含沒(méi)有變形的模型數(shù)據(jù)意外，d3plot 文件還包含 LS—DYNA生成的所有結(jié)果文件（應(yīng)力，應(yīng)變，時(shí)間歷史曲線等）。后處理能夠繪制變形過(guò)程（deformation），厚度變化過(guò)程和成形極限圖（FLD）以及坯料上的應(yīng)力/應(yīng)變等物理量的分布，并且能夠錄制這些變化過(guò)程為通用的AVI電影文件，以及E3d三維演示文件。所謂沖壓成形極限是指板料在沖壓加工中所能達(dá)到的最大變形程度。通過(guò)成形極限圖，可以很清楚地。成形極限圖（FormingLimitDiagram）的形成（1）在試驗(yàn)用坯料上制備好坐標(biāo)網(wǎng)格；（2）以一定的加載方式使坯料產(chǎn)生脹形變形，測(cè)出試件破裂或失穩(wěn)時(shí)的應(yīng)變（長(zhǎng)、短軸方向）；山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（3）改變坯料尺寸或加載條件，重復(fù)2）項(xiàng)試驗(yàn)，測(cè)得另一狀態(tài)下的試件破裂或失穩(wěn)時(shí)的應(yīng)變（長(zhǎng)、短軸方向）；（4）取得一定量的數(shù)值后，在平面坐標(biāo)圖上描繪出各試驗(yàn)點(diǎn)，然后圓滑連線，作出FLD。成形極限曲線將整個(gè)圖形分成如下圖所示的三部分：安全區(qū)、破裂區(qū)及臨界區(qū)。成形極限圖的示意圖如下圖所示：圖2.21典型成形極限圖打開eta/post打開模擬生成的文件，進(jìn)行結(jié)果的分析，從而找出問(wèn)題的所在，進(jìn)行模型，參數(shù)等各方面的修改，以期得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果，后處理在模擬中的地位并不比前處理的地位低，相反，要是在后期中看不處問(wèn)題的所在，那整個(gè)模擬也是無(wú)用的，因此，后處理起了很重要的作用，下圖是打開后處理的界面：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖2.22點(diǎn)擊查看成形極限圖生成的成形極限圖如下圖所示，紅色區(qū)域表示發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象。圖2.23時(shí)間坯料的成形極限圖零件開裂的根本原因在于拉伸變形抗力大于覆蓋件開裂處材料的實(shí)際有效抗拉強(qiáng)度。解決拉深件破裂的方法主要有以下幾種方法：(1)調(diào)整壓料力，使壓料力變小。(2)調(diào)整拉伸間隱，使間隙變大，并使間隱變得均勻。(3) 調(diào)整凹模圓角半徑。凹模圓角半徑太小，零件易拉裂，加大凹模圓角半徑可減小拉裂程度。(4)調(diào)整凸模圓角半徑。(5)調(diào)整凸模與凹模的相對(duì)位置。(6)毛坯尺寸太大或形狀不當(dāng)，板料質(zhì)量及潤(rùn)滑不好也會(huì)使零件拉裂，故應(yīng)改變毛坯尺寸或形狀，調(diào)整沖壓工藝。造成零件開裂的原因很多，在調(diào)整時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查開裂狀況、產(chǎn)生的部位，確定產(chǎn)生開裂的拉伸行程位置，根據(jù)具體情況推斷產(chǎn)生開裂的原因，從而制定出解決開裂的具體方案。通過(guò)更改原零件的圓角大小，和模具的凸凹模間隙，等各種優(yōu)化，并且通過(guò)改小壓邊力，不斷地調(diào)整壓邊力最后得出為150000N模擬出的比較好，減小凸模與壓扁去，壓邊圈與凹模的摩擦系數(shù)為，圖凹模的間隙為1.2倍的坯料，再次模擬。圖2.24修改壓邊力2山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文通過(guò)不斷地修正上圖的壓邊力的數(shù)值及其模擬的速度等各個(gè)參數(shù)，得到比較正確的模擬結(jié)果。圖2.25修改摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)在模擬過(guò)程中同樣起著很重要的作用。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail21山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖2.26仿真成形極限圖圖2.27仿真厚度變化圖山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail22山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文發(fā)現(xiàn)雖然有破裂的地方，但是并沒(méi)有影響到內(nèi)部所需工件的質(zhì)量，而其厚度的變化在材料最大變薄范圍之內(nèi)，破裂的部分在后續(xù)工序中還要進(jìn)行切除。2.5本章小結(jié)通過(guò)自己不斷地練習(xí)使用Dynaform進(jìn)行模擬，總結(jié)出了Dynaform的詳細(xì)的模擬步驟：2.5.1 DYANFORM分析過(guò)程介紹（1）導(dǎo)入幾何或網(wǎng)格模型（2）修改零件名稱（3）劃分曲面網(wǎng)格（分別進(jìn)行坯料和工具進(jìn)行網(wǎng)格劃分）（4）檢查網(wǎng)格（5）創(chuàng)建不見及偏置凹模（凸模）創(chuàng)建凸模（凹模）和壓邊圈（6）分離壓料面和凸模（凹模）（7）定義坯料材料及屬性（8）定義工具定義等效拉延筋（9）工具自動(dòng)定位（10）定義工具運(yùn)動(dòng)曲線檢查工具運(yùn)動(dòng)情況（11）定義成形參數(shù)和控制參數(shù)（12）提交工作到求解器進(jìn)行計(jì)算（13）后處理分析（14）分析報(bào)告山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail232.5.2 DFE模面設(shè)計(jì)過(guò)程（1）導(dǎo)入零件幾何模型（2）劃分網(wǎng)格（3）檢查并修補(bǔ)網(wǎng)格（4）沖壓方向調(diào)整（5）內(nèi)部填充（6）外部光順（7）創(chuàng)建壓料面

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（8）創(chuàng)建過(guò)渡面（工藝補(bǔ)充面）（9）切割壓料面2.5.3 BSE坯料估算過(guò)程（1）導(dǎo)入零件模型（2）劃分網(wǎng)格（3）檢查和修補(bǔ)網(wǎng)格（4）坯料尺寸估算（5）坯料網(wǎng)格劃分（6）外部光順（7）生成新的坯料輪廓線和網(wǎng)格（8）坯料排樣（9）輸出排樣報(bào)告和報(bào)價(jià)山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail24山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文3 汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)接下來(lái)將以下圖的拉深件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，工件如下圖所示：圖3.1拉深件模型3.1汽車覆蓋件的分類特點(diǎn)和要求汽車覆蓋件的分類按工藝特征分類如下：(1)對(duì)稱于一個(gè)平面的覆蓋件。諸如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前圍板、后圍板、散熱器罩和水箱罩等。(2)不對(duì)稱的覆蓋件。諸如車門的內(nèi)、外板，翼子板，側(cè)圍板等。(3)可以成雙沖壓的覆蓋件。所謂成雙沖壓既指左右件組成一個(gè)便于成型的封閉件，也指切開后變成兩件的半封閉型的覆蓋件。(4)具有凸緣平面的覆蓋件。如車門內(nèi)板，其凸緣面可直接選作壓料面。(5)壓彎成型的覆蓋件。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail25山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文以上各類覆蓋件的工藝方案各有不同，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)亦有很大差別。按功能和部位分類：可分為外部覆蓋件、內(nèi)部覆蓋件和骨架類覆蓋件三類。外部覆蓋件和骨架類覆蓋件的外觀質(zhì)量有特殊要求，內(nèi)部覆蓋件的形狀往往更復(fù)雜。汽車覆蓋件的特點(diǎn)和要求覆蓋件的特點(diǎn)和要求：同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性。因此，在實(shí)踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來(lái)，作為一各特殊的類別加以研究和分析。覆蓋件的特點(diǎn)決定了它的特殊要求：(1)表面質(zhì)量覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過(guò)渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢，不允許參差不齊?？傊采w件不僅要滿足結(jié)構(gòu)上的功能要求，更要滿足表面裝飾的美觀要求。(2)尺寸形狀覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，其形狀很難在覆蓋件圖上完整準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)，因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型來(lái)描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據(jù)，覆蓋件圖上標(biāo)注出來(lái)的尺寸形狀，其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸、形狀過(guò)渡尺寸等，都應(yīng)和主模型一致，圖面上無(wú)法標(biāo)注的尺寸要依賴主模型量取，從這個(gè)意義上看，主模型是覆蓋件圖必要的補(bǔ)充。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail26(3)剛性

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文覆蓋件拉延成型時(shí)，由于其塑性變形的不均勻性，往往會(huì)使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受至振動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生空洞聲，用這樣零件裝車，汽車在高速行駛時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，造成覆蓋件早期破壞，因此覆蓋件的剛性要求不可忽視。檢查覆蓋件剛性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位聲音的異同，另一是用手按看其是否發(fā)生松弛和鼓動(dòng)現(xiàn)象。(4)工藝性覆蓋件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關(guān)鍵是拉延工藝性。覆蓋件一般都采用一次成型法，為了創(chuàng)造一個(gè)良好的拉延條件，通常將翻邊展開，窗口補(bǔ)滿，再加添上工藝補(bǔ)充部分，構(gòu)成一個(gè)拉延件。因?yàn)槠嚫采w件是組成汽車車身的薄板沖壓件，且具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大及其表面質(zhì)量高的特點(diǎn)。因此，覆蓋件的質(zhì)量好壞在很大程度上受拉深模的控制，拉深模是沖出高品質(zhì)外觀件的關(guān)鍵。3.2汽車覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)覆蓋件的沖壓工藝，是有拉延工序、修邊工序、和翻邊工序三個(gè)基本工序組成的。在這三個(gè)基本工序的基礎(chǔ)上，根據(jù)各個(gè)覆蓋件的形狀和尺寸，編制各自的沖壓工藝。確定沖壓方向汽車覆蓋件的沖壓工藝，一般都需要兩道或兩道以上的工序完成。每道工序的沖壓方向要根據(jù)本工序的具體情況確定。確定沖壓方向應(yīng)從成形工序開始，然后制定出各工序的沖壓方向。應(yīng)將各工序的沖壓方向設(shè)計(jì)成一致。確定沖壓方向時(shí)，應(yīng)滿足一下幾方面的要求：(1)要確保拉延凸模能夠順利進(jìn)入拉延凹模，避免凸模接觸不到的死角所有需要山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail27山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文拉深的部分在一次拉深完成；圖a所示凸模不能順利進(jìn)入凹模，而將凹模旋轉(zhuǎn)一定的角度后，凸模能夠順利進(jìn)入凹模；圖3.2沖壓方向的確定汽車覆蓋件的凹形對(duì)確定沖壓方向的影響及我選用的實(shí)際沖壓仿形。(2)拉延開始時(shí)凸模和坯料的接觸面積要大，盡量保證坯料平放，保證不出現(xiàn)沖壓負(fù)角，避免點(diǎn)接觸，接觸部位應(yīng)該盡量處于沖模中心，這樣才能保證拉深時(shí)的應(yīng)力比較均勻而不至于產(chǎn)生拉裂。保證材料能夠均勻拉入凹模拉深開始時(shí)毛坯不竄動(dòng)，拉深過(guò)程平穩(wěn)。如圖a所示，若接觸面積小，接觸面與水平夾角α 大,應(yīng)力集中容易產(chǎn)生破裂,所以凸模頂部最好是平的,而且成水平面。圖b所示，凸模開始時(shí)開始拉深時(shí)與毛坯的接觸地方較多、而且接觸面分散，有兩個(gè)和兩個(gè)以上的接觸地方，而其最好要同時(shí)接觸、否則凸模在拉深過(guò)程中，拉深毛坯就有可能經(jīng)凸模頂部竄動(dòng)。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail28山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖3.3拉延開始凸模與毛坯的接觸狀態(tài)(3)壓料面各部分的進(jìn)料阻力要均勻，拉深深度均勻時(shí)保證壓料面各部位進(jìn)料阻力均勻的主要條件，進(jìn)料阻力不同，容易產(chǎn)生拉深破裂和起皺。以上分析選擇沖壓中心為幾何中心。3.3工作零件的設(shè)計(jì)汽車覆蓋件拉深模的設(shè)計(jì)時(shí)一項(xiàng)難度很大的設(shè)計(jì)工作，是覆蓋件質(zhì)量要求和工藝要求的關(guān)鍵?？梢哉f(shuō)，模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量高低，是汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響到模具的制造水平、模具調(diào)試的工作量的大小、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的長(zhǎng)短，甚至影響到車身的開發(fā)能力。拉深模的準(zhǔn)備工作（1）覆蓋件零件圖和拉深件圖覆蓋件零件圖式所有工序生產(chǎn)地總綱領(lǐng)。在設(shè)計(jì)拉深模之前，要認(rèn)真仔細(xì)閱讀覆蓋件零件圖，充分理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想、零件的各項(xiàng)功能和技術(shù)質(zhì)量要求，并分析拉深時(shí)那些因素會(huì)對(duì)零件質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail29（2）沖壓工藝文件

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文認(rèn)真研究沖壓工藝文件，明確對(duì)拉深件的要求、拉深成形對(duì)以后各道工序的影響，這對(duì)拉深模設(shè)計(jì)時(shí)非常重要的。拉深變形分析和質(zhì)量問(wèn)題分析針對(duì)拉深件的結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)，進(jìn)行拉深成形時(shí)毛坯的貼膜過(guò)程分析和變形分析，分析判斷毛坯各部位的變形性質(zhì)、變形形態(tài)、變形分布及變形量大小等，并進(jìn)一步分析判斷毛坯在不同變形形態(tài)、變形分布及變形量下可能出現(xiàn)的破裂、起皺、面畸變、以及剛度質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)還要判斷拉深過(guò)程可能出現(xiàn)的劃傷、沖擊線等問(wèn)題。然后，依據(jù)這些分析和判斷在模具設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防措施。沖模設(shè)計(jì)的有關(guān)資料準(zhǔn)備好進(jìn)行拉深模設(shè)計(jì)所需的各種參考資料，以往的類似的拉深成形模具圖樣、國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。拉深模的制造特點(diǎn)汽車覆蓋件成形各工序沖模的制造順序如下圖：山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail30山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖3.10沖模的制造順序其中拉深模制造需要最先完成制造，然后根據(jù)拉深模調(diào)試所確定的毛坯形狀和尺寸確定落料模的落料刃口形狀和尺寸，同時(shí)，用拉深處的合格拉深件進(jìn)行修邊，在翻邊模上進(jìn)行翻邊成形，再根據(jù)翻邊模調(diào)試所確定的修邊線形狀和尺寸去定修邊模刃口形狀和尺寸。拉深凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）拉深凸模結(jié)構(gòu)汽車覆蓋件單動(dòng)拉深模的凸模結(jié)構(gòu)與一般的拉深凸模結(jié)構(gòu)查不多，也是固定在模板上，模板再與上滑塊或工作臺(tái)連接。由于汽車覆蓋件來(lái)說(shuō)，凸模是拉延的主要成形部分，除工藝上的特殊要求外，其輪廓尺寸和深度即為產(chǎn)品圖尺寸。工作部分筋的厚度為 70~90mm，為了減少山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail31山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文加工余量，保證凸模輪廓尺寸，縮短整修工時(shí)，在凸模上沿壓料面有一段40~80的直壁必須加工，，直壁向上40度西面過(guò)渡，縮小就離b為15~40mm是不加工面。材料一般為HT250.采用鑄造的成型，且為中空式的殼體結(jié)構(gòu)、要求凸模有較高的硬度和耐磨性時(shí)，可以采用表面火焰淬火等方法對(duì)凸模工作部分表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。拉深凸模工作部分和覆蓋件拉深件的內(nèi)表面是相同的，同時(shí)，拉深件上的裝飾棱線、裝飾筋條、裝飾凹坑、加強(qiáng)筋、裝配凸包、凹坑等局部形狀，一般都是在拉深模上一次成形，拉深件的反成形形狀也是在拉深模上成形。因此，凸模工作表面上還要有成形這些內(nèi)部形狀用的凸?；虬寄５男螤睢．?dāng)這些局部形狀的變形量較大，有破裂危險(xiǎn)時(shí)，可以將成形局部形狀的凸凹模的圓角半徑加大，然后在修邊等工序中進(jìn)行校核，達(dá)到覆蓋件的形狀和尺寸要求。鑄件壁厚和模具的尺寸、生產(chǎn)批量和受力情況有關(guān)。合理選擇鑄件壁厚不僅可以節(jié)約材料，也可以提高鑄件質(zhì)量。鑄件的壁厚和結(jié)構(gòu)參數(shù)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各國(guó)各廠推薦的數(shù)據(jù)也不盡相同。如是有筋的布置，筋的布置最好避免十字交叉，最好是丁字交叉，厚度盡可能均勻，避免幾句變化的斜面。壁厚過(guò)薄，澆鑄時(shí)熔融金屬的流動(dòng)變壞。厚壁和薄壁結(jié)合部位設(shè)置過(guò)渡區(qū)。沖模的閉合高度要適合壓力機(jī)的規(guī)格下圖為使用UG設(shè)計(jì)的凸模。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail32（2）拉深凹模結(jié)構(gòu)

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖3.13UG建立的凸模模型拉延凹模的主要作用是提供了凹模壓料面、凹模圓角和凹模洞口。凹模壓料面安拉延件壓料面設(shè)計(jì)，凹模壓料面有平面和曲面兩種形狀，平壓料面制造容易，曲壓料面可減小拉延深度。凹模壓料面寬度尺寸的確定壓料面尺寸K值得確定，應(yīng)按拉延前拉延毛坯的展開料寬加大40~60mm，K值一般在130~240mm范圍內(nèi)。一般情況下，凹模圓角：R凹（6~10）t式中 t板料厚度（mm）當(dāng)凹模圓角處于工藝補(bǔ)充部分上，根據(jù)常用覆蓋件板料厚度，取中間值（8~110mm）。當(dāng)壓料面是覆蓋件本身凸緣的一部分時(shí)，則凹模圓角半徑就是覆山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail33山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文蓋件要求的圓角半徑。如果覆蓋件要求圓角半徑過(guò)小，影響拉延變形時(shí)，則適當(dāng)加大到合適數(shù)值，用后續(xù)的工序整形圓角也能達(dá)到要求數(shù)值。下圖為使用UG設(shè)計(jì)的凹模：圖3.14UG建立的凹模模型壓料面的設(shè)計(jì)壓料面時(shí)工藝補(bǔ)充的一個(gè)重要組成部分，對(duì)汽車覆蓋件的拉深成形起著重要的作用。壓料面是指位于凹模上表面和壓邊圈下表面之間起壓料作用的那部分材料。壓料面的作用是在壓邊圈與凹模作用下，板料在拉深時(shí)既能合理流動(dòng)又不會(huì)起皺、破裂。在拉深開始時(shí)，壓邊圈將毛坯與凹模壓料面上壓緊，拉深進(jìn)行時(shí)，凸模的拉深力與壓料面的阻力共同形成毛坯的變形力，使毛坯產(chǎn)生塑性變形。通過(guò)壓料面的變化，可以使拉深件的深度均勻，毛坯的流動(dòng)阻力分度滿足拉深成形的需要。壓料面的設(shè)計(jì)是否合理，會(huì)直接影響到壓料面毛坯向凹模內(nèi)流動(dòng)的方向、速度、毛坯的變形、破裂起皺等問(wèn)題。壓料面的設(shè)計(jì)原則：山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail34山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文壓料面應(yīng)該遵循以下基本原則：（1）盡量選用平面壓料面 若壓料面不是覆蓋件的凸緣，則首先考慮選用平面壓料面。對(duì)于覆蓋件的凸緣是否作為壓料面，也應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮是否可以將原來(lái)的凸緣展開，改成平面壓料面。因?yàn)槔酶采w件的凸緣作為壓料面，一旦出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，就成為覆蓋件上不可去掉的缺陷。圖3.4壓料面形狀示意圖（1.凸模2.凹模3.壓料面）(2)降低拉延深度 從拉延工序的工藝設(shè)計(jì)角度出發(fā)，為了保證拉延后的拉延件不產(chǎn)生皺折和裂紋，應(yīng)當(dāng)盡量降低拉延深度。(3)凸模對(duì)拉延毛坯一定要有拉延作用 這是確定壓料面必須要充分考慮的一個(gè)重要因素所謂拉延作用，就是壓料面展開長(zhǎng)度小于凸模表面的展開長(zhǎng)度。以上分析，選擇已經(jīng)建好了的模型的坯料為壓料面如下圖所示。圖3.5壓料面的設(shè)計(jì)山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail35拉延筋的設(shè)計(jì)

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文在汽車覆蓋件拉深成形中，廣泛采用拉延筋。但是調(diào)劑和控制壓料面作用力的最有效和實(shí)用的方法，在拉深過(guò)程中起著重要的作用。(1)增大進(jìn)料阻力。 壓料面上的毛坯在通過(guò)拉延筋時(shí)要經(jīng)過(guò)數(shù)次彎曲與反彎曲，使毛坯向凹模內(nèi)流動(dòng)阻力大大增加，也使凹模內(nèi)部的毛坯在較大的拉力作用下產(chǎn)生較大的塑性變形，從而可以提高覆蓋件的剛度和減少由于變形不足而產(chǎn)生的回彈、松弛、扭曲、波紋及收縮等，防止拉深成形時(shí)懸空部位的起皺和畸變。(2)調(diào)節(jié)進(jìn)料阻力的分布。通過(guò)改變壓料面上不同部位的進(jìn)料阻力分布，從而控制壓料面上各部分材料向凹模內(nèi)流動(dòng)的速度和進(jìn)料量，調(diào)節(jié)拉深件各變形區(qū)的拉力及其分布，使各變形區(qū)按需要的變形方式、程度變形。(3)可在加大范圍內(nèi)調(diào)劑進(jìn)料阻力的大小。拉延筋可以配合壓邊力的調(diào)節(jié)在較大范圍內(nèi)控制材料的流動(dòng)情況。(4)降低對(duì)壓料面、壓邊力的要求。設(shè)置拉延筋減少了壓料面對(duì)進(jìn)料阻力的影響，降低壓料面加工光潔度的要求，減少拉深模制造的工作量。拉延筋的存在可減少壓邊力，使凹模壓料面和壓邊圈壓料面都減少磨損，提高模具使用壽命。(5)拉延筋外側(cè)已經(jīng)起皺的板料通過(guò)拉延筋可得到一定程度的改善。拉延筋有圓筋、矩形筋。三角筋等。一般情況下，圓筋拉延筋產(chǎn)生的阻力最小，一般用于允許有較大進(jìn)料的沖壓成形工藝或沖壓件成形部位，而矩形筋和三角筋產(chǎn)生的阻力較大，一般用于不允許進(jìn)料或只是允許少量進(jìn)料的脹形工藝的沖壓件成形部位。根據(jù)以上原則，考慮零件的實(shí)際成形形狀最終確定在壓料面上采用圓筋。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail36導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖3.6拉延筋的設(shè)計(jì)圖導(dǎo)向零件時(shí)汽車覆蓋件沖模的重要零件，對(duì)模具的精度、覆蓋件的精度、模具的壽命都有很大的影響。由于汽車覆蓋件一般不是軸對(duì)稱的，在左右方向或前后方向也不是對(duì)稱的形狀，沖壓過(guò)程中必然存在側(cè)向力，有的情況下這種側(cè)向力還是人大的，所以，要求沖模的導(dǎo)向必須能承受較大的側(cè)向力。根據(jù)加工內(nèi)容的不同，模具對(duì)導(dǎo)向精度和導(dǎo)向剛度也不同，模具的導(dǎo)向形式也不同。單動(dòng)拉深模和雙動(dòng)拉深模的導(dǎo)向形式也不同。由于導(dǎo)柱、導(dǎo)套的導(dǎo)向方式所能承受的側(cè)向力有限，只在側(cè)向力較小的零件盒工序中采用，汽車覆蓋件沖模中經(jīng)常采用導(dǎo)板導(dǎo)向、導(dǎo)塊導(dǎo)向、背靠塊導(dǎo)向和組合導(dǎo)向等導(dǎo)向方式。在生產(chǎn)實(shí)踐中，究竟是把導(dǎo)板裝在凸模上，還是裝在壓邊圈上，應(yīng)根據(jù)擊穿的加工條件規(guī)定，壓邊圈導(dǎo)板的加工深度不宜大于250mm。為了減低加工深度，可以將導(dǎo)板尺寸加長(zhǎng)裝在凸模上，相應(yīng)的壓邊圈凸臺(tái)長(zhǎng)度可以縮短。壓邊圈和凹模導(dǎo)向的設(shè)計(jì)（1）壓邊圈和凹模的導(dǎo)向山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail37山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文在拉延模中，壓邊圈與凹模的導(dǎo)向成為外導(dǎo)向。它的結(jié)構(gòu)就是凸臺(tái)與凹槽滑配。其作用約一般沖模的導(dǎo)柱、導(dǎo)套相似。不同之處是導(dǎo)向間隙較大，一般為。為了滿足調(diào)節(jié)壓料面的進(jìn)料阻力，使壓料圈支撐面成傾斜的需要，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向一般將導(dǎo)柱放在下面，導(dǎo)套放在上面。凸臺(tái)和凹槽的導(dǎo)向，其放置則應(yīng)具體分析。（2）結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為了便于導(dǎo)板進(jìn)入導(dǎo)向面，同時(shí)考慮到加工方便，將導(dǎo)板進(jìn)入導(dǎo)向面的一端加工成30度斜面，在不裝導(dǎo)板的凸臺(tái)和凹槽上加工成45度倒角。如下圖為壓邊圈和凸模的導(dǎo)向圖3.15壓邊圈和凸模的導(dǎo)向板壓邊零件設(shè)計(jì)在汽車覆蓋件拉延模中壓邊方式與壓邊零件對(duì)拉深成形起著重要影響，要根據(jù)沖壓成形的特點(diǎn)、工藝要求等選擇合適的壓邊方式與壓邊零件。下圖為設(shè)計(jì)的壓邊圈山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail38排氣孔設(shè)計(jì)

圖3.16UG建立的壓邊圈模型毛坯在拉延過(guò)程中，壓邊圈首先運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，將拉延毛坯壓緊在凹模壓料面上，待凸模向下運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，將毛坯拉延成凸模形狀。這時(shí)凹模中的空氣一定要排出，否則被壓縮的空氣產(chǎn)生很大的壓力，將毛坯壓入凹模空隙處產(chǎn)生多余變形，而形成廢品。同樣，凸模和拉延件之間也應(yīng)使空氣通暢，否則，在壓邊圈停動(dòng)壓料而凸模向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，拉延件有可能被凸模貼緊帶起，而導(dǎo)致變形。因此，拉延模的凸凹模都應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置排氣孔。設(shè)計(jì)原則：（1）凸、凹模上、下成形處不設(shè)。（2）曲率半徑小、材料移動(dòng)大處不設(shè)。（3）外板的凹模排氣孔面斜度在5、1000以下時(shí)可設(shè)排氣孔。（4）排氣孔的面積約為凸模面積的1.5%左右。（5） 上模排氣孔設(shè)置時(shí)要加出氣管，或在出氣孔上方整體加蓋板。山東科技大學(xué) 材料成型及控制工程05 陳魯剛Email:chenlugang@gmail39工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（1）定位用工藝孔有些產(chǎn)品形狀比較平緩，或受力方向的限制，拉延件側(cè)壁及拉延筋。檻不能充當(dāng)后續(xù)定位作用，此時(shí)就要在拉延供血上充好粗兩個(gè)定位工藝孔。工藝孔的位置應(yīng)放在以后要修掉的廢料上，一般都放在壓料面上由于壓料面絕大多數(shù)在拉延過(guò)程中產(chǎn)生流動(dòng)，因此工藝孔應(yīng)在拉延過(guò)程完成以后沖出。（2）研磨用工藝孔 完成一個(gè)覆蓋件，需要拉延、修邊、沖孔、翻邊等工序才能完成。在模具制造過(guò)程中，為使后續(xù)研磨更加快速準(zhǔn)確，減小孔與形的位置公差，需在全工序設(shè)置2處研磨用工藝孔，通常用于外板件的設(shè)計(jì)制造中研磨工藝孔應(yīng)設(shè)在拉延形狀面比較平緩且突出的地方。在拉延模上設(shè)置工藝孔時(shí)，應(yīng)考慮沖工藝孔產(chǎn)生的廢料在模具上容易排出。最終模具的確定（1）結(jié)構(gòu)形式的確定參照工藝工序圖中確定的沖壓方向，拉延模選擇倒裝結(jié)構(gòu)，即凸模安裝在下