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1 百度文库帮手网 w w w 365x u e y u a n c o m 免费帮下载 文库积分资料 1 本文由47x i a o t a n g t a n g 贡献 d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳 建议您优先选择TXT 或下载源文件到本机 查看 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 摘要 本文介绍了汽车中地板后横梁中段加强件冲压模的设计过程 分析了汽车覆盖 件及其 冲压模的特点及要求 对零件的 UG 数学模型进行了分析 该零件数学模型 为由片体构成 的非参数化特征 u m p a r a m e t e i e d 由于零件数学模型是以整个汽车 为基准设计的 为了 得到合格的零件产品 必须先进行拉深方向的确定 然后进行了 拉深件的设计 拉深件的 设计包括工艺补充 压料面 拉延筋的设计 以拉深件为基 础进行了两套冲压模具的三维 设计并进行了装配 由三维模具再进行模具的二维设 计 最后还介绍了两种汽车覆盖件模 具制造先进制造技术 实型制造与刃口堆焊技 术 关键词 关键词 汽车覆盖件 数学模型 工艺补充 冲压模 UG Th i s a r t i c l e i n t r o d u c e d t h e p r o c e s s o f s t a m p i n g d i e d e s i g n o f i n f r o n t o f t h e a u t o m o b i l e t h e h o s t c o l u m n s t r e n g t h e n s Ha s a n a l y z e d t h e t h e c h a r a c t e r i s t i c a n d t h e r e q u e s t o f a u t o m o b i l e c o v e r a n d i t s s t a m p i n g d i e Ha s c a r r i e d o n t h e a n a l y s i s t o t h e c o m p o n e n t s UG m a t h e m a t i c a l m o d e l t h i s c o m p o n e n t s m a t h e m a t i c a l m o d e l f o r t h e n o n p a r a m e t e r c h a r a c t e r i s t i c w h i c h c o n s t i t u t e s b y t h e p i e c e b o d y u m p a r a m e t e i e d Be c a u s e t h e c o m p o n e n t s m a t h e m a t i c a l m o d e l i s t a k e t h e e n t i r e a u t o m o b i l e a s t h e d a t u m d e s i g n i n o r d e r t o o b t a i n t h e q u a l i f i e d c o m p o n e n t s p r o d u c t m u s t f i r s t c a r r y o n s t a m p i n g t h e d i r e c t i o n d e t e r m i n a t i o n t h e n h a s c a r r i e d o n s t r e t c h c o m p o n e n t a d e s i g n St r e t c h c o m p o n e n t a d e s i g n s u p p l e m e n t e d i n c l u d i n g t h e c r a f t t h a t p r e s s e s t h e m a t e r i a l s u r f a c e s t r e c t h m u s c l e d e s i g n Ha s c a r r i e d o n f o r t h e f o u n d a t i o n t w o s e t s o f s t a m p i n g d i e m o l d s t h r e e d i m e n s i o n a l d e s i g n s a n d h a s c a r r i e d o n t h e a s s e m b l y h a s e n t e r e d t h e g o o d m o l d t w o d i m e n s i o n a l d e s i g n a g a i n b y t h e t h r e e d i m e n s i o n a l m o l d Fi n a l l y a l s o i n t r o d u c e d t w o k i n d o f a u t o m o b i l e s c o v e r s m o l d m a k e s t h e a d v a n c e d m a n u f a c t u r e t e c h n o l o g y So l i d m a n u f a c t u r e a n d p i l e s w e l d t e c h n o l o g y Ke y w o r d Th e a u t o m o b i l e c o v e r s u p p l e m e n t e d s t a m p i n g d i e UG t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l t h e c r a f t 1 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 目录 前言 3 第一章 零件的分析与方案的论证 5 一 汽车覆盖件的特点和 要求 5 二 冲压件的工艺分析 6 三 设计方案 7 第二章 拉延模的设 计 9 一 覆盖件拉深工艺设计 9 二 拉延模结构与零件设计 17 三 拉延模的结构与原理说明 26 第四章 修边模的设计 31 一 修边模结构的 选择 31 二 修边模结构与零件的设计 31 三 修边模调整 35 第四章 覆盖件模具制造新技术 36 一 实型铸造技术 37 p a g e 1 二 刃口堆焊技术 37 参考文献 40 总结 41 2 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 前言 随着我国改革开放的不断深入 人民生活水平的提高 和我国加入 WTO 我国的 汽车 的销售和生产得到了很大的提高 国内汽车制造业近年来得到迅速的发展 汽 车产量已名 列前十名 模具工业是汽车产品开发和大批量生产的重要部分 一辆客车 或轿车的约有 80 的零部件是用模具加工制造的 而覆盖件的模具又以其大型 复杂 精密等特点而成 为模具举足轻重的部分 目前 我国汽车模具工业还不能适应整 车开发和换型要求 其中一个原因是汽车模具 设计与制造水平较低 制造装备落后 为使汽车模具工业尽快满足汽车生产发展的需要 使我国汽车工业以实力跻身于国 际竞争大潮中 并取得巩固和发展 除了靠国家有关汽车 模具产业和汽车产业的方 针政策外 也需要汽车模具产业成员的共同努力 在汽车模具生 产技术方面赶上世 界先进水平 在未来的汽车覆盖件模具的发展趋有以下几点 一 数学模型 从汽车车身设计开始 建立全车的数学模型 用以代替实体模型 数学模型是覆 盖件 模具实现 CAD CAM 技术的基础 在新的一体化的汽车车身设计和制造过程中 从产品设计 工程图纸的绘制 结构分析 到冲模设计 模具型面的数控加工都围 绕表达车身形状和特 性的数学模型 展开 今后 无论是汽车覆盖件图纸 还是模具 型面的加工程序 都由定 型车身数学模型自动生成 在覆盖件设计分析阶段 显示 在计算机屏幕上的数学模型可以 很方便地进行缩小 放大 平移 旋转 消除隐线 图形修改 工艺补充设计 照光着色 和透视感处理从而可以有效的帮助人们观察和分 析各种技术问题 随着技术的发展 数学模型的用途也将更加广泛 因此 在现有的 基础上 不断更观 念 开发应用软件 开发应用软件 扩大应用范围量项十分重要的 工作 二 CAE 技术 覆 盖 件 冲 模 的 CAE 技 术 是 新 兴 的 一 种 判 断 零 件 成 型 工 艺 能 力 的 技 术 利 用 Au t o f o r m d y n a f o r m 等成型分析软件可以预先分析零件的 成型机率 可以提高模具设计的 可靠性 节省模具设计的时间和成本 三 CAD 技术 覆盖件冲模的 CAD 技术是以产品的数学模型作为依据进行的 它除了使用具有 较大的 数据处理能力大的计算机或工作站 还需要各种功能的软件进行支援 冲模 CAD 要根据各 种工艺进行具体的冲模设计 由于覆盖件的形状特别复杂 要实现 C AD 还是比较困难的 3 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 因此我们今后的任务就是要不断扩大 CAD 的比例 四 CAM 技术 目前 CAM 技术应用较广泛 普遍的方法是根据主模型进行数学扫描 然后 CAM 加工 或者应用数控仿型铣床进行加工 CAM 和 CAD 相结合 将设计中的开关 信息与加工中的加 工信息相结合 应用加工软件如 m a s t e r c a m p o w m i l l 等软件 由 计算机进行编程 并控制 数控机床选用刀具 最佳切削量和实现刀具轨迹 这样可保 证模具的高精度 达到一次加 工合格不需要反复研修 五 CAT 技术 计算机辅助测量 CAT 使用三坐标测量机 可以彻底改变现有的测量手段 使 模具 制造处于可靠的监控状态 六 研修技术 现在的研配压力机 上工作台可以翻转 95o 180o 下工作台可移出机床外 研 修模 具非常方便 研修后复位精度可达到 0 02m m 七 FMC 技术 p a g e 2 实型铸造技术 FMC 能够提供高质量的模具毛坯 铸造余量 8 12m m 数控加 工时 粗铣和精铣各一次 就可以达到规定要求 实型铸造的模型是用泡沫状的较软 的聚苯乙烯 塑料制成 型采用高速数控机床加工 能够保证均匀的余量 八 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术 在整个模具价格构成中 材料所占比重大 一般在 20 30 之间 因此选用 优质钢 材 和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要 对于模具钢来 说 要采用电渣 重熔工艺 努力提高钢的纯净度 等向性 致密度和均匀性及研制 更高性能或有特殊性能 的 模具钢 如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等 粉末 高速钢解决了原来高速钢冶 炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析 从而影响材质 的问题 其碳化物微细 组织均 匀 没有材 料方向性 因此它具有韧性高 磨削工 艺性好 耐磨性高 长年使用尺寸稳 定等特点 是一 种很有发展前途的钢材 特别 对形状复杂的冲件及高速冲压的模具 其 优越性更加突出 这 种钢材还适用于注射 成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模 4 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 具 如型腔 形芯 浇口 等主要部件 另外 模具钢品种规格多样化 产品精 料化 制 品化 尽量缩短供货时间亦是 重要方向 模具热处理和表面处理是能否 充分发挥模具钢材性能的关键环节 模具热处理的发展 方 向是采用真空热处理 模 具表面处理除完善普及常用表面处理方法 即扩渗如 渗碳 渗 氮 渗硼 渗铬 渗 钒外 应发展设备昴贵 工艺先进的气相沉积 Ti N Ti C 等 等离 子 喷涂等技术 九 模具 CIMS 管理 随着现代科学技术的发展 计算机的应用技术已走向集成化 制造来也向集成 化发展 模具的 CIMS 管理包括信息管理 技术管理 物流和经营管理的许多系统 它包括从市场 分析 经营决策 产品设计 经过制造各个环节 最后到销售服务 包 括原材料的 生产 和库存管理 财务资源管理等全部运转活动 在一种全局集成规指 导下 一步一步实现计 算机化 以实现更短的设计生产周期 改善企业经营管理 适 应市场的迅速变化 获得更 大的经济效益 第一章 零件的分析与方案的论证 一 汽车覆盖件的特点和要求 本毕业设计的是昌河汽车中地板后横梁中段加强件 是汽车覆盖件的一部份 汽车汽 车覆盖件是指汽车车身或驾驶室 覆盖发动机和底盘的薄金属制成的异形体 表面和内部零 件 轿车的车前板和车身 载重车的车前板和驾驶室等都是由覆盖件和 一般冲压构成的 覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部事关大局 它 既是外观装饰性零件 又是封闭薄壳状的受力零件 汽车覆盖的制造是汽车车身制造 的关键环节 同一般冲压件相比 覆盖件具有材料薄 形状复杂 结构尺寸大和表面 质量要求高等 特点 覆盖件的工艺设计 冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性 因此在 在实践 中常把覆盖件从一般冲压件中分离开来 作为一种特殊类别加以 研究和分析 覆盖件的特 点如下 5 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 1 表面质量 覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观 因 此覆盖件的表面不允许波纹 皱折 擦伤 边缘拉痕和其它破旧表面美感的缺 陷 覆盖件 上的装饰棱线和筋线和筋条要求清晰 平滑 左右对称和过渡均匀 覆盖 件之间的棱线衔 接应吻合流畅 不允许参差不齐 总之覆盖件不仅要满足结构上的功 能要求 更要满足表 面装饰的美观要求 2 尺寸形状 覆盖件的形状多为空间立体曲面 其形状很能难在覆盖件图上完事准确地表达出 来 因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述 主模型是覆盖件的主要制造依 p a g e 3 据 覆盖件 科上标注出来的尺寸形状 其中包括立体曲面形状 各种孔的位置尺寸 形状过渡尺寸 都应和主模型一致 图面上无法村标注尺寸 要依赖主模型量取 从这个意义上讲 主模 型是覆盖件的必要补充 3 刚性 覆盖件拉深成型时 由于其塑性变形的不均性 往往会使某些部位刚性较差 刚 性差 的覆盖件受振动后会产生空洞声 用这样的零件装车 汽车在高速行驶时就会发 生振动 造成覆盖件的早期破坏 因此覆盖件刚性要求不可忽略 4 工艺性 覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性 覆盖件的工艺性关键是拉深工艺 性 覆 盖件一般都采用一次成形法 为了创造一个良好的拉深的条件 通常将翻边 展开 窗口补 满 再加添上工艺补充 构成一个拉伸件 二 冲压件的工艺分析 本次毕业设计的零件为昌河汽车中地板后横梁中段加强件 零件上面有十一不 同大小 的螺钉孔 精度要求不是很高 孔距位置要求不高 整个零件没有外形尺寸要 求 精度要 求不是很高 这个零件的形状相对来说不是很复杂 拉深深度不是很深 覆盖件成型可能 性的分析是一项艰苦细致的工作 由于覆盖件的形状一分复杂 其 成型可能性很难用计算 的方法来准确的判断出来 因此判断覆盖件是否成型 最好 的办法还是参考以前加工的覆 盖件 用类比的方法进行判断 经过多次工厂的调研 这个零件是可以通过冲压成形的 此零件的材料 ST13 为冷轧钢 又称特殊镇静 钢 即非时效钢板 屈服点 s 240N m m 6 2 广西工学院 2005 毕业设计 2 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 抗拉强度 b 为 270 370N m m 伸出长率 34 冷轧铝镇静钢板具有一定 的强度和很 好的塑性 是目前汽车上最大量的冷轧钢板 由于钢中加入了铝 固定了 钢中的氮 钢板 冲压成形后 零件表面产生滑移线 称为非时效钢材 9 零件图如下 三 设计方案 1 方案的提出 工艺方案是在保证冲压件的质量下 实现生产的高效和降低成本上通过上面的分 析 根据这个零件的生产批量为年产 20 万件 属于大批量生产 生产处于长期稳定 状态 形 状改变可能性小 工艺方案要为流水线生产保证提供保证 每一道工序都要 使用冲模 拉 延 修边 冲孔等工序同时安装在一条冲压线上 初步得出以下的方案 方案 A 方案 先把整个零件数学模型展开 进行零件的外形尺寸计算 先下料 和垂直冲孔 后拉延成形 共两套模具 方案 B 方案 先对整个零件数学模型进行 工艺补充 后进行拉延成形 然后修边 最后冲 孔 共三套模具 方案 C 方案 先对整个零件数学模型进行工艺补充 后进行拉延成形 先修一边冲孔 后 冲孔和修 另一边 共两套模具 方案 D 方案 先对整个零件数学模型进行工艺补充 后进 行拉延成形 最后同时修边和冲 7 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 孔 共两套模具 2 方案的论证与选择 A 方案先对整个零件的展开 这就要求对整个零件的计算得非常准确 要展开整 个零 件不但要有很强的数学知识 而且又要有很强的软件应用能力 由于这个数学 模型为非参 数片体 u n p a r a m e t e i e d 特征 不是钣金特征 因此不能用 PRO E 或 UG 下的钣金的模块 进行展开 以本人的计算机知识用计算机目前是不能展开 只能 用手工进行计算 本人曾 经参考过 钣金工展开程序计算 王杨平 治金工业出 p a g e 4 版社出版 因为这是这个复杂的 数学模型 有很多的复杂曲面 这需要非常复杂 与大量的工作 而且计算那十一个孔的位 置也是很难确定的 因此这十一孔的位置 是以它们在汽车的位置进行设计的 还有一个孔 在成形中离边的距离很小只有 4m m 很可能在后来的拉延成形的时候尺寸得不到保证 甚 至有可能拉裂 位置有可能不 准确 这对后来的安装天线架可能装不上去 因此本方案特 别是展开存在理论的可能 性 但实际操作起来可能行不通 或许有待软件的开发吧 还有 存在工艺的缺陷 在 目前的情况下虽然这个方案只有两套模具 减少了模具的制造成本 减少了生产周期 但这个方案还是不可取 B 方案先采用了工艺补充 首先对零件进行工艺补充 压料面的补充等 得 出拉深件 进行工艺补充后 改变了原来的零件冲压方向 进行压料面的工艺补充 能够很好保证材料 成形的速度的一致性 采用了加强肋 有效的防止了起皱 这有利 于冲压件的顺利成形 经过工艺补充的拉延成形的零件 零件的外形尺寸的精度得 到了很好的保证 但是先进行 修边 后进行冲孔 增加了整个模具的设计与制造的 复杂程度 因此 B 方案也不是最佳的 方案 C 方案与 B 方案比较都是先进行工艺补充成拉深件后 再进行修边和冲孔 所 不同 的只是 C 方案采用了复合连续模 先冲一边后冲孔和修另一边 这样降低了 模具的复杂程 度 孔的形状尺寸和位置尺寸等也得到了很好的保证 且只使用了两套 模具 降低了模具 制造成本 因此 C 方案是最佳的方案 也是本次设计采用的方案 D 方案 D 方案进行工艺补充后 拉延成形 后同时修边和冲孔 这虽然保证了 孔的 位置尺寸和外形尺寸 但增加了模具的复杂程度 增加了模具制造的费用和时间 因此 D 方案不是最佳的方案 8 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 第二章 拉延模的设计 一 覆盖件拉深工艺设计 在进行汽车覆盖件拉深工艺的设计的时候 为了保证覆盖件在冲压中能够顺利的 成 形 首先要进行拉深件的设计 即根据冲压零件的图设计出拉深件图 拉深件图不 仅要有 好的工艺性 而且要为后边的修边等工序创造良好的条件 如为修边工序预冲 工艺孔 工 艺缺口等 拉深件的设计包括选择合理的拉深流动方向 工艺补充和压 料面的设计等工作 然后选择其它工艺参数和设备参数 1 拉深方向的选择 汽车覆盖件的产品是按照其在车身上的安装位置绘制的 故大多数情况下与冲 压时放 置的位置不一致 所以必须将产品图所示的位置进行改变 选择一个最合适 的位置使之有 利于冲压过程的顺利进行 这就是选择拉深方向的过程 1 冲压 方向对拉深成形的影响 汽车覆盖件拉深成形时 所选择的拉深冲压方向 以下简称拉 深方向 是否合理 将直接影响 凸模能否进入凹模 毛坯的最大变形程度 是 否能最大限度地减拉深件各部 分的深度差 是否能使各部分毛坯之间的流动方向和流 动速度差比较小 变形是否均匀 是否能充分发挥材料的塑性变形能力 是否有利于 防止破裂和起皱等质量问题的产生等 也就是说 只有选择了合理的拉深方向 才能 使拉深成形过程顺利实现 2 选择拉深方向的原则 1 保证能将拉深件的全部 空间形状 包括棱线 肋条和鼓包等 一次拉深出来 不 应有凸模接触不到的 死区 即要保证凸模能全部进入凹模 2 有利于降低拉深的深度 拉深度太深 会增 加拉深成形的深度 容易产生破裂 起皱等质量问题 拉深深度太浅 则会使材料在 成形过程中得不到较大的的塑性变形 覆 盖件的刚度得不到加强 因此 所选择的拉 深方向 应使拉深件的尝试适中 既能充分发 挥材料的塑性变形能力 又能使成形过 程顺利完成 深度差最小 以减小材料流动和变 形分布的不均匀性 深度差大 材 料流动性差 深度差小 材料流动和变形减小 有利于 成形 便于确定合理的拉深方 向 使进料阻力均匀 3 保证凸模与毛坯具有良好的初始接触状态 以减少毛坯与 凸模的相对滑动 有利 于毛坯的变形 并提高冲压件的表面质量 凸模与毛坯的 接触面积应尽量大 保证较大的面接触 避免因点接触造成局部材料 胀形太大而发 p a g e 5 生破裂 9 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 凸模的包容角尽可能的保持一致 即凸模的接触点处于冲模的中心附近 而 不偏离 一侧 这样有利于拉深过程中法兰上各部分材料较均匀地向凹模内流入 凸模表面与毛坯的接触点要多而分散 且尽可能均匀分布 发防止局部变形过大 毛 坯与凸模表面产生相对滑动 在拉深方向没有选择余地 而凸模与毛坯的接触状态 又不理想的时候 应通过改变 压料面来改善凸模与毛坯的接触状态 通过改变压料 面 使凸模与毛坯的接触点增加 接 触面积增大 能保证零件的成形质量 有利 于防止表面缺陷 对一些表面件 为了保证其表面质量 在选择拉深方向的 时候 对 重要的部分要保证不产生拉深时出现的偏移 颤动线等表面缺陷 在进行拉深件的设 计时 要将确定的拉深冲压方向明确标注在拉深件图 上及冲压工艺文件上 标注冲压 方向时 首先要能使模具设计人员 现场施工员及操作工 人等明确辨明冲压方向而不 引起异议 其次要能够使模具设计人员在进行模具设计时方便 地确定拉深模中的唯 一位置 当拉深冲压方向垂直于拉深件的某一平面时 应以此平面为 基准进行标注 综合考虑 得出以下的零件的冲压方向 冲 压 方 向 10 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 2 工艺补充部分的设计 1 工艺补充的作用与对拉深成形的影响 冲压方向确定之后 为适应拉深工艺 的要求 对绝大多数汽车覆盖件要将其形状 轮 廓或深度进行工艺补充 设计出拉深 件才能进行冲压成形 工艺补充部分有两大类 一类 是零件内部的工艺补充 即填补 内部孔洞 如本零件的装天线架的两个孔 创造出适合于 拉深成形的良好条件 即使 是开工艺切口或工艺孔也是在内部工艺补充部分进行 这部 分工艺补充不增加材 料消耗 而且在冲孔后 这部分材料仍可利用 另一类工艺补充是在 零件沿轮廓边缘 展开 包括翻边的展开 的基础上添加上去的 它包括拉深部分的补充和 压料面两部 分 这种工艺补充是为了选择合理的冲压方向 创造良好的拉深成形条件而增 加的 它增加材料的材料的损耗 如本零件的外面部分 工艺补充部分的设计是冲压 工艺的重要内容 工艺补充设计的合理与否 也是冲压设 计先进与否的重要标志 它直接影响到拉深成形时工艺参数 毛坯的变形条件 变形量大 小 变形分布 表面 质量 破裂 起皱等质量问题的产生等 2 工艺补充的设计原则 1 内孔封闭补 充的原则 对内部有孔的零件 首先要将孔洞部分进行封闭补充 使 零件成为无内孔 制作 但若该部分属于内部的局部成形部分则要进行变形分析 一般这部 分成形属 于胀形成形 若其胀形变形超过材料的极限变形 需要在工艺补充部分预冲孔或 切 口 以减小胀形变形量 2 简化拉深件结构形状原则 拉深件的结构形状越复杂 拉深成形过程中的材料的 流动和塑性变形就越难控制 所以 零件外部的工艺补充要 有利于使拉深件的结构 形状 简单化 越接近于基本形状零件 冲压成形过程中的 材料的流动和塑性变形就越容易控制 3 对后工序有利原则 设计工艺补充时要考 虑对后工序的影响 要有利于修边等后 工序中件的定位稳定 可靠 尽量能够进行垂 直修边 垂直翻边 以便于采用结构简单的 模具 在进行工艺补充时 要考虑到模 具压料面或拉深肋槽的修理时 不能影响到修边线 保证修模的凸模和凹模能有足 够的强度 凸模和凹模的圆角的大小有利于毛坯的变形和塑 性流动等 在本零件的 工艺零件的压料面的一部分就是覆盖件的法兰面 拉深使用中 模 具的压料面要进行 调整 并且在使用一段时间之后要对已产生磨损的拉深肋和拉深肋槽进 行打磨加工 为不使其影响到修边线 为不使其影响到修边线 一般修边线到拉深肋的距 修边线 到凸模圆角的距离应保证在使用中不致因凸模圆角的磨损而影响到修 离为 25m m 边 线 一般取 3 5m m 凸模圆角半径就根据拉深深度和形状来确定 一般 3 10m m 对 拉深深度浅的和直线部分取下限 对于拉深深度深的和形状复杂部分取上限 凹模 圆角半 径对拉深毛坯的流动和阻力影响极大 其大小必须合适 当凹模圆角半径也 p a g e 6 是工艺补充的 11 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 组成部分时 r d 取 8 10m m 当凹模圆角部分本身就是覆盖件的组成部分时 首 先要保证 拉深成形工艺的要求 若因此而导致 r d 大于零件要求的圆角半径 则要在 以后的工序中 进行修整圆角 综合考虑了上面的因素 得出了以下的工艺补充的示 意图 工艺补充示意图 3 压料面的设计 1 压料面的作用是对拉深件的影响 压料面是指凹模圆角以外的且在拉深开始 时 凹模与压边圈压住毛坯的部分 它是工 艺补充的一个重要组成部分 对汽车 覆盖件的成形起着重要的作用 本零件的拉深件的压 料面全部为工艺补充部分 有 的拉深件的压料面则由零件的法兰部分和工艺补充部分共同 组成 在拉深开始前 压边圈将毛坯压紧在凹模压上 拉深后 凸模的作用力与压料面上的 阻力共同形成毛 坯的变形力 使毛坯产生塑性变形 实现拉深成形过程 通过压料面的变化 可能使 拉深件的深度均匀 毛坯流动阻力的分布满足拉深成形的需要 压料面设计得 是否合 理 直接影响到压料毛坯向凹模内流动的方向与速度 毛坯变形的分布与大小 破 裂 起皱等问题的产生 压料面设计不合理 还会在压边圈压料时就形成皱折 余料 松 驰 12 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 等 2 压料面的设计原则 设计压料面是要考虑两种情况 一种是压料面的一部分就是拉深件的法兰面 这种拉 深件的压料面的形状已定 一般不改变其形状 即使显了改善拉深成形条件 而作局修改 也是在后工序中进行整形校正 另一种情况是压料面全部属于工艺补 充部分 如本零件 后一种情况下 主要以保证良好的拉深成形工艺条件为主进 行压料面的设计 1 压料面形状尽量简单化 以水平平面为最好 在保证良好的拉深条件下 为 减少 材料消耗 也可以设计成斜面 平滑曲面 如单曲面 锥面 或平面曲面组合等 形状 但 是不要设计成平面大角度交叉 高度变化剧烈的形状 或在压料面上有凸起 或凹坑 因为 这些形状的压面会造成材料的极不均匀分布 在拉深成形时产生起皱 堆积 破裂等现象 2 水平压料面应用最多 其阻力变化相对容易控制 有利于调模时调整到最有 利于 拉深成形所需的最佳压料面阻力状态 向内倾斜的压料面 对材料流动阻力较小 可在塑 性变形较大的深拉深件的拉深时采用 但为保证压边圈强度 一般控制压料 面倾斜角 a 1 5m m 为了更好的修边 取行程为 3m m 所以橡胶板的自由 状态下的高度 H h 0 3 12m m 0 25 0 25 3 橡胶块的几何尺寸 32 广西工学院 2005 毕业设计 2 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 橡胶块的截面尺寸可按照表 9 24 计算 橡胶的厚度就满足以要求 0 5 H D 1 5 如果 H D 1 5 应将其分成若干块 每块就满足上述要求 4 起吊装置 p a g e 16 起吊装置在模具的加工 组装 安装 卸模和搬运等情况下使用 这是模具使用 安全 的重要部分 在此选用和拉延模一样的起吊装置 5 模架的设计 由于零件太大 没有标准的可选 因此要自行设计 可参照拉延模的设计的模架 6 液压机的选择 选用 SE2 600 120 72 压力机 具体参数见表 表 1 2 型 号 吨 位 行 程 次 数 装 模 高 度 气垫数量 2 气垫行程 254m m 顶杆孔及位置尺寸 33 压力机参数表 SE2 600 120 72 型式 闭式单点双动 数量 1 600 吨 工作台尺寸 3048m m X828m m 最大封闭高 11 8 次 分 度 1219m m 203 2m m 965m m 滑块尺寸 滑块行 3048m m X828m m 程 508m m 气垫能力 吨 个 45 63 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 7 液压机的校核 由于液压机的公称力不用校核 在这里只校对液压机的闭合高度与工作台的尺 寸 模 具的闭合高度为 600m m 模具的张开高度为 600 50 650m m 而液压机的开口 高度为 1219m m 滑块行程 508m m 模具的最小闭合高度为 1219 508 711m m 大于模具 的闭合高 度 因此需要加垫板 在此加高为 61m m 的垫板两块 这样高度为 711m m 等于模具的最 小闭合高度 而开口高度大于模具的张开高度 因此所选项的液压机合 适 8 修边模的结构与工作原理 最终得出了修边模的结构与工作原理图如下 34 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 修边模的工作原理为 修边模的工作原理为 还没有工作前 打开上模 把工 件放入到凸模 3 上进行外形 固定 必要的时候工人用手进行压正一下 上模开始工 作 由于压料板 4 比修边凹模高最 低点低 因此压料板先接触工件 在下模向下工 作的过程中 弹簧 10 开始工作 弹簧的 弹力把工件压紧在凸模上 上模继续下运动 修边凹模具 5 开始工作 把工件的多余的材 料切掉 同时冲头 12 等把孔冲出 修边凹模具继续向下运动最后与废料刀把料分成几块 这样就完成了修边工作 废 料掉下 上模向上运动 汽缸 14 开始动作把工件从凸模上顶 出 完成整个修边过程 三 修边模调整 1 调整的基本要求 1 2 3 过调整的修边模能够顺利地安装在指定的冲压设备上 各 机构动作灵活 准确 协调 符合设计要求 操作安全可靠 能稳定的冲压出合格的 工件 2 调整程序 1 2 认真消化了解修边模的结构 前后有关冲压工序和有无特殊要求 根据覆盖件轮廓估算冲切力数 选定相应吨位冲压设备 并确定冲床滑块 上限位置 下限位置和冲切速度 3 垂直修边确定冲床滑块下限位置时 应 p a g e 17 一步一步调整 垂直冲切刃口的动 35 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 作经过调整使之协调 不产生碰撞 确定下限位置 4 5 调整刃口进入 深度 一般为 0 5 2m m 最深不能超过 2m m 调整冲切间隙 首先要满足修边模制造中 的冲切间隙要求 通过试冲之后 检查工件切断面质量到要求的目的 使冲切间隙控制在合理数值范围内 3 修边试冲产生的主要缺陷及消除方法 修边试冲产生的主要缺陷及消除方法表 冲压缺陷 形状尺寸不正确 产生原因 解决办法 冲模基准件刃部形状不 修正冲模基准刃部形状 尺寸至要 正确 求 再按修 正后的基准件调整非基 准件部 保持间隙均匀 剪切断面光亮带窄 甚至出 冲切间隙过小 现双光亮带 修整冲模非基准件 冲压件尺寸公 差允许 也可适当修整冲模基准件 刃部 尺寸 合理增大冲切间隙 剪切断在光亮带窄 圆角太 冲切间隙太大大 甚至出现拉长毛剌 更换冲模非基准件 不影响冲压尺 寸公差 也可更换冲模基准件 调整镶 块的位置 刃口烧焊补偿 剪切断面光亮带不均 冲切间隙不均匀 修整冲模非基准件间隙小部分的 刃口 重要装配调整冲切间隙 调 整刃部镶 块位置 定位部分出现压伤 划痕变 1 冲模定位面和冲压不 形 吻合 2 冲模定位不清 洁 1 按合格工序冲压 件研配修整冲模的定型面 2 面 清洁冲模定位型 第四章 覆盖件模具制造新技术 科学技术的迅速发展 使许多新材料 新技术和新工艺在覆盖件设计和制造中 得到应 用 现代的模具技术已经成为金属切削 物理学化学加工 特种铸造和计算机 技术等为一 体的综合技术领域 本次毕业设计为了得到更好的工件的质量 缩短模具 制造周期 采用 了实型铸造和堆焊两项新的技术 下面分别进行介绍 36 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 一 实型铸造技术 实型铸造技术是在覆盖件在采用 CAM 制造技术后 要求铸造毛坯的加工余量均 匀 实型铸造技术 缩小的基础上 而产生的就应用技术 用数控机床加工时 如果 加工余量过大 走刀次数 增加必须占用过多的机时 这显然是不经济的 一套大型拉 延模加工需要 4000h 左右 如 果按机加工与钳工比为 1 1 数控仿型加工按机时按 20 计算 则数控仿型加工约需要 400h 一般为粗加工和精加工各一次 可见 每增加一次走刀 需要 200h 按机时费用 300 元 h 计算 每增加一次加工 要多付 加工费 6 万元 这是一个很大的数字 实型铸 造可使加工余量控制在 8 12m m 基 本上能满足粗加工一次和精加工一次到位的要求 实型铸造技术采用发泡聚苯乙烯制 造模型 造型时 模型埋在型砂里不取出来 浇注 金属熔液时 模型产生软化 融熔 气化和燃烧等一系列物理化学现象 最后金属熔液占 领模型空间 冷却后就可得到 和模型一样的铸件 实型铸造与一般铸造相比 实型铸造的最大特点是采用了可以气 化的泡沫塑料作模 型 它的优点有 1 以塑料代替木材 可节约木材 据统 计资料表明 铸件平均可节约 1 753 1t p a g e 18 木材 一个车型模具需要 2000t 铸件 可节约 3500m 3 木材 2 提高铸造 精度 它不但减少了加工量 非加工面可直接铸到尺寸 还可以 铸出木型铸造无法实现的复杂形状 而且得到组织致密的铸件 3 提前 4 采用无粘结剂的造型材料 节约大量型砂 所用树脂砂可回收处理反复使 简化工序 缩短周期 泡沫塑料加工十分容易 成型简单 铸件供应可以 用 免去了废无法处理的困难 5 经济效果显著 据不完全统计 实型铸 件的制造费用是普通铸件的 20 30 泡沫塑料价格不到木模的三分之一 实型铸造用的泡沫塑料模型可以 手工加工 也可以机械加工 泡沫塑料切削原理与金属切 削原理不同 它比较容易 切削 二 刃口堆焊技术 刃口堆焊是直接在中碳钢或铸铁上 用合金焊条堆焊获得高硬度刃口的工艺方 法 它 改变了传统的工艺方法 节省大量合金工具钢 降低了制模成本 是一项很 有应用价值的 新技术 堆焊可用来修复拉拉延模的凸模 凹模型面缺陷 也可用来 制造修边模刃口 它是近 37 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 来模具制造中的一种新技术 1 铸铁堆焊焊条 铸铁堆焊要求直接堆焊 不要 过渡层 由南京汽车制造厂和上海电焊 厂联合研制的 TDZ 1 和 TDZ 2 焊条在实际中 应用得了很好的效果 2 堆焊工艺 TDZ 1 焊条焊接时电弧稳定 操作方便 焊接 工艺性能良好 焊接金属为 铁素体和碳化物弥散组织 可直接堆焊铸铁 不需过渡层 焊接部分的硬度和铸铁基体相 似 能进行机械加工 耐磨性能良好 在常温下不预 热 焊缝不开裂 不易产生气孔 对 工件不敏感 注意焊前焊条需要 300 350 烘 干一个小时 焊件要清除油 锈 水等杂质 TDZ 2 焊条操作方便 成型光泽 电弧 稳定 飞溅较少 脱渣容易 焊缝金属为马氏体 和碳化物弥散组织 有良好的抗裂纹 性能 不需预热 焊后不需要热处理 焊缝硬度可达 到 HRC53 58 韧性好 强度高 第五章汽车覆盖件模具 CAM 随着计算机与数控加工设备的发展 CAM 计算机辅助制造 已经在模具 特别 是 在汽车覆盖件模具 生产中得到了广泛的应用 CAM 技术就是利用计算机及相应的 数控 加工设备对整个加工过程进行程序化控制 管理和监督 一 采用 CAM 的意义 1 模具凹凸型面协调好 M 加工的依据是数学模型 CA 数学模型的等距 面间隙均匀 协调好 利用高精度的 NC 机床 可加工出高质量 协调性好的模具型 面 彻底消 除传统制造方法所无法人为因素和模型加工变形所造成的误差 2 型面加工精度易于控制 CAM 技术能很好的的适应各种工艺方案 对不同的尺寸 公差 要求 表面粗糙度要求及不同的工艺路线 只需产生 NC 代码是将信息输入 CAM 系 统产生符合要求的加工程序 而传统的仿形铣却需要用多个仿形头经过多 次扫描才能 符合加工要求 如要改变 则需要更新扫描头重新扫描 极为不便 3 减轻了劳 动强度 提高了产品质量 数控加工设备自动化程度高 许多工作已经在 计算机上完 成 对工人的操作技能要求高 对工人的劳动强度及人为因素造成的误 差大幅度的 降低 产品质量明显提高 4 缩短了模具的制造了周期 CAM 技术可将过去一些 顺序作业方式改为并行作业方 式 数控机床本身加工效率也比仿形机床加工高 所以 广泛的使用 CAM 技术可大 38 广西工学院 2005 毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 的缩短的模具制造周期 积极的占领市场 实现经济效益 提高工厂的竞争水平 二 CAM 的工作步骤 CAM 的工作过程分为计算机和加工用的数控机床两方面的工作 其中 大量的计 p a g e 19 算 机工作 信息处理工作 指令译码工作是由计算机来完成的 即由计算机的 CAM 功能模 块和机床控制的中央处理单元来完成 而具体加工工作则是由机床的机械系统 来完成的 CAM 的工作步骤如下 1 毛坯的设计 要充分发挥数控机床自动化 程度高的特点 减少人工干预 在加工过 程中 必须做切削均匀 以减少机床的震动 延长机床的寿命 所以 毛坯的设计 已成为 CAMG 不可缺少的步骤 2 加工 方法的确定 对被加工零件的几何形状 加工性能 材料特性和技术要求进行 分析 确定工艺路线 选用机床及加工工序 3 刀具选择 根据毛坯尺寸 零件形状尺 寸材料质量要求 刀具库存选用经济且加工 效率高的刀具 将刀具参数加入 NC 代码 运算 并通知刀具室准备工作 4 工步的划分 将工艺方案具体划分为几个工步 确定各工