第1章緒論11課題背景及其研究意義汽車工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有極大的拉動(dòng)作用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)汽車制造得到了迅速發(fā)展，汽車產(chǎn)量已經(jīng)名列世界汽車生產(chǎn)前茅。模具工業(yè)是汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和大批量生產(chǎn)的重要組成部分。一輛汽車上有80的零件是用模具加工制造的，而又以沖壓模最多。其中汽車覆蓋件模具又以其大型、復(fù)雜、精密等特點(diǎn)成為模具中舉足輕重的部分。目前我國(guó)汽車模具工業(yè)還不能適應(yīng)整車開(kāi)發(fā)和換型的要求，其中一個(gè)原因是汽車模具設(shè)計(jì)與制造水平較低，制造裝配落后。我國(guó)汽車模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不平衡。有一些企業(yè)使用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造等先進(jìn)技術(shù)，也有較多的企業(yè)還處于較低的設(shè)計(jì)制造水平。汽車制造中有6070的金屬零部件需經(jīng)塑性加工成形，如車身上的各種覆蓋件、車內(nèi)支撐件、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，還有大量的汽車零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣彎管及消聲器、空心凸輪軸、油底殼、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、框架結(jié)構(gòu)件、橫縱梁等等。沖壓工件的制造工藝水平及質(zhì)量，在較大程度上對(duì)汽車制造質(zhì)量和成本有直接的影響2。沖壓加工是通過(guò)模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從模具角度來(lái)看，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，6080的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。同時(shí)，沖壓加工也創(chuàng)造了巨大的價(jià)值增值，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)，從1997年開(kāi)始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過(guò)了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。其中沖壓模具在所有模具（鍛造模、壓鑄模、注塑模等）中，無(wú)論從數(shù)量、重量或者是從價(jià)值上都位居榜首。由此可見(jiàn)，板料沖壓加工及其模具制造技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)并將繼續(xù)作出重大的貢獻(xiàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)這種生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及專業(yè)技術(shù)人才的需求將與日俱增。因此，加強(qiáng)對(duì)板料沖壓加工及其模具制造技術(shù)的研究，具有重要的意義。覆蓋件作為汽車的重要組成部分，對(duì)汽車覆蓋件模具新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)具有極為深遠(yuǎn)的意義。12汽車覆蓋件模具的發(fā)展現(xiàn)狀汽車覆蓋件作為汽車的重要組成部分，覆蓋件最有難度的是外覆蓋件模具設(shè)計(jì)，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面1、克服由回彈造成的零件型面偏差破裂、起皺、回彈是汽車沖壓件成形過(guò)程中的主要缺陷，由于汽車外覆蓋件外形尺寸大、拉深深度淺、塑性變形程度低，一般不易拉裂，因而回彈就成為該類零件制造過(guò)程中的主要問(wèn)題，它將嚴(yán)重影響零件間的相互配合關(guān)系。有限元模擬軟件在沖壓模具設(shè)計(jì)中得到普遍應(yīng)用，已經(jīng)能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)破裂和起皺，從而有助于設(shè)計(jì)合適的工藝補(bǔ)充面來(lái)改善拉深過(guò)程中材料的流動(dòng)狀況，提高零件的成形性能。然而，迄今為此，大多數(shù)有限元軟件還不能精確地預(yù)測(cè)沖壓件從模具當(dāng)中取出后的回彈變形。因此，對(duì)外覆蓋件回彈問(wèn)題的處理，主要還是依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)修改模具型面，使沖壓件過(guò)正成形，來(lái)抵消由于回彈導(dǎo)致的變形。2、沖壓件的取件由于外覆蓋件如前蓋外板、車頂、翼子板都需進(jìn)行復(fù)雜的翻邊整形或預(yù)卷邊工藝，這就使得在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮沖壓件成形后的取件問(wèn)題，目前，大都依靠復(fù)雜的多斜楔機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)模具工作部分對(duì)零件讓位，以實(shí)現(xiàn)方便取件，由此造成整個(gè)模具的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。121國(guó)外覆蓋件模具設(shè)計(jì)鑒于傳統(tǒng)模具型面設(shè)計(jì)的種種問(wèn)題，隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，世界各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都在大力發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具型面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。尤其是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，正在汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造中起著越來(lái)越大的作用。目前外國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家較先進(jìn)的覆蓋件模具前期設(shè)計(jì)和制造流程見(jiàn)圖1。圖1先進(jìn)覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造流程從這個(gè)流程中，我們可以清楚的看到國(guó)外汽車覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，先進(jìn)的軟件環(huán)境的大量應(yīng)用。除了必要的CAD軟件之外，還大量應(yīng)用了有限元模擬軟件來(lái)輔助沖壓工藝設(shè)計(jì)。而這正是國(guó)內(nèi)落后世界先進(jìn)水平的主要因素之一。下面，以AUTOFORM為例，說(shuō)明計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在汽車覆蓋件沖壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程中先進(jìn)性。AUTOFORM是一款由瑞士開(kāi)發(fā)的專業(yè)薄板成形快速模擬軟件，可以用于薄板、拼焊板的沖壓成形、液壓脹形等過(guò)程的模擬，配合不同的功能模塊，還可以進(jìn)行沖壓件單步法成形模擬以及拉深工序工藝補(bǔ)充面ADDENDUM的設(shè)計(jì)。轎車沖壓件中，約有2/3可以利用AUTOFORM的DIEDESIGNERMODULE模塊設(shè)計(jì)ADDENDUM，該模塊根據(jù)由設(shè)計(jì)者指定的或由軟件自動(dòng)產(chǎn)生的壓邊圈型面，以及工藝補(bǔ)充面的多條截面線PROFILE，能夠快速地生成工藝補(bǔ)充面，用于拉深工序的模擬。這種快速設(shè)計(jì)是建立在對(duì)ADDENDUM曲面的粗略構(gòu)造上的，即曲面面片本身以及曲面面片之間的連續(xù)并非十分光順，盡管這種曲面不能夠直接用于模具表面的機(jī)械加工，但是對(duì)于模擬精度的影響卻不是很大。根據(jù)模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)者可以很方便地對(duì)工藝補(bǔ)充面進(jìn)行調(diào)整，直到模擬結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。最后，將壓邊圈、ADDENDUM曲面和PROFILE以中性數(shù)據(jù)格式IGS或VDA輸出，在CAD軟件中進(jìn)行曲面重構(gòu)，并結(jié)合產(chǎn)品數(shù)模，就能夠得到機(jī)加工可以使用的拉深工序模具數(shù)模。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法首先，在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用CAD設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充面其次，將CAD數(shù)模傳遞給AUTOFORM等CAE軟件進(jìn)行拉深過(guò)程模擬根據(jù)模擬結(jié)果，在CAD中對(duì)工藝補(bǔ)充面進(jìn)行調(diào)整，并將新的CAD數(shù)模傳遞給CAE，開(kāi)始新的模擬，直到滿足要求為比。這是一個(gè)從CAD到CAE再回到CAD的不斷反復(fù)的過(guò)程。由于每次在CAD中構(gòu)造曲面都遠(yuǎn)較在AUTOFORM中復(fù)雜，因此，整個(gè)過(guò)程所花費(fèi)的時(shí)間就多得多。而新方法在沖壓工藝設(shè)計(jì)初期，就用DIEDESIGNERMODULE在AUTOFORM軟件中設(shè)計(jì)并調(diào)整拉深工藝補(bǔ)充面，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，就能夠大大提高設(shè)計(jì)效率。122國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具的發(fā)展概況及發(fā)展方向我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)家經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。我國(guó)模具制造方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距較大主要表現(xiàn)在1、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用少。目前，國(guó)內(nèi)大部分還是設(shè)計(jì)人員憑借設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，人為確定沖壓方向、工藝補(bǔ)充面等工藝參數(shù)，通過(guò)手工繪圖、制作主模型等方法來(lái)設(shè)計(jì)，之后還要進(jìn)行反復(fù)多次的模具試制、調(diào)試、修配等這樣的傳統(tǒng)方法。即使部分采用了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的設(shè)計(jì)部門，大部分也只是利用了一些通用的CAD/CAM軟件，如AUTOCAD等進(jìn)行輔助繪圖或簡(jiǎn)單的造型，真正能利用UG等大型CAD/CAM/CAE軟件在計(jì)算機(jī)中作模具的三維參數(shù)化造型，并進(jìn)行沖壓仿真來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)的還是少數(shù)。2、標(biāo)準(zhǔn)化程度低。目前，標(biāo)準(zhǔn)化程度低、標(biāo)準(zhǔn)雜亂、標(biāo)準(zhǔn)件跟不上需要已嚴(yán)重制約了汽車覆蓋件模具的發(fā)展。不斷提高標(biāo)準(zhǔn)化程度，在一定范圍內(nèi)逐漸統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加快標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)供應(yīng)是加快汽車覆蓋件模具發(fā)展速度、提高質(zhì)量、縮短制造周期和降低成本的重要途徑，這已成為業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。3、模具制造精度低、周期長(zhǎng)。綜上所述,雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年取得了令人矚目的發(fā)展,但是在模具制造精度、模具壽命及模具生產(chǎn)周期等方面,與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低,CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高,許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。如模具技術(shù)目前還主要以跟蹤與模仿為主,原創(chuàng)性的設(shè)計(jì)和研究很少,專業(yè)化水平還很低,先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用水平不高,制造技術(shù)的基礎(chǔ)薄弱等,這些都是我國(guó)模具技術(shù)發(fā)展中必須關(guān)注的問(wèn)題。因此要充分利用目前制造業(yè)逐步國(guó)際化以及世界制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移的機(jī)遇,及時(shí)調(diào)整我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),努力發(fā)展中高檔模具產(chǎn)品,促進(jìn)我國(guó)模具行業(yè)的整體水平早日與國(guó)際先進(jìn)水平接軌?；谝陨锨闆r，國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件工藝/模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該是1、全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源重新整合，使虛擬制造成為可能。2、高速銑削加工高速銑削加工是指利用主軸轉(zhuǎn)速在10000R/MIN以上的數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行切削加工的一種加工技術(shù)。由于采用高速銑削加工不僅提高模具零件的切削加工效率，還可提高模具表面的加工質(zhì)量，減少后期的模具研磨加工量，并可直接用于切削硬度高達(dá)63HRC的淬硬鋼，避免加工后的熱處理對(duì)零件精度的影響，從而極大地提高了模具制造質(zhì)量，縮短了模具制造周期。目前，該技術(shù)已在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具制造中得到普及，而國(guó)內(nèi)僅有部分由一定技術(shù)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的企業(yè)在應(yīng)用。3、多軸聯(lián)動(dòng)加工由于模具形狀愈來(lái)愈復(fù)雜，三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工機(jī)床有時(shí)也無(wú)能為力。與三軸聯(lián)動(dòng)相比，五軸聯(lián)動(dòng)可隨時(shí)調(diào)整刀具軸線方向，靈活地設(shè)定走刀路線，從而加工出更加復(fù)雜的模具表面形狀。另外，五軸聯(lián)動(dòng)加工還可獲得優(yōu)化的切削加工條件，減少刀具磨損，提高加工質(zhì)量，縮短加工時(shí)間。因此，五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床在模具制造中的應(yīng)用也將會(huì)日益增多。5、快速制模隨著縮短模具制造周期壓力的不斷增大，以及快速原型制造技術(shù)的發(fā)展，目前已開(kāi)發(fā)出多種基于快速成形的快速制模技術(shù)，如基于快速原型的熱噴涂直接金屬模具制造、基于快速原型的金屬模具零件的復(fù)制制造技術(shù)等。這些技術(shù)在制造小批量生產(chǎn)用模具方面具有成本低、周期短等特點(diǎn)，已在塑料模、拉深模、鑄造模的快速制造中獲得應(yīng)用。6、精密電火花電火花加工時(shí)目前模具制造中不可或缺的一種加工技術(shù)，特別是對(duì)模具中的一些窄縫、深槽，通常都依賴于電火花加工技術(shù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前電火花加工技術(shù)已朝著高速主軸的方向發(fā)展，加工的效率、精度和表面質(zhì)量也愈來(lái)愈高，它將在模具制造中發(fā)揮更加重要的作用。13畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和收獲畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，目的是通過(guò)課題的設(shè)計(jì)研究，培養(yǎng)綜合運(yùn)用各門課程的能力，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該應(yīng)該與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，應(yīng)與培養(yǎng)職業(yè)能力相結(jié)合，應(yīng)體現(xiàn)本科的特點(diǎn)。在指導(dǎo)老師周密安排和精心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從確定設(shè)計(jì)課題、擬定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程到答辯都按照畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃進(jìn)行。以下是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的步驟和體會(huì)。充分調(diào)研，確定應(yīng)用型畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。選好畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)、保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。這個(gè)課題能較全面地應(yīng)用學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)或者將來(lái)工作所需的專業(yè)技術(shù)，達(dá)到綜合運(yùn)用的目的，技能夠解決企業(yè)急需的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們應(yīng)用型本科生的專業(yè)理論知識(shí)水平和實(shí)際設(shè)計(jì)能力，工作量恰當(dāng)，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設(shè)計(jì)圖紙能直接用于生產(chǎn)，去制造出零件，裝配成機(jī)器，并能滿足使用要求，也是不容易的。反復(fù)論證，確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。明確課題的性質(zhì)、意義、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和完成時(shí)間，并確定好正確合理的設(shè)計(jì)方案是完成設(shè)計(jì)任務(wù)的保證，指導(dǎo)老師、企業(yè)技術(shù)員讓我們參與設(shè)計(jì)方案的討論，使我們對(duì)課題設(shè)計(jì)方案心中有數(shù)。虛心求教，仔細(xì)認(rèn)真地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。為了使我們很快地進(jìn)入工作狀態(tài)，指導(dǎo)老師耐心向我們介紹機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、一般步驟和設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)。熟悉零件加工對(duì)設(shè)計(jì)的要求，使設(shè)計(jì)能用于生產(chǎn)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中能主動(dòng)請(qǐng)教指導(dǎo)老師，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計(jì)算機(jī)繪圖等專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)查閱技術(shù)資料和其它專業(yè)文獻(xiàn)的能力。培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實(shí)的工作作風(fēng)。明確必須有高度責(zé)任心、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作習(xí)慣，才能做好設(shè)計(jì)工作，減少工作失誤，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極思考，大膽創(chuàng)新。完善設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。完整的設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，全面檢查設(shè)計(jì)技術(shù)資料，按照指導(dǎo)老師的批改，認(rèn)真修改圖紙錯(cuò)誤，認(rèn)真修改說(shuō)明書(shū)。應(yīng)該說(shuō)，在指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)下，我基本完成了這套拉延模的設(shè)計(jì)工作，通過(guò)這次設(shè)計(jì)學(xué)到了很多知識(shí)和技術(shù)。本課題的設(shè)計(jì)將涉及二維和三維的軟件的應(yīng)用，如AUTOCAD、UG等,以及相關(guān)分析軟件的應(yīng)用。零件的工藝補(bǔ)充主要是用UG軟件來(lái)進(jìn)行的，還有零件的拉延模設(shè)計(jì)過(guò)程也主要是用UG軟件來(lái)做，有一些相關(guān)的零件圖需要用CAD軟件來(lái)畫(huà)圖。同時(shí)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還涉及到汽車覆蓋件拉延模具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。之前學(xué)過(guò)的課程中，講到這方面的知識(shí)是比較少的，記得在上沖壓成型工藝這門課程的時(shí)候，老師給我們大概的了解汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)的一些東西，不過(guò)基本上也是忘記了很多了。所以汽車覆蓋件拉延模具設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一個(gè)新領(lǐng)域，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我自學(xué)能力的培養(yǎng)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。因此通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將對(duì)我進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題有著深遠(yuǎn)的意義。第2章覆蓋件拉延模的工藝設(shè)計(jì)21汽車覆蓋件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(pán)的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部零件。轎車的車前板和車身、載重車的車前板和駕駛室等都是由覆蓋件和一般沖壓件構(gòu)成的。同一般沖壓件相比，汽車覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高（光滑、美觀），剛性好等特點(diǎn)。汽車覆蓋件一般制造過(guò)程要經(jīng)過(guò)落料（或剪切）、拉深、整形、修邊、翻邊、沖孔等多道工序才能完成。實(shí)踐證明，在多數(shù)情況下，拉深工序是制造這類零件的關(guān)鍵，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。為保證覆蓋件在拉深時(shí)能經(jīng)受最大限度的塑性變形而不至于產(chǎn)生破裂，對(duì)原材料的機(jī)械性能、金相組織、化學(xué)成分、表面粗糙度和厚度精度都提出很高很嚴(yán)的要求。以下通過(guò)資料對(duì)汽車覆蓋件中的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)做簡(jiǎn)單闡述覆蓋件的特點(diǎn)決定了它的特殊要求1、表面質(zhì)量覆蓋件的表面質(zhì)量跟模具工作部分的表面質(zhì)量有關(guān)，模具的工作部分形狀質(zhì)量直接影響了產(chǎn)品的最終形面質(zhì)量。汽車覆蓋件有內(nèi)覆蓋件也有外覆蓋件，外覆蓋件的美觀影響整個(gè)汽車的質(zhì)量。汽車覆蓋件上出現(xiàn)波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷都是不允許的，并且覆蓋件上的裝飾棱線和筋條都要求清晰、平滑而且過(guò)渡均勻，棱線銜接應(yīng)吻合流楊，不允許參差不齊，因此在設(shè)計(jì)汽車?yán)幽ＴO(shè)計(jì)的時(shí)候，模具的工作部分形狀和產(chǎn)品的曲面形狀保持一致，均采用圓弧平滑過(guò)度。為了防止覆蓋件出現(xiàn)波紋、拉列等產(chǎn)品缺陷，還要通過(guò)試模來(lái)調(diào)整并最終確定毛胚尺寸和最佳的合模壓力。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。由于覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，在二維圖上面如何表達(dá)清楚此汽車?yán)幽５牧慵叽缡菦Q定模具能否順利制造的關(guān)鍵。為了解決這個(gè)問(wèn)題，工廠將UG所建立的三維模型經(jīng)過(guò)軟件分析后用數(shù)控加工的方法在銑床上用泡沫加工出模具形狀，再采用鑄造的方法得出所需要的拉延模模形狀，以保證模具可以得到符合需求的曲面形狀。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)做的汽車覆蓋件零件料厚為12MM總長(zhǎng)約為928MM，拉延深度大概為20MM左右，左右兩邊各有一個(gè)小孔，零件不是對(duì)稱的。該零件看起來(lái)像是彎曲件，不過(guò)有很多的成型都是要用拉延來(lái)完成的，不能通過(guò)彎曲來(lái)成型，因此要用拉延模來(lái)成型。零件本身有兩個(gè)直徑為8MM的小孔，這兩個(gè)小孔并不是左右對(duì)稱的。零件的彎曲部分是用半徑為5MM和4MM的圓弧來(lái)連接的。零件四周有半徑為5MM的圓弧過(guò)渡。從該零件的結(jié)構(gòu)形狀與要求來(lái)看，所需的基本工序?yàn)槔?、切邊、整形和沖孔。但是零件本身不是對(duì)稱的，在拉深時(shí)會(huì)由于胚料受到的拉深力部均勻而產(chǎn)生側(cè)移。這樣就會(huì)影響到拉深的進(jìn)行以及模具的壽命。所以本人在做工藝補(bǔ)充的時(shí)候就做成一模兩件式，就是一次拉延得到兩個(gè)零件。這樣就可以讓胚料在拉延過(guò)程中受力均勻，而且又可以大大的提高生產(chǎn)效率。一模兩件式在拉延時(shí)毛料變形、應(yīng)力比較均勻，成形，表面塑性變形程度較大，但應(yīng)力不太大，只要材料合格或模具技術(shù)狀態(tài)良好，一般不會(huì)破裂。拉延模具也比較簡(jiǎn)單，之后的整形模具及修邊模具容易設(shè)計(jì)等。3、剛性大型覆蓋零件由于形狀復(fù)雜且不對(duì)稱，在拉深過(guò)程中應(yīng)力、變形很不均勻，而且多數(shù)情況要求工件一次拉深成形，材料需要承受很大的應(yīng)力，產(chǎn)生最大限度的塑性變形，因此，它對(duì)深拉深鋼板的沖壓性能，提出了很高要求。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的板料厚度是08MM，對(duì)于拉延件來(lái)說(shuō)是相對(duì)薄的，拉深深度大概是20MM左右，拉深深度一般，變形不是很大，零件上有兩個(gè)直徑為8MM的孔，有來(lái)固定零件用。拉延件的剛性可能會(huì)不足，對(duì)此要做拉延筋增加進(jìn)料的阻力，增加變形，以提高拉深件的剛性。影響深拉深鋼板沖壓性能的因素很多，鋼板的表面質(zhì)量、厚度公差、化學(xué)成分、機(jī)械性能、工藝性能和金相組織都直接或間接地影響其沖壓性能。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。在模具壓料面上設(shè)計(jì)上拉延筋可以變彈性變形為塑性變形，提高工件的剛性，還能使工件的棱角更清晰美觀。也是覆蓋件模具中經(jīng)常采用的方法，另外采用剛性更好的板材也可以有效提高產(chǎn)品的剛性。4、工藝性沖壓工藝性是指沖壓件對(duì)工藝品的適應(yīng)性，即所設(shè)計(jì)的沖壓件尺寸大小、尺寸精度與基準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)形狀等是否符合沖壓加工的工藝要求。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(kāi)，窗口補(bǔ)滿，再加添工藝補(bǔ)充部分，構(gòu)成一個(gè)拉延件。工藝補(bǔ)充是拉延件不可或缺的組成部分，它既是實(shí)現(xiàn)拉延的條件，又是增加變形程度獲得剛性零件的必要補(bǔ)充。工藝補(bǔ)充的多少取決于覆蓋件的形狀和尺寸，也和材料的性能有關(guān)，工藝補(bǔ)充的多余料需要在以后工序中去除，所以工藝補(bǔ)充部分應(yīng)在滿足拉延成形的前提下盡量減少，以提高材料的利用率。工藝補(bǔ)充不僅要考慮拉延工藝和壓料面的需要，還要考慮修邊和翻邊等后續(xù)工序的需要。22零件的特點(diǎn)及成形性分析221零件的特點(diǎn)大地板左右外側(cè)梁如圖21所示，材料為ST13（DQ）（上海寶鋼牌號(hào)，與國(guó)標(biāo)牌號(hào)08ALZ鋼材性能相當(dāng)，DQ表示沖壓級(jí)鋼材），料厚T12MM。要求在JQ36400壓力機(jī)上加工，大批量生產(chǎn)。該零件是某車型加強(qiáng)大地板強(qiáng)度的梁類零件，分左右兩件，圖2（A）為左件，圖2（B）為右件，左件與右件對(duì)稱。要求該件的凸緣與底部的曲面、側(cè)面形狀以及成形高度、孔徑和孔位必須達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。成形后要求表面平整光滑，無(wú)翹曲、褶皺、裂紋等缺陷。對(duì)零件進(jìn)行合理的成形性分析，制定合理的沖壓工藝方案和選擇合理的設(shè)備，有利于提高材料的利用率、生產(chǎn)率、以及模具壽命，同時(shí)能夠降低模具制造難度和制造成本。A左件（B）右件圖2零件數(shù)模222成形可能性分析該汽車覆蓋件是拉延件，通過(guò)拉深得到。單件形狀類似彎曲件，但是該零件不能用彎曲變形來(lái)得到，因?yàn)槠洳恢皇呛?jiǎn)單的彎曲變形得到的。該零件左右前后不對(duì)稱，如果在拉深時(shí)采用單件式生產(chǎn)的話，毛料會(huì)由于受力不均勻產(chǎn)生側(cè)向移動(dòng)，有可能使拉延工序無(wú)法進(jìn)行或是拉延模具過(guò)早的損壞，不經(jīng)濟(jì)。因此，在做工藝補(bǔ)充時(shí)采用一模兩件成形，最后得到的工藝補(bǔ)充的壓料件如圖3。由圖3中可以看得出來(lái)做完工藝補(bǔ)充后的拉延件類似于半封閉“U”形件的拉深。其中紅色部分為所需零件，其余部分均為工藝補(bǔ)充部分，毛坯經(jīng)過(guò)拉延成形后再用沖孔修邊模切邊便可得到完全相同的左右件零件。正面反面圖3工藝補(bǔ)充壓料件汽車覆蓋件成形可能性分析不能簡(jiǎn)單地利用簡(jiǎn)單的沖壓工序的工藝參數(shù)或零件尺寸參數(shù)加以確定。因此要采用分析方法來(lái)確定一次成形可能性。分析方法有下面幾種形式1、類比法即參考以往沖壓過(guò)的類似零件的工藝資料，進(jìn)行分析比較，以判斷一次成形的可能性。這種類比只是近似的。2、應(yīng)力應(yīng)變分析法覆蓋件能否順利成形取決于兩方面一是轉(zhuǎn)力區(qū)的承載能力，即專力區(qū)是否有足夠的抗拉強(qiáng)度；二是變形區(qū)的變形方式及可能產(chǎn)生的問(wèn)題。覆蓋件的成形一般是伸長(zhǎng)與壓縮兩種變形的組合，以伸長(zhǎng)類為主或以壓縮類為主，或兩種變形差不多。伸長(zhǎng)變形可能產(chǎn)生過(guò)量邊薄和破裂；壓縮變形可能產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。3、成形度判斷法成形度按下面的公式計(jì)算（1）X1000L式中L是成形后零件縱截面的長(zhǎng)度；L0是成形前相應(yīng)截面的胚料長(zhǎng)度。下面以成形度判斷法萊分析覆蓋件的成形性能由所作的工藝補(bǔ)充用UG量出LA980MM，LA0928MM；LB160MM，LB0137MM。將所得數(shù)據(jù)代入上式有A56，B167，平均1115；LA代表毛料的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)，LB代表寬度方向的長(zhǎng)。A代表長(zhǎng)度方向的成形度，B代表寬度方向的成形度。當(dāng)平均5或最大10時(shí)，不能只靠脹形成形，必須使胚料以拉深方式從凸模邊緣拉入凹模。通過(guò)以上分析可知該汽車覆蓋件可以經(jīng)過(guò)一次拉深成形；汽車覆蓋件上的凹下部分也可認(rèn)為是淺形圓筒拉深件，也可一次拉深成型。由此判斷可以判斷該覆蓋件能夠一次成型。23沖壓工藝性分析及方案的選擇231沖壓工藝性分析該零件的材料厚度T12MM，材料為低碳鋼，含碳量008，伸長(zhǎng)率34（標(biāo)距L080MM），可見(jiàn)材料塑性好，沖壓加工性能良好。屈服強(qiáng)度240MPA，抗拉強(qiáng)度為270370MPA，彈性模量E207E5MPA，塑性硬化指數(shù)N0237，厚向異性指數(shù)R2295，硬化指數(shù)在鋼材中是比較高的，材料成形極限較大。由于整個(gè)零件為半封閉“U”形，而且沒(méi)有急劇突變的形狀，取有代表性的某截面分析，凸緣與側(cè)壁之間、側(cè)壁與頂部間有R5的圓角，頂部有R4的凹槽，半徑皆大于2T，凸緣與頂部落差不大，成形工藝性好，零件中段截面形狀如圖4所示。圖4零件截面圖零件邊線簡(jiǎn)單，都是由規(guī)則的圓弧和直線組成，兩直邊在鉛垂方向上投影平行，水平方向落差不大，零件上沒(méi)有尖角，凸緣邊緣圓角半徑為R5，在轉(zhuǎn)折處可以避免應(yīng)力集中的出現(xiàn)，而且圓弧過(guò)渡可以使沖壓工藝性能更好；該零件上有3個(gè)半徑為4MM孔，相鄰孔之間的距離分別為150MM和200MM，由于孔徑和間距適中，所以可以在沖孔模上同時(shí)將3個(gè)空沖出，沖裁工藝性能良好。零件左右件完全對(duì)稱。若左右件單獨(dú)成形，就要有各自的工藝補(bǔ)充，這勢(shì)必造成材料利用率低，且需要制造兩套模具，單件成本高?？紤]到左右件完全對(duì)稱的特點(diǎn)，把兩件合為一件沖壓成形，這樣周邊材料受力均勻，便于成形；且壓力中心易于確定，模具結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，為模具設(shè)計(jì)制造提供了極大的方便。下圖所示為零件的邊線及內(nèi)孔的形狀，如圖5所示。圖5零件邊線及內(nèi)孔形狀232拉延件的沖壓方向沖壓方向的確定是汽車鈑金件工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，是確定拉深件在模具中的空間位置，它不但決定能否拉出合格的拉延件，而且影響到工藝補(bǔ)充部分的多少和壓料面的形狀。不同的沖壓方向會(huì)帶來(lái)不同形狀的工藝補(bǔ)充，直接涉及到產(chǎn)品拉深工序的最終成形條件，以及后續(xù)成形條件。合理的沖壓方向應(yīng)既滿足沖壓形狀的要求又要適應(yīng)工藝補(bǔ)充、壓料面形狀的規(guī)范。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(kāi)始時(shí)，凸模和坯料的接觸面積要大，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，才能有效地保證進(jìn)料阻力均勻。2本設(shè)計(jì)用JQ36400壓力機(jī)，屬于單動(dòng)壓力機(jī)，因此拉延類型為單動(dòng)拉延，單動(dòng)拉延時(shí)，上模是凹模，因此零件在拉延模中應(yīng)如圖6所示放置，分析零件數(shù)?？芍?，沖壓方向平行于Z方向最佳，此時(shí)凸模兩側(cè)的拉入角能夠基本保持一致，這使得兩側(cè)進(jìn)料阻力也可以保持均衡。拉延開(kāi)始時(shí)凸模與坯料表面接觸為面接觸，接觸面積大，且分布均勻，不會(huì)出現(xiàn)因應(yīng)力集中造成局部破裂現(xiàn)象，而且零件頂部凹槽的反拉延也能滿足如上要求。圖6沖壓方向從上垂直往下233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(kāi)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(wú)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。根據(jù)模具設(shè)計(jì)需要，該覆蓋件采取的修邊線在拉延件壓料面上，為了在模具使用中打磨加強(qiáng)筋槽不致影響修邊線，修邊線至拉延筋的距離A一般取25MM，按具體工件尺寸形狀而定。由下面圖7可以知道，覆蓋件的上表面與下表面有一定的落差跟角度，不是在同一個(gè)平面上，落差的高度大概為20MM，角度大概為3度左右。覆蓋件上有三個(gè)直徑為8MM的孔，有以圓弧過(guò)渡的開(kāi)口部分，零件前后左右不對(duì)稱，因此在做工藝補(bǔ)充時(shí)要將開(kāi)口部分連接成封閉形狀，凸緣要用圓弧過(guò)渡使其光滑，三個(gè)直徑為8MM的孔要填滿。該覆蓋件可以做成一模單件式，也可以做成一模兩件式。采用兩件式時(shí)零件左右對(duì)稱，毛料在拉延時(shí)受力均勻，成型性能良好，而且模具不易順壞，生產(chǎn)效率高等。我對(duì)該覆蓋件的拉延工藝補(bǔ)充中使用一模兩件式，以上表面做為壓料面。工藝補(bǔ)充部分在三維圖中已經(jīng)給出。其尺寸根據(jù)理論設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得出。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)零件及工藝補(bǔ)充圖如下圖7零件形狀圖8工藝補(bǔ)充圖234建立壓料面壓料面對(duì)于非軸對(duì)稱曲面零件的成形起著重要作用。其位置、形狀及尺寸直接影響到成形阻力及變形力的大小與分布，從而影響整個(gè)坯料成形時(shí)各處塑性變形狀態(tài)。壓料面是覆蓋件工藝補(bǔ)充面的一個(gè)組成部分，即位于凹模圓角半徑以外的那一部分毛坯。在拉深前，壓料圈將要拉深的毛坯壓緊在凹模壓料面上。拉深過(guò)程中，壓料面被逐步拉入凹模型腔內(nèi)，形成覆蓋件本體。因此，壓料面的形狀不但要保證壓料面上的材料不起皺，而且在盡量造成凸模下的材料下凹，以降低拉深深度，最終保證拉入凹模里的材料不皺不裂，獲得合格成品。壓料面有兩種形式。1、壓料面就是覆蓋件本身的凸緣面，即為覆蓋件本體的一部分。這種壓料面的形狀是確定的，為便于拉深過(guò)程的進(jìn)行，也可以做某些部分變動(dòng)，但必須在以后的適當(dāng)工序中加以整形，以達(dá)到覆蓋件的整體形狀要求。2、壓料面是與工藝補(bǔ)充面所組成的。在拉深工序以后的沖孔修邊工序中，這種壓料面將被切除。所以應(yīng)盡量減小這類壓料面的材料消耗。同時(shí)壓料面形狀還要考慮到毛坯定位的穩(wěn)定、可靠和送料、取件的方便。由所給的零件圖，做出的工藝補(bǔ)充知道，所選擇的壓料面是工藝補(bǔ)充面的部分組成，并且壓料面是零件的上平面，是一個(gè)水平面。確定后的工藝補(bǔ)充數(shù)學(xué)模型如圖9所示。圖9壓料面的確定235拉延筋的設(shè)計(jì)1拉延筋的作用（1）增加進(jìn)料阻力，使整個(gè)拉延件進(jìn)料速度達(dá)到平衡狀態(tài)。拉延件壓料面上各部位的進(jìn)料阻力存在很大差別。在拉延時(shí)，四處圓角部分的材料要進(jìn)入凹模型腔內(nèi)，毛坯在徑向拉應(yīng)力、切向壓應(yīng)力和雙向反復(fù)彎曲應(yīng)力的作用下，變形阻力很大，所以這部分不需要加拉延筋，否則在增加阻力會(huì)在內(nèi)壁危險(xiǎn)斷面處拉裂或者起皺，對(duì)成形不利。相反，在工件平面輪廓的直線部分，主要是彎曲變形，進(jìn)料阻力相對(duì)圓角部分小得多，材料的流動(dòng)會(huì)形成內(nèi)皺，且無(wú)法排除。為使進(jìn)料均勻，在直線部分要布置有拉延筋，在拉延件的凹處，凹得較深，轉(zhuǎn)折比較厲害，所以也不設(shè)拉延筋。而且在直線部分設(shè)置拉延筋，既增加了進(jìn)料阻力，也使直線部分和圓角部分的進(jìn)料阻力均勻化，從而防止材料“多則皺、少則裂”的現(xiàn)象發(fā)生。（2）加大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力數(shù)值，提高覆蓋件的剛性。在一般拉延成型過(guò)程中，為了減少內(nèi)皺，往往采取增加毛料尺寸的方法。增加一條拉延筋，可以代替增加不少壓料面積所取得的增加阻力的效果。拉延筋的設(shè)置可以提高覆蓋件的進(jìn)料阻力，況且拉延筋通過(guò)調(diào)整修磨間隙的方法，十分方便有利。（3）加大徑向拉應(yīng)力，減少切向壓應(yīng)力，延緩或防止起皺。（4）降低壓料面加工要求采用拉延筋后，壓料面的間隙可適當(dāng)加大，也可適當(dāng)降低對(duì)壓料面加工粗糙度的要求。5）穩(wěn)定拉延過(guò)程某些拉延件不用拉延筋也能成形，但形狀不夠穩(wěn)定，剛性較差拉延筋是否設(shè)置，設(shè)計(jì)位置、數(shù)量和形狀等是拉延成形中的重要問(wèn)題，它往往成為拉延成敗的關(guān)鍵。2拉延筋的結(jié)構(gòu)和布置1拉延筋的結(jié)構(gòu)有圓形、半圓形和方形三種形式，一般裝在壓料圈上，而與凹模上開(kāi)出相應(yīng)的槽相配合。此次的設(shè)計(jì)采用的是半圓形的拉延筋，淬火硬度為5862HRC，半徑為7MM，高度為6MM。拉延筋也可以和壓料圈或者凹模的壓料面做成整體形式，本次設(shè)計(jì)的拉延筋就是與壓邊圈做成整體式，這樣制造容易，修磨方便，得到了廣泛的應(yīng)用。（2）布置原則和方法拉延筋的位置、數(shù)目和長(zhǎng)短是根據(jù)拉延件外形、起伏特點(diǎn)和拉延深度等因素確定。拉延筋的布置原則見(jiàn)表21。按凹?？谛螤畈贾茫咏畹牟贾梅椒ㄒ?jiàn)表22。表21拉延筋的布置原則要求布置原則增加進(jìn)料阻力，提高材料變形程度放整圈的或間斷的一條拉延檻或13條拉延筋增加徑向拉應(yīng)力，降低切向應(yīng)力，防止毛坯起皺在容易起皺的部位設(shè)置局部的短筋調(diào)整進(jìn)料阻力和進(jìn)料量拉延深度大的直線部位，放13條拉延筋；拉延深度大的圓弧部位，不放拉延筋；拉延深度相差較大時(shí)，在深的部位不設(shè)拉延筋，淺的部位設(shè)拉延筋表22按凹?？谛螤畈贾美咏畹姆椒ㄐ蛱?hào)形狀要求布置方法1大外凸圓弧補(bǔ)償變形阻力不足設(shè)置1條2大內(nèi)凹圓弧補(bǔ)償變形阻力不足；避免拉延時(shí)，材料從相鄰兩側(cè)凸圓弧部分?jǐn)D過(guò)來(lái)而形成皺紋設(shè)置1條長(zhǎng)筋和2條短筋3小外凸圓弧塑流阻力大，應(yīng)讓材料有可能向直線區(qū)段擠流不設(shè)拉延筋；相鄰筋的位置應(yīng)與凸圓弧保持312夾角關(guān)系4小內(nèi)凹圓弧將兩相鄰側(cè)面擠過(guò)來(lái)的多余材料延展開(kāi)，保證壓邊面下的毛坯處于良好狀態(tài)沿凹?？诓辉O(shè)筋；在離凹?？谳^遠(yuǎn)處設(shè)置兩段短筋5直線補(bǔ)償變形阻力不足根據(jù)直線長(zhǎng)短設(shè)計(jì)13條拉延筋（長(zhǎng)者多設(shè)，并呈塔形分布，短者少設(shè)）（3）拉延筋布置方向。拉延筋一定要與材料流動(dòng)方向垂直。（4）拉延筋的深淺與多少。拉延深度的部位不設(shè)或者少設(shè)，深度淺的部位一定要設(shè)置或多設(shè)置。拉延筋最多設(shè)置三根，最里面一圈常為封閉形狀，第二、第三只在直線部分設(shè)置，第三圈長(zhǎng)度最短。本次所設(shè)計(jì)的零件，由于拉延成型的深度大概為20MM左右，拉深深度一般，零件的變形部分較少，在兩個(gè)彎曲的部位是主要的變形區(qū)。為了防止在拉延后的零件剛性不足，因此設(shè)計(jì)的拉延筋是按修邊線的形狀設(shè)計(jì)成封閉式的，拉延筋半徑是6MM，高度是6MM。拉延筋可以加大進(jìn)料的阻力，增強(qiáng)零件的剛度。拉延筋的布置方式如下圖所示圖10拉延筋236毛坯尺寸確定本零件形狀相對(duì)比較簡(jiǎn)單，截面大致呈Z形,在采用一模兩件式做好工藝補(bǔ)充后，零件形狀大致為“U”形，由俯視看去呈長(zhǎng)方形,因此采用矩形的毛坯拉延，拉延下料可以通過(guò)剪板機(jī)方便地獲得。由福田沖壓模具設(shè)計(jì)規(guī)范中的公式算出，公式如下用UG的測(cè)量命令，量出長(zhǎng)度方向的A1A2417MM，寬度方向的A155MMA250MM，將量得的數(shù)據(jù)代入上式，得出工件毛料的基本尺寸是長(zhǎng)寬為884MM97MM，因?yàn)樵谧龉に囇a(bǔ)充時(shí)通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)如果按上式計(jì)算得的毛料的數(shù)據(jù)用來(lái)做下料的尺寸的話，用UG量出從壓邊筋最外輪廓到毛料的最外輪廓得到的料長(zhǎng)度大概為10MM左右，如果下料長(zhǎng)寬為884MM97MM用來(lái)生產(chǎn)的話會(huì)比較危險(xiǎn)，可能會(huì)拉不出工件，或是在生產(chǎn)時(shí)凸模會(huì)把料拉入凹內(nèi)，損壞模具。因此在上面用公式算出料長(zhǎng)寬為884MM97MM的基礎(chǔ)上再把長(zhǎng)單邊放料225MM,寬單邊放料20MM。最后得出的下料長(zhǎng)寬為929MM137MM，取此值為毛坯尺寸。237確定工藝方案經(jīng)過(guò)對(duì)零件的工藝性分析后，結(jié)合產(chǎn)品圖進(jìn)行必要的計(jì)算，并在分析沖壓工藝類型、沖壓次數(shù)、沖壓順序和工序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓工藝方案，然后通過(guò)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、設(shè)備條件、模具制造和壽命、操作、安全以及經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合分析、比較，確定出一種適合于本部門生產(chǎn)的最佳工藝方案。沖壓的基本工序包括成形工序和分離工序兩大類。成形工序材料的變形力學(xué)范圍是在塑性變形范圍；分離工序材料的變形力學(xué)范圍表現(xiàn)為產(chǎn)生斷裂變形的工序。經(jīng)過(guò)對(duì)零件的分析，此件為半封閉的“U”形件，看似可以彎曲成形，但零件凸緣部分并不嚴(yán)格平坦，成形時(shí)并不是按照一定的曲率或角度進(jìn)行，且底部還有凹槽，因此拉延成形方法才能沖壓出合格的產(chǎn)品。對(duì)于分離工序，獲取毛坯形狀需要用到落料或切斷工序，沖內(nèi)孔需要用到?jīng)_孔工序，為了獲得零件外部形狀，還應(yīng)有修邊工序，因?yàn)槭莾杉喜⒊尚危€需剖切工序分離左右件。零件圖如下圖11零件圖零件材料采用低碳鋼，厚度T12MM，含碳量008，伸長(zhǎng)率34（標(biāo)距L080MM），可見(jiàn)材料塑性好，沖壓加工性能良好。屈服強(qiáng)度240MPA，抗拉強(qiáng)度為270370MPA，彈性模量E207E5MPA，塑性硬化指數(shù)N0237，厚向異性指數(shù)R2295，硬化指數(shù)在鋼材中是比較高的，材料成形極限較大。通過(guò)對(duì)該覆蓋件的分析，可知其要求的表面必須光順平滑、棱線清晰、剛性良好，零件的結(jié)構(gòu)一般、拉延部分的過(guò)渡圓角半徑為4MM和5MM，工件四周有半徑不等的圓弧過(guò)渡。零件上表面跟下表面不是在一個(gè)平面上，上表面跟下表面間的角度大概是3度。零件上有兩出凹下，在凹下的地方旁邊有三個(gè)直徑為8MM的孔，零件的總長(zhǎng)度為402MM,總寬度為67MM，拉深深度大概為20MM，深度一般。由上面數(shù)據(jù)可以知道該零件相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)且拉深深度一般的工件。該零件需要經(jīng)過(guò)多道工序才能完成。根據(jù)該工件的工藝分析，工件的基本沖壓工序?yàn)槔印⒄?、修邊、沖孔。對(duì)于分離工序，獲取毛坯形狀需要用到落料或切斷工序，沖內(nèi)孔需要用到?jīng)_孔工序，為了獲得零件外部形狀，還應(yīng)有修邊工序，因?yàn)槭莾杉喜⒊尚?，還需剖切工序分離左右件?；谝陨戏治?，不同工序的組合可能有以下A、B兩種工藝方案。方案A落料、沖孔拉延修邊、剖切方案B切斷拉延沖孔、修邊、剖切方案A特點(diǎn)坯料由落料沖孔模獲得，獲得坯料外形的同時(shí)，可以沖出內(nèi)孔，此方案的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)孔可以用于后面拉延工序和修邊、剖切工序的定位。但是沖孔后再拉延的加工順序不能保證孔的形狀和位置精度，且拉延件上有內(nèi)孔可能會(huì)導(dǎo)致拉延的失敗。方案B特點(diǎn)坯料可以由剪板機(jī)切斷板料獲得，不需要設(shè)計(jì)落料模，降低了成本。而沖孔是分離零件與內(nèi)部廢料，在工件的內(nèi)部進(jìn)行，修邊和剖切是分離零件與外部廢料，在工件外輪廓進(jìn)行，所以沖孔修邊剖切可以同時(shí)進(jìn)行，此方案是可行的，而且同時(shí)沖孔修邊剖切可以提高加工輪廓的位置精度。由于只需要設(shè)計(jì)制造一套模具，降低了成本，收到很好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)全面分析、綜合考慮，以零件質(zhì)量、生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)性幾個(gè)方面衡量，認(rèn)為兩種方案中方案B最佳，故本設(shè)計(jì)采用方案B。第3章拉延模設(shè)計(jì)拉延模是保證制成合格覆蓋件最主要的裝備。其作用是將平板狀毛料經(jīng)過(guò)拉延工序使之成型為立體空間工件。拉延模有正裝和倒裝兩種型式。正裝式拉延模的凸模和壓邊圈在上，凹模在下，它使用雙動(dòng)壓力機(jī)，凸模安裝在內(nèi)滑塊上，壓邊圈安裝在外滑塊上，在拉延成型時(shí)外滑塊首先下行，壓邊圈將毛料緊緊壓在凹模面上，然后內(nèi)滑塊下行，凸模將毛料拉人凹模型腔內(nèi)，毛料在凸模、凹模和壓邊圈的作用下受到拉應(yīng)力與壓應(yīng)力的作用，生產(chǎn)塑性變形，最后成型為我們所要的工件形狀。倒裝式拉延模的凸模和壓邊圈在下，凹模在上，它使用單動(dòng)壓力機(jī)。凸模直接裝在下工作臺(tái)上，壓邊圈則使用壓力機(jī)下面的頂出缸，通過(guò)頂桿獲得所需的壓料力，壓邊力比較小，不能提供較大的拉深行程。雙動(dòng)壓力機(jī)所選用的拉延模的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要由三大件（凸模、凹模和壓邊圈）或四大件（凸模、凸模固定模座、凹模和壓邊圈）組成。形狀簡(jiǎn)單、拉延深度淺的覆蓋件一般采用單動(dòng)壓力機(jī)來(lái)成型。倒裝型式拉延模只有在頂出缸壓力能夠滿足壓料需要的情況下方可采用。31沖壓設(shè)備的選擇311拉深力的計(jì)算該零件的材料為ST13，屬于沖壓級(jí)冷軋薄鋼板，塑性好，沖壓加工性能良好。屈服強(qiáng)度240MPA，抗拉強(qiáng)度為270370MPA，彈性模量E207E5MPA，塑性硬化指數(shù)N0237，厚向異性指數(shù)R2295，硬化指數(shù)在鋼材中是比較高的，材料成形極限較大。具有良好的拉深成形性能。由于這個(gè)覆蓋件是不規(guī)則形狀，不能用一般的圓筒件、帶法蘭圓筒件、錐形零件等進(jìn)行計(jì)算，因此采用任何形狀的拉深力的計(jì)算PLTBKB3，式中，L凸模周邊的長(zhǎng)度；T為材料的厚度15MM；B材料的抗拉強(qiáng)度（MPA）；KB系數(shù)取09由表4803；B為由上面的工藝分析知為270370NMM2在此為了安全起見(jiàn)取較大值計(jì)算350MPA,凸模周邊的長(zhǎng)度L，由于凸模的是一個(gè)復(fù)雜的曲面，不能用一般的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算其周長(zhǎng)，在此借助UG進(jìn)行計(jì)算（“分析質(zhì)量屬性面積使用曲線計(jì)算邊界臨時(shí)的”選擇凸模的外輪廓曲線），最后得出了所需的曲線的周長(zhǎng)與面積分別為2106408MM,68540856MM2。因此拉深力為PLTBKB2106408X12X350X09796222224N7962222KN312壓邊力的計(jì)算壓邊圈的壓力必須適當(dāng)，如果過(guò)大，就要增加拉延力，而增加拉延力會(huì)使工件拉裂，而壓邊圈的壓力過(guò)低就會(huì)使工件的邊壁或凸緣起皺。壓邊力的計(jì)算公式為1QFQ,其中Q值取2MPA,F為壓邊圈上坯料的投影面積，由拉深工藝圖并且借助UG進(jìn)行計(jì)算約為127136MM2。因此，Q127136X2254272N254272KN。313壓力機(jī)的選擇對(duì)于單動(dòng)壓床P壓PQ，式中P壓壓床的公稱壓力；P拉深力Q壓邊力因此，單動(dòng)壓力機(jī)的P壓PQ79622222542728216494KN在實(shí)際生產(chǎn)中按下式確定壓力機(jī)的公稱壓力4FG1618P壓18X8216494KN1478969KN,根據(jù)工廠生產(chǎn)實(shí)際選壓機(jī)為JQ36400閉式雙點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī)32模具結(jié)構(gòu)形式的確定根據(jù)使用沖壓設(shè)備不同，汽車鈑金件拉延?？煞譃閱蝿?dòng)拉延模和雙動(dòng)拉延模。單動(dòng)拉延模在單動(dòng)壓力機(jī)上使用，上模是凹模，下模是凸模，中間的壓邊圈通過(guò)彈簧、橡皮或氣墊獲得壓邊力。單動(dòng)拉延模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低。對(duì)于單動(dòng)拉延模，凸模安裝在下工作臺(tái)面上，壓邊圈用拉力機(jī)的頂桿頂出，通過(guò)頂桿得到所需的壓邊力，凹模在上稱為到裝式拉延模。圖12為倒裝式單動(dòng)拉延模的典型結(jié)構(gòu)，表31為倒裝式單動(dòng)拉延模的相關(guān)參數(shù)。CIII132圖12單動(dòng)拉延模的典型結(jié)構(gòu)表31單動(dòng)拉延模的典型結(jié)構(gòu)的參數(shù)單位MM雙動(dòng)拉延模在雙動(dòng)壓力機(jī)上使用，雙動(dòng)壓力機(jī)上滑塊分內(nèi)滑塊和外滑快兩個(gè)部分，上模固定在內(nèi)滑塊上，壓邊圈固定在外滑塊上，壓邊力由外滑塊獲得。雙動(dòng)拉延模的GM241火焰淬火硬度HRC5055等級(jí)備注板件厚度備注符號(hào)大型中小型公差符號(hào)一般形狀復(fù)雜且材料流動(dòng)較大處AMIN55MIN501GM241GM241需刷鍍B5040202GM241GM241需刷鍍C4040203GM241GM241D4040204E3530205F3003006G6050057H6050058I3530209特點(diǎn)是壓邊力大，便于調(diào)節(jié)，且壓邊力是剛性的，壓邊穩(wěn)定可靠；行程大，可拉延深度大的拉延件。一般用于拉延成形型面復(fù)雜落差大、表面質(zhì)量要求高的大型零件。圖13為正裝式雙動(dòng)拉延模的典型結(jié)構(gòu)，表32為正裝式雙動(dòng)拉延模的相關(guān)參數(shù)。2III134圖13雙動(dòng)拉延模的典型結(jié)構(gòu)表32雙動(dòng)拉延模的典型結(jié)構(gòu)的參數(shù)單位MM等級(jí)備注板件厚度備注符號(hào)大型中小型公差符號(hào)一般形狀復(fù)雜且材料流動(dòng)較大處AMIN55MIN501GM241GM241需刷鍍B5040202GM241GM241需刷鍍C4040203GM241GM241D4040204FC30FC30E3530205F3003006G6050057H6050058I3530209綜上所述，形狀簡(jiǎn)單、拉延深度不大的鈑金件一般采用單動(dòng)壓力即來(lái)成形。在進(jìn)行完工藝補(bǔ)充后知道,工藝補(bǔ)充后的拉深深度大概為20MM左右，深度相對(duì)比較淺，而且補(bǔ)充后的零件是前后對(duì)稱的。根據(jù)零件特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)宜采用單動(dòng)拉延模，且本設(shè)計(jì)按JQ36400壓力機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)，JQ36400壓力機(jī)屬閉式雙點(diǎn)單動(dòng)壓力機(jī)，因此本設(shè)計(jì)拉延模結(jié)構(gòu)為單動(dòng)拉延模。33導(dǎo)向裝置331拉延模的導(dǎo)向拉延模導(dǎo)向分內(nèi)導(dǎo)向和外導(dǎo)向。外導(dǎo)向一般指壓邊圈和凹模之間的導(dǎo)向，內(nèi)導(dǎo)向一般指壓邊圈和凸模之間的導(dǎo)向。外導(dǎo)向模具體積大成本高,但導(dǎo)引穩(wěn)定性及平衡性佳?？梢栽谏a(chǎn)過(guò)程中了解到模具的導(dǎo)向是否良好。而且耐滑板的更換比較方便。內(nèi)導(dǎo)向可以使模具緊湊體積小成本底,但導(dǎo)向穩(wěn)定性及平衡性較差，而且在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法看到模具的導(dǎo)向，不能時(shí)刻了解模具間導(dǎo)向是否良好，耐滑板的更換不方便。常用的導(dǎo)向零件有導(dǎo)向板、導(dǎo)向塊和背塊塊三種。一般沖壓模使用的導(dǎo)柱導(dǎo)套，在覆蓋件拉廷模中，只有當(dāng)拉延兼沖孔時(shí)才兼而用之。選用的導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)由汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件20062007可知，導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)及尺寸如圖14所示圖14導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)及尺寸導(dǎo)向板廣泛用于中小型的拉延模具中，其長(zhǎng)寬尺寸依據(jù)模具的大小和受力的方向等進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了使導(dǎo)向板便于進(jìn)入導(dǎo)向面，其一端制成30度的斜面。本是畢業(yè)設(shè)計(jì)做零件的拉延工序，拉深深度大概為20MM，采用倒裝式拉延模，凹模在上。模具在工作時(shí)，在凹模下行與工件接觸前，凹模必須要有30MM以上的導(dǎo)向先行進(jìn)入壓邊圈內(nèi)，跟壓邊圈導(dǎo)向，同時(shí)壓邊圈又不應(yīng)該跟凸模導(dǎo)向脫離。因此綜合以上各個(gè)方面的因素，本次做畢業(yè)設(shè)計(jì)全部采用外導(dǎo)向，即凸模跟壓邊圈用外導(dǎo)向，壓邊圈跟凹模也使用外導(dǎo)向。選用的導(dǎo)向板為A型，長(zhǎng)X寬100MMX100MM。這樣可以很好的滿足上面的要求。因?yàn)槭褂玫寡b式拉延模，因此壓邊圈與下模的導(dǎo)向就是壓邊圈與凸模的導(dǎo)向。常用的導(dǎo)向方法是在壓邊圈和下模上鑄出凸臺(tái)，對(duì)凸臺(tái)進(jìn)行加工，并在其上安裝導(dǎo)向板以起導(dǎo)向作用，導(dǎo)向間隙為005002MM。凸模與壓邊圈的導(dǎo)向是用48對(duì)導(dǎo)板導(dǎo)向，本設(shè)計(jì)采用4對(duì)導(dǎo)板導(dǎo)向。對(duì)于是在壓邊圈上的凸臺(tái)還是在下模上的凸臺(tái)安裝導(dǎo)向板，應(yīng)該根據(jù)需要和導(dǎo)向板的安裝及更換是否方便原則來(lái)定。安裝導(dǎo)向板的凸臺(tái)應(yīng)該注意的是在導(dǎo)向板的下表面接觸處要有背托，且背托的有效高度應(yīng)該為25MM以上，背托下表面應(yīng)該做出相應(yīng)的倒角。背托的作用是為使模具在生產(chǎn)時(shí)通過(guò)導(dǎo)向板產(chǎn)生的摩擦力不是用固定導(dǎo)向板的螺釘來(lái)承受，而是通過(guò)背托使力轉(zhuǎn)給模具，使導(dǎo)向平穩(wěn)安全。本套拉延模的壓邊圈與凸模的導(dǎo)向方式采用外導(dǎo)向。外導(dǎo)向雖然使模具的尺寸增大，成本有所提高，但是在加工導(dǎo)向面與安裝導(dǎo)向板的時(shí)候是很方便的，而且模具在生產(chǎn)的時(shí)候，導(dǎo)向的整個(gè)過(guò)程是可以看見(jiàn)的。當(dāng)導(dǎo)向板磨損的時(shí)候，也可以方便的對(duì)其進(jìn)行更換。壓邊圈的縱向和橫向都進(jìn)行導(dǎo)向，共用8塊導(dǎo)向板，它們的安裝如圖15所示，圖15導(dǎo)向板的安裝332上模和壓邊圈的導(dǎo)向在倒裝式拉延模中上模和壓邊圈的導(dǎo)向即凹模與壓邊圈的導(dǎo)向。常用的導(dǎo)向方法是在壓邊圈和凹模非工作表面上鑄出凸臺(tái)，對(duì)凸臺(tái)進(jìn)行加工，并在其上安裝導(dǎo)向板以起導(dǎo)向作用，導(dǎo)向間隙為005002MM。對(duì)于是在壓邊圈上的凸臺(tái)還是在凹模上的凸臺(tái)安裝導(dǎo)向板，應(yīng)該根據(jù)需要和導(dǎo)向板的安裝及更換是否方便原則來(lái)定。安裝導(dǎo)向板的凸臺(tái)注意事項(xiàng)上面已經(jīng)說(shuō)出。凹模與壓邊圈的導(dǎo)向是用48對(duì)導(dǎo)板導(dǎo)向，本設(shè)計(jì)采用3對(duì)導(dǎo)板。導(dǎo)板數(shù)量