汽车三角窗安装板成形分析及模具设计毕业论文(编辑修改稿)

汽车三角窗安装板成形分析及模具设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

细结果见冲压过程仿 真部分后处理方案一） ，因此需设置拉深筋，以调整板料流动方向和流动速度。 在 UG中通过工具 → 车辆制造自动化 → 冲模工程 → 拉延筋功能得到如图 28所示的拉深筋，其中整周的拉深筋具有防止拉深不足缺陷，两个间断的拉深筋可防止起皱拉裂等缺陷。 图 28 拉深筋设计 山东大学本科毕业论文 9 冲压过程仿真 汽车覆盖件冲压成形仿真使设计人员可以在成形尚未实现的生产准备阶段预见到冲压成形中可能出现的问题，并确定成形所需的技术参数，然后验证并优化模具设计。 在汽车覆盖件的冲压过程中，拉延筋、压边力、板料厚度、润滑和摩擦等条件对冲压成形 过程中的回弹均有不同程度的影响 ]15~12[。 在运用 Dynaform进行冲压过程仿真之前需要确定坯料大小及形状，确定坯料的方法有两种：一种是在 Dynaform中运用坯料工程（ Blank Size EngineeringBSE）模块预测坯料形状及大小，另一种是根据汽车覆盖件深度较浅的特点选用矩形坯料，且根据经验确定坯料大小。 第二种方法可以节省一套落料模具，成本低且效率高，故选此方法，初步确定坯料大小为长 1510mm，宽 550mm。 在应用 Dynaform软件分析板料成形过程时主要包括三个基本部分，即建立计算模型、求解和分析计算结果，具体流程如下： （ 1）导入模型 在 CAD软件（ UG）中，建立板料，偏置出对应的凸模和凹模的型面模型以及压料圈等模具零件的型面模型，然后存为 IGES文件格式，将上述模型数据导入 Dynaform软件。 （ 2）网格划分 利用 Dynaform软件提供的网格划分工具对板料、凸模、凹模、压料圈进行网格划分。 所需注意的问题为： 1） 板料的网格需要适当小，凸模、凹模、压料圈的网格应该适当大， 以防求解时内存不足。 2） 网格划分后需要检查并修正网格缺陷。 （ 3）定义板料和工具 启动自动设置（一方面继承了快速设置快速的优点，另一方面继承了传统设置的灵活性和可扩展性），新建模拟，注意区分单动成形与双动成形，并分别对板料和工具进行定义，如图 29所示，工具定义时需要注意对凸模、凹模、压料圈的相对运动方向进行调整。 山东大学本科毕业论文 10 图 29 自动设置界面 定义板料后，单击 blankmat 按钮出现下图所示的材料对话框，单击 material library 按钮，选择中国材料数据库，在打开的材料库中 ，选择 B170P1，单击 “编辑 ”，可以看到 B170P1材料的材料参数 ， 如表 21。 B170P1是无间隙原子高强度冷轧钢，它具有良好的冲压性能，同时有高的强度，对部件减薄有利，并具抗凹陷性能，具有出色的加工性能，非常适用于汽车覆盖件零件。 表 21 B170P1材料参数 密度 /(kgm3) 杨氏模量 / GPa 柏松比 屈服应力 / MPa 强度系数 / MPa 硬化指数 109 207000 (4）自动定位 在所有工具定义好之后，需要 定位好各个工具在开模时的相对位置，否则就可能得不到正确的模拟结果，此设置采用对工具进行自动定位，自动定位选择的定位基准是在冲压工程当中始终静止的工具，图 210为工具自定位对话框，图 211为凸凹模定位后的相对位置，注意需要根据实际情况正确放置坯料，必要时需要旋转坯料单元，保证模拟的参考价值。 山东大学本科毕业论文 11 图 210 工具自动定位对话框 图 211 工具自动定位 （ 5）工序定义 工序定义的目的是方便用户设置当前模拟需要的工序个数、每一个工序所需的时间以及工具在每一个工序中的状态等等。 用户可以单击 设置主界面上 Process 标签进入工序设置界面。 用户只需要在新建一个设置时选择了程序内置的设置模板之后，程序会自动添加一些必要的工序 ，这 些工序基本上不需要做修改或者修改很少就可以计算 ， 这样大大减少了用户设置的时间。 本例中将 drawing和 closing分别设置成如图 212。 山东大学本科毕业论文 12 图 212 工序定义参数设置 （ 6）提交任务 观察凸模和凹模之间的相对运动，确保模具动作的准确性后提交任务 ,如图 213所示为提交模拟任务对话框，注意根据提示情况对指定内存进行修改，内存太大和太山东大学本科毕业论文 13 小都会导致提交任务失 败，图 214为任务提交管理界面。 图 213 提交任务对话框 图 214 任务提交管理器界面 （ 7）后处理模拟结果 求解器完成计算后，必须对计算结果进行后处理， Dynaform的后处理模块提供了的料的变形图、成形极限图、应力应变图及厚薄图等直观动态地表示出变形过程及相关应力应变情况、厚薄情况、起皱破裂等缺陷，有利于我们进行科学分析，确定合理的工艺参数，提出合理的工艺方案。 此课题的方案分析结果如下： 在汽车三角窗安装板拉深成形过程中，出现的主要成形缺陷是拉裂和起皱，其中影响因素有拉延筋设 计、压边力大小、坯料大小、单动或双动拉深成形。 山东大学本科毕业论文 14 方案一： 双动拉深成形，无拉深筋，压边力 300KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 应用 eta/POST 进行后处理，得到 成形极限图（ Forming Limited DiagramFLD），如图 215所示，凸缘部分有起皱缺陷，与凸模底部接触的部分成形不足，因此需设置拉深筋。 图 215 成形极限图 方案二： 双动拉深成形，有拉深筋，压边力 300KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 应用 eta/POST 进行后处理，得 到 成形极限图（ FLD），如图 216所示，厚度变化图如图 217所示，相比于方案一，与凸模底部接触的部分刚度得到提高，但还需进一步消除起皱、拉裂缺陷；并且，观察成形过程可以看出，先出现起皱缺陷，进而导致坯料无法顺利进入模具而出现拉裂现象，如图 218所示，故重点消除起皱缺陷。 图 216 成形极限图 山东大学本科毕业论文 15 图 217 厚度变化图 图 218 先皱后裂示意图 方案三： 双动拉深成形，有拉深筋，压边力 500KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 为了消除凸缘起皱缺陷，将 压边力加大为 500KN， 得到 成形极限图（ FLD），如图 219所示，厚度变化图如图 220所示，可知拉裂缺陷反而加重，故此方案改进失败。 图 219 成形极限图 山东大学本科毕业论文 16 图 220 厚度变化图 方案四： 双动拉深成形，有拉深筋，压边力 300KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 590mm。 拉深件起皱的原因之一是坯料进料过快，故考虑加大坯料宽度至 590mm，增大进料阻力。 通过后处理得到成形极限图（ FLD），如图 221 所示，厚度变化图如图222所示，可知起皱和拉裂缺陷没得到改善，故此方案失败。 图 221 成形极限图 图 222 厚度变化图 山东大学本科毕业论文 17 方案五： 单动拉深成形，有拉深筋，压边力 300KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 通过后处理得到成形极限图（ FLD），如图 223 所示，厚度变化图如图 224 所示， 从厚度变化图及成形极限图上可以看出 ，零件 已无拉裂，起皱现象 得到 改善 ，但是成形不足，故考虑加大压边力，以增加成形刚度。 图 223 成形极限图 图 224 厚度变化图 方案 六 ： 单动拉深成形，有拉深筋，压边力 400KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 应用 eta/POST 进行后处理，得到 成形极限图（ FLD），如图 225所示，厚度变化图如图 226 所示， 从厚度变化图及成形极限图上可以看出 ，零件 已无拉裂，起皱现象也明显改善，零件部分最大增厚率大约为 4%，最大减薄率大约为 27%，都满足允许的范围，法兰部分虽然起皱严重，但会在后续工序中被切去，不影响零件质量。 山东大学本科毕业论文 18 图 225 成形极限图 图 226 厚度变化图 方案七： 单动拉深成形，有拉深筋，压边力 500KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 应用 eta/POST 进行后处理，得到 成形极限 图（ FLD），如图 227所示，厚度变化图如图 228 所示， 从厚度变化图及成形极限图上可以看出 ，零件成行不足缺陷 明显 得到 改善， 但是出现了轻度拉裂缺陷，且 零件部分最大增厚率大约为 4%，最大减薄率大约为 32%， 最大减薄率超过 允许的范围 ，故压边力过大，此方案不可取。 图 227 成形极限图 山东大学本科毕业论文 19 图 228 厚度变化图 综上所述，方案六为最佳方案： 单动拉深成形，有拉深筋 （ 整周的拉深筋 与 两个间断 的拉深筋） ，压边力 400KN，矩形坯料：长 1510mm，宽 550mm。 此方案中 零件 已无拉裂，起皱现象也明显改善，法 兰部分虽然起皱严重，但会在后续工序中被切去， 大部分成形不足的区域也将在后续工序中切除， 不影响零件质量。 山东大学本科毕业论文 20 第三章 工艺分析 工艺方案确定 汽车覆盖件的形状复杂，尺寸大，因此不能在一道工序中直接获得，需要再多道工序才能完成，基本的冲压工序有落料、拉深、修边、冲孔、翻边、整形等。 为保证冲压件的质量及各种要求，必须选择合理的冲压工艺。 根据制件的结构，初步确定该制件的工艺方案有以下几种： 方案一 :拉延 → 修边、冲异型孔 → 修边、（侧）冲孔 → 翻边、整形 图 31 修边冲孔数模 第二道工序完成后如图 31所示，第三道工序修边中间连接部分，冲分布在周围的孔，第四道工序翻边整形。 此方案的缺点是第二道工序将大的异型孔冲掉后，不利于后续工序定位，且后续工序冲裁强度不够；且第三道工序修边中间连接部分，将两个对称件分离，不利于均匀受力，对称翻边整形。 方案二：拉延 → 修边、 (侧）冲孔 → 修边、冲异型孔 → 翻边整形 图 32 修边冲孔数模 第二道工序完成后如图 31所示，第三道工序修边中间连接部分，冲中间尺寸较大的异型孔，第四道工序翻边整形。 此方案的缺点是中间连接部分与异型孔距离较近，第三道工序将因空间太小无法安排修边凹模与冲孔凸模的位置。 山东大学本科毕业论文 21 方案三：拉延 → 修边、冲孔 → 修边、冲孔 → 修边、冲孔、翻边、整形 由方案一与方案二的分析可知图 32中中间连接部分和异型孔都不能在一道工序里完全修边冲孔，故采取部分修边冲孔，故第二道工序将冲掉两个小孔及部分异型孔，第三工序冲掉 32个小孔、部分异型孔、部分中间连接，第四道工序修边冲孔剩余的异型孔、中间连接及两 个小孔，翻边和压料体整形。 综上所述，方案三为最佳方案，具体见 工序流程图（ Die Layout drawingDL图 ）。 工序流程图（ DL 图）的设计 DL 图即模具设计时的工艺流程图，可以明确表示出工序划分及加工内容、冲压送料方向、工艺补充、修边线翻边线、修边位置废料刀布置、产品等。 DL 图设计可以系统地全方位地指导模具 设计、制造、调试整个生产管过程，克服了模具单工序加工造成各工序之间不衔接统一、模具质量下降，制造周期长的缺陷。 该制件的工艺流程共 4序：拉延 → 修边、冲孔 → 修边、（侧）冲孔 → 修 边、冲孔、翻边、整形，图 33至图 36为利用 UG软件设计的三维 DL图。 图 33 OP10：拉延 图 34 OP20： 修边、冲孔 山东大学本科毕业论文 22 图 35 OP30： 修边、（侧）冲孔 图 36 OP40： 修边、冲孔、翻边、整形 山东大学本科毕业论文 23 第四章 模具设计 概述 汽车覆盖件模具的设计最初是以手工绘制二维图为主，由于计算机的快速发展，模具制造厂家逐渐将手工绘图转向计算机绘图，近几年一些大的厂家利用 UG 软件对汽车覆盖件模具的设计进行三维实体设计。 汽车覆盖件模具三维实体设计的应用，大大优化 了模具结构，充分利用现有资源，缩短了模具设计和加工制造周期，提高了模具设计和制造水平。 本次 汽车三角窗安装板 主要采用四个工序来完成，分别是拉深工序 ——修边冲孔工序 ——修边（侧）冲孔工序 ——修边冲孔翻。