毕业设计论文-汽车覆盖件的冲压模设计说明书

毕业设计论文-汽车覆盖件的冲压模设计说明书内容摘要：

12 组成部分时， rd取 8~10mm；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 rd 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、松驰广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 13 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a40176。 ~50176。 向外倾斜的压料面的流动阻力最大，对浅拉深时可增大毛坯的塑性变形。 但倾斜角太大，会使材料流动条件变差产生破裂。 3）压料面断面曲线长度要小于拉深件内部断面线的长度。 一般认为，汽车覆盖件的冲压成形时各断面上的伸长率达到 3%~5%时，才有较好的形状冻结性。 最小伸长率不应小于 2%。 因此，合理的压料面要保证拉深件各断面的伸长率达到 3%以上。 如果压料面的断面曲线长度不小于拉深件内部断面曲线的长度，拉深件上就会出现余料、松弛、皱折等。 4）压料面应使成形深度小且各部分深度接近一致。 这种压料面可使材料流动和塑性变形趋于均匀，减小成表难度。 5）压料面应使毛坯在拉深成形和修边工序中都有可靠的定位，并考虑送料的取件的方便。 综合考虑以上个因素，得出以下的压料面的工艺补充示意图： 广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 14 压料面工艺补充图 4 拉延筋的设计 覆盖件拉延成形时，在压料面上敷设拉延槛，对改进料阻力，高速进料速度使之均匀化和防止起皱具有明显的 效果。 （ 1）敷设拉延筋的主要作用 1）增加局部区域的进料阻力，使整个拉延件进料速度达到平衡。 2）大拉延成型的内应力，提高覆盖件的刚性。 9 大径向拉应力，减少切向应力；延缓或防止起皱拉延筋和拉延槛的断面形状为半圆形，一般半径 R=12~18mm，筋高 h =5~7mm。 拉延筋的凹槽一般不和工作吻合，通过修整凹槽的宽度来改变进料阻力。 （ 2） 拉延筋的敷设原则 1）拉延件有圆角和直线部分，在直线部分敷设拉延件，使进料速度达到平衡 2）拉深件有直线部分，在深度浅的部分敷设拉延筋，深度深的直线部分不设拉延筋 3）延 件轮廓呈凸凹曲线形状，在凸起部分设较宽拉延筋，凹曲线部分不设拉延筋 4）浅拉延件，圆角和直线部分均敷设拉延筋，但圆角部分只敷设一条筋，直线部分敷设 1~3 条。 拉延筋尽量靠近凹模圆角，可增加材料利用率和减少模具外轮廓尺寸，但要考虑不要影响修边的强度。 因此可以设计成一条拉延筋。 广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 15 综合以上各种因素，得出以下的拉延筋： 拉延筋 拉延筋工艺补充图 综合考虑后得出下面的拉深工艺图： 拉深工艺图 5 拉延件成型工艺分析 CAE 技术主要是指对覆 盖件进行仿真模拟 ,利用计算机来完成模具的冲压使用过程 .广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 16 并对覆盖件的成形进行分析 .通过分析可以解决覆盖件在生产过程中出现的回弹、起皱、拉裂等一系列难点 ,并能提供准确的的展开料及各种工艺参数 ,如拉延力 ,压边力等 .CAE技术的应用大大提高了覆盖件模具设计的可靠性和成功率 ,同时显著缩短了覆盖件模具的调试时间 . 工艺补充的过程是艰苦的 ,由于零件结构复杂 ,很难用传统方法算出材料的延展性 ,也很难算出其板料面积 ,所以只有借助于工艺分析软件分析其可行性 , 将建好的零件，用 IGS 读入 HYPER MESH 软件中，进行网格划分，再 生成 NASTRON 文件，读入 AUTOFORM软件中，输入压边力、磨擦系数、材料性能等参数，经过计算后得出 FLD(Forming Limit Diagram)以及应力、应变分布图。 见图 6 所示。 本设计也试图使用 Outoform 软件进行零件的成形率的分析 ,取得了一定的成果 ,以下是我分析的一些图片 : 第一次工艺补充后的分析结果 : 上图分析表明工艺设计不科学 ,分析其原因是：压料面太窄以及拉延筋半径太小导 致裂 材料没有得到充分延展，刚性不好 裂 起皱 好的成型 修边线 广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 17 拉延时材料流动阻力大而产生开裂 .至于板料中间有些地方材料没有得到充分延展是由于拉延筋离中心太远 ,导致局部板料拉延呆板均匀 .吸取了上述经验 ,我对拉延筋以及板料面进行了调整 .得到以下分析结果 : 虽然材料还有点拉延不够充分 ,但考虑到板料≥ 2MM 的情况下 ,分析软件的分析结果不是绝对的 ,能达到这样的效果可以认为较理想的了 .所以本设计最终确定 . 二 拉延模结构与零件设计 好的成型 起皱 裂 修边线 广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 18 1 拉延模的结构形式 拉延模也叫拉深模，是利用拉深模具将冲裁好的平板毛坯 压制成各种开口的空心工件，或将已制成的开口空心件加工成其它开关空心件的一种冲压方法。 拉延模是保证制成合格覆盖件的最主要的装备，其作用是将平板毛坯料经过拉延工序使之成立体空间工件。 拉延模有正装和反装两种类型，正装拉延模的凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，凸模安装在内滑块上。 压料圈安装在外滑块上，成型时外滑块首先下滑压料将毛坯紧紧压在凹模面上，然后内滑块下行，凸模将毛坯引伸到凹模腔内，毛坯在凸模、凹模、压料圈的作用下进行大塑性变形。 倒装拉延模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接 装在工作台下，压料圈使用压力机下面的顶出缸，通过顶出杆获得能够满足压料所需顶出力。 正装主要用于覆盖件形状比较和外形尺寸比较大的情况下，从上面的工艺分析可以看出，这个覆盖件并不是很复杂，外形尺寸也不是很大，属于中型模具，不必要选择用双动液压机，选择单动液压机就足够了，这样可以降低成本。 因此这套拉延模选择倒装，使用单动液压机。 2 拉延模所选材料介绍 本设计使用柳州福臻模具公司推荐的材料，各材料机械性能及成分如表 11， 12 所示： 表 11 通用设计标准 模具零件使用材料机械性能 材料 抗拉强度 （ Kg/mm2） 硬度 （ HB） 淬火硬度 （ HRC） 适用范围 铸铁 FC25 25～ 28 149～ 241 模座 FC30 30～ 40 169～ 269 模座 GM241 30～ 40 169～ 241 48～ 55 成形零件 GM246 50～ 55 成形零件 FCD55 55～ 60 170～ 241 45～ 成形零件 铸钢 ICD5 ﹥ 50 ﹥ 235 53～ 58 切刃 SX105V (G05) 锻件 SK3 ≤ 212 ≥ 58 冲孔 SKD11 ≤ 225 58～ 62 成形零件及切刃 （局部镶入） 广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 19 表 12 通用设计标准 模具零件使用材料成份分析表 材料 化学 成份 铸铁 铸钢 FC25 FC30 GM241 GM246 FCD55 ICD5 SX105V (G05) ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ Si ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ Mn ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ P ～MAX ～MAX ～ MAX ～MAX ～ MAX ～MAX ～ MAX S ～MAX ～MAX ～ MAX ～MAX ～ MAX ～MAX ～ MAX Mg ～ 0～ Cr ～ ～ ～ Mo ～ ～ V ～ 3 定模具压力中心 冲裁的合力作用点或多工序冲压压力的合力作用点，称为模具压力中心。 模具压力中心与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏裁，导致模具以及压力机滑块导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命，由于本覆盖件的外形尺寸很复杂，很难用几何作图方法来确定，在这里只能用毛坯的几何中心作为压力中心。 毛坯由以上的拉深件的工艺图得出为： 1160mmX350mmX2mm, 作这个毛坯的对角线的交点就模具的压力中心： 广西工学院 2020毕业设计 汽车覆盖件的冲压模设计说明书 20 4 压设备的选择 1） 拉伸力的计算 由于这个覆盖件是不规则形状，不能用一般的圆筒件、带法兰圆筒件、锥形零件等进行计算，因此采用任何形状的拉深力的计算： P=Lt211。 b Kb[3]， 式中， L — 凸模周边的长度， t— 为材料的厚度 ， 211。 b— 材 料的抗拉强度（ Mpa） Kb— 系数取 (由表 4— 80) [3]， 211。 b为由上面的工艺分析知为 270～ 370N mm2 在此为了安全起见取较大值计算 350M pa, 凸模周边的长度 L，由 于凸模的是一个复杂的曲面，不能用一般的计算方法进行计算其周长，在此借助 UG 进行计算（“分析 — 质量属性 — 面积使用曲线计算 — 边界临时的”选择凸模的外轮廓曲线，最后得出了所需的曲线的周长与面积分别了,。 因此拉深力为： P=Lt211。 b Kb=== 2）压边力的计算 压边圈的压力必须适当，如果过大，就要增加拉延力，而增加拉延力会使工件拉裂，而压边圈的压力过低就会使工件的边壁或凸缘起皱。 压边力的计算公式为 [1] Q=Fq, 其中q 值由表直接从表 4— 72 取 2Mpa,F 为压边圈上坯料的投影面积，由拉深工艺图并且借助UG 进行计算得到。 因此， Q===。 3）压 力机的选择 对于单动压床 P 压 =P+Q， 式中 P 压 — 压床的公称压力； P—— 拉深力 Q—— 压边力 因此，单动压力机的 P 压 =P+Q=+=. 在 实 际 生 产 中 按 下 式 确 定 压 力 机 的 公 称 压 力 [4]Fg ≥ (~) P 压==, 根据工厂生产实际选压机为： SE260012072(闭式双点单动压力机 ). 主要技术参数如表12. 广西工学院 2020毕业设计。