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1、汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)研究 摘要:從覆蓋件的基本信息出發(fā)，以UG的三維模型為主、CATIA的2D工法及utoForm的分析為輔，完成了一副汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)試模、調(diào)模，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)是正確、合理的。以覆蓋件為對(duì)象的沖壓模具設(shè)計(jì)技術(shù)展開研究，不僅有利于系統(tǒng)提高模具設(shè)計(jì)、開發(fā)的能力和水平，而且對(duì)我國(guó)高端汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞:汽車覆蓋件；模具設(shè)計(jì)；工藝分析；工法設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1引言對(duì)汽車工業(yè)及模具產(chǎn)業(yè)而言，覆蓋件的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它制件，汽車覆蓋件模具的占有率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它模具。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)和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部制件13。
2、汽車覆蓋件是一種典型的知識(shí)密集型制件，以覆蓋件為代表的沖壓件模具設(shè)計(jì)是影響汽車行業(yè)車型更新?lián)Q代的關(guān)鍵技術(shù)之一，它不僅影響汽車更新的周期和研發(fā)的成本，也間接促進(jìn)了新的沖壓技術(shù)和模具設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。2工藝分析以某公司汽車覆蓋件的模具設(shè)計(jì)為例，制件如圖1所示，此制件是對(duì)稱件，材質(zhì)為鈑厚0.8mm的GMW3032M-ST-S-CR2-HD60G60G-U（通用公司材質(zhì)），要求生產(chǎn)批量：大量。該制件用到了切邊、起伏成形、翻邊、沖孔、整形、落料等工藝。本副模具根據(jù)工序組合程度分類為級(jí)進(jìn)模（也稱連續(xù)模），沖壓級(jí)進(jìn)模是在沿條料的送料方向上，有超過(guò)兩個(gè)的工序站，即在合模壓力機(jī)一次行程中，在不同的工序站上依次完成
3、兩道或兩道以上的沖壓工序的模具。沖裁級(jí)進(jìn)模相對(duì)于其他的沖壓模具，如單沖模、復(fù)合模等具有生產(chǎn)效率高，精度高的特點(diǎn)。另外，構(gòu)成級(jí)進(jìn)模的制件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸模位置、凹模孔位等位置精度要求高46。2.1制件工藝的分析根據(jù)客戶發(fā)來(lái)的技術(shù)文檔，該制件的基本公差等級(jí)為IT13級(jí)。沖裁工藝性：制件材料為GMW3032M-ST-S-CR2-HD60G60G-U，是通用公司的一種較軟冷軋鋼，有很好的塑性，而且鈑件是為0.8mm薄料，制件兩個(gè)孔為正面沖孔，直徑均為8.1mm，制件對(duì)孔的尺寸精度要求不高，沖壓性能良好。成形工藝性：軟質(zhì)冷軋鋼塑性良好，適合拉伸，圖示制件成形形狀較為簡(jiǎn)單，在成形過(guò)程中，制件的毛坯通過(guò)
4、兩塊上下按照工法要求凹凸有致的的鋼塊（成形塊）使金屬凸緣兩側(cè)流動(dòng)而形成，制件整形程度小，同時(shí)相對(duì)均勻，所以該制件的成形工藝性較好46。2.2毛坯的確定在對(duì)多工位級(jí)進(jìn)模預(yù)設(shè)計(jì)，根據(jù)客戶的data圖來(lái)計(jì)算，通過(guò)分析軟件繪制制件的制件圖。此制件形狀雖然簡(jiǎn)單，但需要進(jìn)過(guò)多次成形。毛坯尺寸是通過(guò)工法組運(yùn)用軟件計(jì)算得出，毛坯圖如圖2所示。3工法設(shè)計(jì)在本副模具中，排樣設(shè)計(jì)總的原則是先進(jìn)行成形、沖孔、翻邊、切邊、彎曲，最后落料。同時(shí)需把模具的強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)的合理性考慮到位。3.1工法排樣設(shè)計(jì)工法排樣的原則除了要有最大材料利用率外，還要注意的是有當(dāng)站沖壓件，需要滿足后工序的要求。該制件外形較為規(guī)則，輪廓簡(jiǎn)單，
5、外輪廓精度要求不高，考慮到工序排樣要求，工法采用單排方案。在分析軟件確定成形工藝后，根據(jù)結(jié)果運(yùn)用CATIA制作毛坯面的成形展開圖，在排樣圖的開始端安排沖孔、切口、切廢料等分離工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和載體分離。根據(jù)該制件的要求以及上述工藝特點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)多工位連續(xù)工序排樣方案，如圖4所示。3.2工法細(xì)節(jié)分析到步可看成下料站。下料站主要是進(jìn)行切邊（一般為毛坯外輪廓），為后面的成形做準(zhǔn)備。本套模具下料站中還加入了翻邊，這道工序是讓翻邊在頂料條的U槽中增加送料的穩(wěn)定性，從而增加精準(zhǔn)度，同時(shí)在切邊時(shí)為后工序考慮增加了兩處切邊。工序站力的計(jì)算，力的計(jì)算也是工法環(huán)節(jié)中重要的一節(jié)，它影
6、響到合模壓力機(jī)的選用，一般總力的大小不能超過(guò)合模壓力機(jī)力的80%；同時(shí)還影響提供力源的標(biāo)準(zhǔn)件的選用，進(jìn)而影響模具的結(jié)構(gòu)。通過(guò)CAE分析能夠模擬出制件成形的受力、形變、變薄率等等情況。軟件分析可用來(lái)預(yù)測(cè)制件的生產(chǎn)狀況，本副模具運(yùn)用AutoForm分析，圖5為成形過(guò)程圖。汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計(jì)的第一步是做好反彈模擬計(jì)算，如圖6所示。通過(guò)軟件分析可知，工法分析滿足客戶要求，排樣也是符合客戶審查提出的要點(diǎn)。4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試模4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體裝配結(jié)構(gòu)如圖7所示，下模裝配圖如圖8所示。圖4工序排樣圖沖孔和切邊切邊切邊和翻邊切邊和翻邊成形切邊和沖孔上翻切邊下翻整形分離切斷廢料PITCH171設(shè)計(jì)
7、的汽車覆蓋件模具是12工位的多工位級(jí)進(jìn)模，采用切口的形式，完成成形、沖孔、切邊、翻邊和落料；采用自動(dòng)送料，大批量生產(chǎn)時(shí)加上條料自動(dòng)送料裝。步距171mm，模具長(zhǎng)2,060mm，寬920mm。模具結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示，采用滑動(dòng)導(dǎo)套式模架；下料站以切邊鋼塊為主，固定于集合式承盤，后續(xù)站的成形塊、切邊塊、整型塊也均固定于承盤，其原因?yàn)闂l料與模架距離較高，切邊鋼塊、成形鋼塊以及整形鋼塊為SKD11鋼，售價(jià)較貴，所以采用1050鋼的承盤來(lái)減輕成本。送料由氮?dú)飧醉斊痦斄蠗l，送料機(jī)進(jìn)行送料；頂料條和下料站承盤兩側(cè)安裝導(dǎo)向塊，對(duì)條料起導(dǎo)向作用。模具的送料高度為50mm，閉模高度為736.6mm。4.2模具工作
8、過(guò)程及試模一副模具從虛擬的3D圖變成能生產(chǎn)制件的實(shí)物，要經(jīng)歷機(jī)加工、組立、合模、試模和調(diào)模，而試模就檢驗(yàn)?zāi)＞呤欠窈细竦闹匾襟E。本模具是包含沖裁和成形的多工位級(jí)進(jìn)模，模具工作過(guò)程：模具閉模時(shí)，條料送入后借助始用擋料裝置進(jìn)行首次定位，第工位進(jìn)行切邊和沖孔，第工位同為切邊，第、第工位進(jìn)行切邊和翻邊，前4道工序的切邊都是為第工位的成形做準(zhǔn)備，所以前4道工序被看做下料站。第工位切邊和沖孔，第工位進(jìn)行上翻邊，第工位進(jìn)行切邊，第工位進(jìn)行下翻邊，第工位進(jìn)行整形，第工位切割分離，第工位落料。模具開模時(shí)，上模向上運(yùn)動(dòng)，下模保持原位，壓料板在氮?dú)鈴椈傻淖饔孟?，平穩(wěn)回程。同時(shí)，壓料板將工件從上模鋼塊往下推出。壓料板上升浮動(dòng)至最大高度，導(dǎo)向限位將限制它下降；下模中，頂料條及其上機(jī)構(gòu)在氮?dú)鈴椈傻淖饔孟律仙?，送料裝置工作，將條料沿送料方向運(yùn)動(dòng)一個(gè)步距。開模閉?？扛袘?yīng)器反饋，開模閉模如此反復(fù)，條料以一次一個(gè)步距送料，這樣條料就能從毛坯到成品，完成工作。模具在第一次試模時(shí)，發(fā)現(xiàn)反彈導(dǎo)致形面回彈超出公差，進(jìn)行了調(diào)模后，使得模具生產(chǎn)符合要求。5結(jié)束語(yǔ)設(shè)計(jì)的覆蓋件模具為多工位沖壓級(jí)進(jìn)模，適用于高強(qiáng)度連續(xù)工作、大批量生產(chǎn)，這對(duì)模具的結(jié)構(gòu)要求很高，需要了解實(shí)際參數(shù)（客戶提供的信息），嚴(yán)格按照工法設(shè)計(jì)，解決涉及客戶、生產(chǎn)單位和生產(chǎn)人員的的相實(shí)際關(guān)問(wèn)題。
汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)研究
