汽車覆蓋件模具設(shè)計研究

汽車覆蓋件模具設(shè)計研究 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)計與實現(xiàn)。經(jīng)過試模、調(diào)模，驗證了該設(shè)計是正確、合理的。以覆蓋件為對象的沖壓模具設(shè)計技術(shù)展開研究，不僅有利于系統(tǒng)提高模具設(shè)計、開發(fā)的能力和水平，而且對我國高端汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞:汽車覆蓋件；模具設(shè)計；工藝分析；工法設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計1引言對汽車工業(yè)及模具產(chǎn)業(yè)而言，覆蓋件的數(shù)量遠遠超過其它制件，汽車覆蓋件模具的占有率也遠遠超過其它模具。汽車覆蓋件是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動機和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部制件13。汽車覆蓋件是一種典型的知識密集型制件，以覆蓋件為代表的沖壓件模具設(shè)計是影響汽車行業(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，也間接促進了新的沖壓技術(shù)和模具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。2工藝分析以某公司汽車覆蓋件的模具設(shè)計為例，制件如圖1所示，此制件是對稱件，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進模（也稱連續(xù)模），沖壓級進模是在沿條料的送料方向上，有超過兩個的工序站，即在合模壓力機一次行程中，在不同的工序站上依次完成兩道或兩道以上的沖壓工序的模具。沖裁級進模相對于其他的沖壓模具，如單沖模、復(fù)合模等具有生產(chǎn)效率高，精度高的特點。另外，構(gòu)成級進模的制件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸模位置、凹?？孜坏任恢镁纫蟾?6。2.1制件工藝的分析根據(jù)客戶發(fā)來的技術(shù)文檔，該制件的基本公差等級為IT13級。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，制件兩個孔為正面沖孔，直徑均為8.1mm，制件對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單，在成形過程中，制件的毛坯通過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)流動而形成，制件整形程度小，同時相對均勻，所以該制件的成形工藝性較好46。2.2毛坯的確定在對多工位級進模預(yù)設(shè)計，根據(jù)客戶的data圖來計算，通過分析軟件繪制制件的制件圖。此制件形狀雖然簡單，但需要進過多次成形。毛坯尺寸是通過工法組運用軟件計算得出，毛坯圖如圖2所示。3工法設(shè)計在本副模具中，排樣設(shè)計總的原則是先進行成形、沖孔、翻邊、切邊、彎曲，最后落料。同時需把模具的強度、剛度、結(jié)構(gòu)的合理性考慮到位。3.1工法排樣設(shè)計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，輪廓簡單，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的分析，設(shè)計多工位連續(xù)工序排樣方案，如圖4所示。3.2工法細節(jié)分析到步可看成下料站。下料站主要是進行切邊（一般為毛坯外輪廓），為后面的成形做準備。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，從而增加精準度，同時在切邊時為后工序考慮增加了兩處切邊。工序站力的計算，力的計算也是工法環(huán)節(jié)中重要的一節(jié)，它影響到合模壓力機的選用，一般總力的大小不能超過合模壓力機力的80%；同時還影響提供力源的標準件的選用，進而影響模具的結(jié)構(gòu)。通過CAE分析能夠模擬出制件成形的受力、形變、變薄率等等情況。軟件分析可用來預(yù)測制件的生產(chǎn)狀況，本副模具運用AutoForm分析，圖5為成形過程圖。汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計的第一步是做好反彈模擬計算，如圖6所示。通過軟件分析可知，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。4結(jié)構(gòu)設(shè)計及試模4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計總體裝配結(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)計的汽車覆蓋件模具是12工位的多工位級進模，采用切口的形式，完成成形、沖孔、切邊、翻邊和落料；采用自動送料，大批量生產(chǎn)時加上條料自動送料裝。步距171mm，模具長2,060mm，寬920mm。模具結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示，采用滑動導(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，其原因為條料與模架距離較高，切邊鋼塊、成形鋼塊以及整形鋼塊為SKD11鋼，售價較貴，所以采用1050鋼的承盤來減輕成本。送料由氮氣缸頂起頂料條，送料機進行送料；頂料條和下料站承盤兩側(cè)安裝導(dǎo)向塊，對條料起導(dǎo)向作用。模具的送料高度為50mm，閉模高度為736.6mm。4.2模具工作過程及試模一副模具從虛擬的3D圖變成能生產(chǎn)制件的實物，要經(jīng)歷機加工、組立、合模、試模和調(diào)模，而試模就檢驗?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進模，模具工作過程：模具閉模時，條料送入后借助始用擋料裝置進行首次定位，第工位進行切邊和沖孔，第工位同為切邊，第、第工位進行切邊和翻邊，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，第工位進行上翻邊，第工位進行切邊，第工位進行下翻邊，第工位進行整形，第工位切割分離，第工位落料。模具開模時，上模向上運動，下模保持原位，壓料板在氮氣彈簧的作用下，平穩(wěn)回程。同時，壓料板將工件從上模鋼塊往下推出。壓料板上升浮動至最大高度，導(dǎo)向限位將限制它下降；下模中，頂料條及其上機構(gòu)在氮氣彈簧的作用下上升，送料裝置工作，將條料沿送料方向運動一個步距。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，發(fā)現(xiàn)反彈導(dǎo)致形面回彈超出公差，進行了調(diào)模后，使得模具生產(chǎn)符合要求。5結(jié)束語設(shè)計的覆蓋件模具為多工位沖壓級進模，適用于高強度連續(xù)工作、大批量生產(chǎn)，這對模具的結(jié)構(gòu)要求很高，需要了解實際參數(shù)（客戶提供的信息），嚴格按照工法設(shè)計，解決涉及客戶、生產(chǎn)單位和生產(chǎn)人員的的相實際關(guān)問題。