车中地板加强梁模具的设计覆盖件拉延模 - 图文

开题报告

学生姓名 指导教师姓名 课题来源 课题名称 专 业 职 称 班 级 工作单位 课题性质 汽车中地板加强梁模具的设计 近几年来，随着中国成为世界汽车工业的第一产销大国，国内的汽车工业发展十分迅猛。2003年汽车数量2400万辆，2013全国汽车保有量已达到1.37亿辆，从2400万辆增长到1.37亿辆，近十年汽车年均增加1100多万辆，是的5.7倍，占全部机动车比率达到54.9%，比十年前提高了29.9%。随着汽车需求量的增加，逐渐的加快了国内汽车发展。而汽车模具作为汽车工业基础的工艺装备，被人称之为“汽车工业之母”。对于国民经济支柱的汽车工业而言，汽车的发展已经离不开汽车模具的发展，而汽车工业的发展也极大程度地推动模具工业的发展。汽车模具是完成汽车零部件成形、实现汽车产量化的非常关键的装备，在汽车的开发、汽车的换型中担负着重要的职责。汽车生产中90%以上的零部件都是依靠模具来成型的。比如，制造一辆普通的轿车约需要1000～1500套的模具，其中冲压模具约占到80%以上。模具作为制造业的基础工艺装备，在生产过程中集精密制造、计算机技术、智能化控制技术、信息技术、绿色制造技术等为一体，既是高新技术的载体，又是高新技术产品。目前，在我国，汽车模具的生产能力很低，而进口模具的价格也比较贵，这就直接影响了我国汽车的发展，所以大力发展具有中国特色的汽车模具，是我们国家创立民族品牌、发展民族企业的有力保障。 1.完成汽车模具的任务书分析；2.把汽车的模具零件给出明细表；3.按照工艺要求把汽车模具三维图制作出图；4.按照模具三维图将零件镶块图转换成二维装配出图；5.按照模具三维图将零件非标准件转换成二维装配出图；6.设计零件装配流程示意图 本设计的科学依据 （科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等） 设计内容和预期成果 （具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式） 拟采取设计方法和技术支持 （设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等） 为了顺利完成本次毕业设计，我计划分以下步骤依次进行：1、参考以往设计图纸分析变模具的结构特点以及各零件的功能；2、进行工艺设计；3、对主要零件进行校核；4、绘制工程图，进行答辩。

实现本项目预期目标和已具备的条件 （包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等） 通过下车间测量以及观察模具等，能够最后熟练应用应用三维绘图软件绘制实体图，完成零部件二维图的绘制以及标注。五张1号装配图，若干零件图。 周次 1-4周 工作进度 1、调研 2、查资料 3、阅读参考资料了解相关结构 4、完成外文翻译 5、完成开题报告 观察模具的结构型式，进行设计 完成设计总装配图1张A0图纸以及若干零件装配图 撰写毕业论文 答辩 各环节拟定阶段性工作进度 (以周为单位) 5-8周 9-12周 13-16周 17-18周

开 题 报 告 审 定 纪 要 时 间 参 会 教 师 姓 名 地点 职 务（职 称） 姓 名 主持人 职 务（职 称）

记录人： 指导教师签名： 年 月 日 教 研 室 意 见 论 证 情 况 摘 要 指 导 教 师 意 见 教研室主任签名： 年 月 日

摘要

本文介绍了汽车中地板后横梁中段加强拉延模的设计过程。分析了汽车覆盖件和拉延模具的特点和要求。分析了零件的UG数学模型,数学模型是一种非参数特征(umparameteied)。由于在整个汽车的基础上,进行了零件的数学模型分析。为了获得合格的零件,必须首先确定拉伸的方向,然后设计出拉延的零件。绘制过程的设计,包括拉延筋以及压料面的设计。

关键词：汽车覆盖件 数学模型 工艺补充 拉延模

Abstract

This paper introduces the strengthening of main column in the design process of automobile front stamping die. The features and requirements of automobile panel and stamping die are analyzed. The mathematical model of the UG of the part is analyzed, and the part is a mathematical model of non parametric blocks (umparameteied). Since the mathematical model of the component is designed on the basis of the whole automobile, in order to obtain qualified parts and components, the stamping direction must be determined first, and then the design of the tensile component is carried out. A supplement to the design of an elastic element, including the design of the material, surface, and tendons.

Key word: The automobile cover The mathematical model The craft supplemented Stamping die

目录

摘要 ........................................................................ I ABSTRACT ................................................................... II 第1章 前言 ................................................................. 1 1.1 数学模型 ................................................................ 1 1.2 CAE技术 ................................................................ 1 1.3 CAD技术 ................................................................ 2 1.4 CAM技术 ................................................................ 2 1.5 CAT技术 ................................................................ 2 1.6 研修技术 ................................................................ 2 1.7 FMC技术 ................................................................ 2 1.8 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术 ................................ 3 1.9 模具CIMS管理 ........................................................... 3 第2章 零件的分析与方案的论证 ............................................... 4 2.1 汽车覆盖件的特点和要求 .................................................. 4 2.1.1表面质量 .............................................................. 4

2.1.2尺寸大小及形状 ................................................................ 4 2.1.3刚性 .......................................................................... 4 2.1.4工艺性 ........................................................................ 5

2.2 冲压件的工艺分析 ........................................................ 5 2.3设计方案 ................................................................ 6

2.3.1方案的提出 .................................................................... 6 2.3.2 方案的论证与选择 ............................................................. 7

第3章 拉延模的设计 ......................................................... 9 3.1 覆盖件拉伸工艺设计 ...................................................... 9

3.1.1拉伸方向的选择 ................................................................ 9 3.1.2工艺补充部分的设计 ........................................................... 10 3.1.3压料面的设计 ................................................................. 12 3.1.4 拉延筋的设计 ................................................................ 13 3.1.5拉延件成型工艺分析 ........................................................... 15

3.2 拉延模结构与零件设计 ................................................... 17

3.2.1拉延模的结构形式 ............................................................. 17 3.2.2拉延模的选择材料介绍 ......................................................... 18 3.2.3 定模具压力中心 .............................................................. 21 3.2.4 冲压设备的选择 .............................................................. 21

3.3拉延模的结构与原理说明 ................................................. 26 致 谢 ..................................................................... 27 参考文献 ................................................................... 28

第1章 前言

随着中国改革开放的不断深化,人民生活水平提高了,以及中国加入WTO,中国的汽车销售和生产有了很大的提高。国内汽车制造业近年来得到了快速发展,汽车产量排名前十,模具工业是汽车产品开发和大规模生产的一个重要组成部分,公共汽车或汽车约80%的零部件是由模具,模具和大型覆盖,复杂模具的特点,成为重要组成部分和精确。

目前,中国的汽车模具制造产业不能和汽车的发展及变化相适应,其中一个原因是汽车模具的设计和制造水平低,汽车模具业尽快落后的生产设备,以满足汽车生产发展的需要,中国的汽车业力国际竞争中,并得到巩固和发展。除了依靠国家的汽车模具制造行业和汽车行业的政策,而且还需要行业内技术人员共同努力才能赶上世界先进水平。在未来,汽车覆盖件模具的发展趋向如下：

1.1 数学模型

从车身设计出发,建立整车的数学模型,用以取代实体模型。数学模型是CAD/CAM技术的基础。在新的集成的车身设计和制造过程中,从产品设计、工程图、结构分析、模具设计、模具数控加工对表面的数学模型体的形状和特征表达的加工,在未来,无论是绘画的汽车覆盖件模具表面处理程序设置自动生成体的数学模型。在面板设计分析中,在计算机屏幕上显示的数学模型可以很容易地变小,放大,平移,翻转,消除隐藏线,修改图形、灯光色彩和透视的处理,可以有效的帮助人们去观察和分析各种技术问题的意义。

随着科技的发展,数学模型的运用将更加广泛。因此,在现有的基础上,开发新的应用软件,开发应用软件,扩大应用范围就显得越来越重要

1.2 CAE技术

板模CAE技术是判断零件成形能力的新技术。利用AutoForm成形及成形分析软件,对零件的成型的概率可以分析进展。提高了模具设计的可靠性,节省了模具设计的时间和成本。

1.3 CAD技术

板材冲压模具CAD技术是基于产品的数学模型。除了大的计算机或工作站具有更大的数据处理能力,它还需要软件支持的各种功能。按具体模具设计的各种工艺进行模具CAD。由于封面的形状特别复杂,CAD仍然难以实现,所以我们在未来的任务是不断扩大CAD的比例。

1.4 CAM技术

目前,CAM技术被广泛应用。一般的方法是根据主要的数学模型进行扫描,然后凸轮加工,或应用数控铣床加工,在加工软件如MasterCAM / powmill软件,计算机编程结合应用设计的凸轮和处理信息和加工信息转换CAD相结合,控制数控机床工具的选择和最佳的切削量,实现高精度的刀具路径,可确保模具,达到一个合格的处理不需要反复训练。

1.5 CAT技术

计算机辅助测量(CAT)采用某类坐标测量机可以完全改变现有的测量方法,使模具制造处于一个可靠的监控状态。

1.6 研修技术

现在看到新闻,桌上可以转95度~ 180度,复位的精度到现在可以达到0.02mm.

1.7 FMC技术

固态铸造技术(FMC)可以提供高质量的模具毛坯,铸造余量8 ~12mm,数控加工,粗加工和精加工的时间,能满足要求。泡沫状软质聚苯乙烯塑料的采用、高速数控机床的加工,保证了余量的均匀。

1.8 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术

在整个模具价格结构中,材料占有的比重很重要,一般在20%~30%之间,因此选用优质钢材并应用表面处理技术,提高模具寿命长显得非常必要。对于模具钢,应采用电渣重熔工艺提高钢的纯度、各向同性、密度和均匀性,并开发出性能更

高或性能更特殊的模具钢。如粉末冶金工艺制成的粉末、高速钢等。粉末高速钢解决了高速钢冶炼产生的材料粗化和偏析问题,影响了材料的质量。由于其碳化物细小,组织均匀,无材料取向,具有韧性高、研磨工艺好、耐磨性好、使用寿命长、尺寸稳定等特点。这是一种很有前景的钢材料。特别是对于具有复杂形状和高速冲压模具的冲压件,其优点更为突出。该钢还适用于注塑涂料,玻璃纤维或金属粉末增强塑料模具,如模具,形状,核心,门等主要部件。此外,各种规格的模具钢材,产品精制材料,产品,尽可能缩短交货时间也是一个重要方向。对模具进行热处理和表面处理是发挥模具钢性能的关键。对模具进行热处理的方向是真空热处理。此外,在模具表面,以提高常用的表面处理方法的普及--扩散如渗碳、渗氮、硼、铬、钒、的昂贵设备应该是气相沉积技术的方向(TiN、TiC),等离子喷涂技术。

1.9 模具CIMS管理

随着现代科学技术的发展,计算机技术在集成制造中的应用,向集成化发展,CIMS管理模式包括许多系统的信息管理、技术管理、物流管理。它包括市场分析、经营决策、产品设计,到生产的每个环节,再到销售服务,包括原材料、生产、库存管理、财务管理和其他经营活动,在全球一体化的规划指导,一步一步实现的计算机,以实现生产周期较短的企业管理的改进设计,适应瞬息万变的市场并获取更大的经济效益。

第2章 零件的分析与方案的论证

2.1 汽车覆盖件的特点和要求

本毕业设计是在对某汽车地板梁结构设计,这是汽车车身的覆盖件的一部分。汽车覆盖件是指车身或驾驶室,由薄金属制成，发动机和底盘表面及内部部件被覆盖的部分,车身、汽车钢板和卡车前板和驾驶室均由零件和一般冲压形式覆盖。当面板组装时,车身或驾驶室的所有内外部都处于整体状态。它既是装饰件又是薄壳型零件。汽车覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。

与一般冲压件相比,此覆盖件不仅具有材料厚度薄、形状复杂、的特点而且还有工艺设计的大尺寸和表面质量的要求,包括模具结构设计部分,模具制造工艺流程的特殊性,因此,在实践中,往往要从一般的冲压件分离出一部分,作为研究分析的特殊类别。面板的特点如下:

2.1.1表面质量

对任何轻微的缺陷表面漂亮的封面将涂光的漫反射和破坏形态造成的,所以表面缺陷覆盖不允许波纹,揉成一团,划痕,划痕和其他旧的边缘表面的美。装饰面板和加强筋脊线要求清晰,光滑,对称,过渡均匀,覆盖线之间的衔接应光滑,不允许不均匀。总之,面板不仅要满足结构的功能要求,还要满足表面装饰的美学要求。

2.1.2尺寸大小及形状

车身的形状主要是空间固体表面,其形状难以在盖板上准确地表示。因此,盖的尺寸和形状通常由主模型描述。模式主要是制造基础覆盖,覆盖件的尺寸大小和形状,尺寸标注包括三维表面形状、及孔形大小,和主要模型型面尺寸,主要取决于模型的数量,在这个意义上,主模型必要的补充覆盖。

2.1.3刚性

期间拉伸成型的过程中，由于不均匀的塑性变形,往往使部分零件的刚性变差,刚性变差,则振动产生的这部分荷载,汽车将会高速振动,其中包括早期损坏,

因此刚性面板需求不容忽视。

2.1.4工艺性

覆盖部件的结构大小、形状大小及尺寸决定了工件的可制造性。覆盖件的关键技术是拉深工艺,覆盖一般采用一种成型方法,为了创造良好的拉深条件,通常将展开、窗口填充,然后加上工序,构成拉伸。

2.2 冲压件的工艺分析

本毕业设计的零部件为某汽车中地板加强梁。零件上有十一个不同尺寸的螺孔。精度要求不高,孔间距不高。整个零件无外形尺寸的要求,精度要求不高。零件的形状相当复杂,拉延的深度不是很深,覆盖零件成形的可能性分析是一项艰苦的工作,因为板材的形状复杂,形成硬计算方法的可能性要准确判断。因此,判断面板是否成形或参照先前处理的面板的最佳方法是通过类比判断。经工厂反复调查,该零件可冲压成形。

这部分的材料是ST13,也被称为冷轧钢板,它是一种特殊的镇静钢,不老化的钢板,屈服点ós 小于等于240N.mm2，抗拉强度ób 的范围为270～370N·mm2，伸出长率大于等于34%。ST13钢存在一定的强度和良好的塑性,它是目前钢材上数量最多的冷轧钢板,因为钢与铝、钢中固定氮、钢板冲压、滑移线面,所以这又称为非时效钢[9]。用该种非时效钢材制造而成的零部件图如下所示：

图2-1零部件图

2.3设计方案

2.3.1方案的提出

该工艺是为了保证冲压件的质量,实现高效生产和降低成本,通过以上分析,根据生产批次的零件,年产量为20万件,属于批量生产。生产在长期稳定的状态下,改变形状的可能性小,为生产线的生产提供保证,确保每个工序步骤都能进行模具、拉延、修边、冲孔等工序,并安装在冲压线上。初步得出以下的几种方案进行可行性的分析：

2.3.1.1 方案A： 首先把该零部件的数学模型全部展开，并进行计算，计算该零部件的外形尺寸，先下料及垂直方向冲孔后进行拉延成形的工艺，总共需要设计出两套模具；

2.3.1.2 方案B： 首先把整个零部件的数学模型进行工艺的补充，经过拉延及成形的工艺后，进行修边工艺，最后进行冲孔工艺，总共需要设计三套模具； 2.3.1.3 方案C： 首先把整个零部件数学模型进行工艺的补充，经过拉延及成

形的工艺后，先修一边以及冲孔，后冲孔和修另一边，总共需要设计两套模具； 2.3.1.4 方案D： 首先把整个零部件数学模型进行工艺的补充，经过拉延及成形的工艺后，最后同时对两边进行修边工艺及冲孔的加工工艺，总共需要设计两套模具。

2.3.2 方案的论证与选择

2.3.2.1 方案A: 方案首先是整体的部分,这就需要计算整个部分是非常准确的,扩大整个部分不仅有很强的数学知识,而且有较强的软件应用能力,而非参数表的数学模型(unparameteied)的功能,而不是金属的特性,和因此不能用Pro/E和UG的金属模块,基于我的计算机知识的不足以支持，只有通过人工计算,我查阅过了《钣金工展开程序计算》，因为这是复杂的数学模型,有许多复杂的表面,这需要非常复杂与大量的工作，而且计算那十一个孔的位置也是很难确定的，因此这十一孔的位置是以它们在汽车的位置进行设计的。还有一个孔在成形中离边的距离很小只有4mm,很可能在后来的拉延成形的时候尺寸得不到保证，甚至有可能拉裂，位置有可能不准确，后来安装的天线架可能装不起来,所以这个方案特别是生存论的可能性,但实际上它可能不工作,可能是软件的开发,以及在当前形势下工艺缺陷的存在,尽管这只是两套模具,降低模具制造成本但这是不可取的,降低生产周期。

2.3.2.2 方案B: 此方案中先采用了工艺补充，首先对零部件进行工艺流程的补充，还有补充压料面等，最后得出拉伸件，进行工艺流程补充后，导致原来的零件冲压方向的改变，补充压料面的工艺可以保证材料成形速度的一致性，而加强肋的采用，对防止起皱有很大的作用，这些对冲压件的顺利成形起了正面的效果，经过补充工艺和拉延及成形的零件，他高了零部件的外形尺寸的精度。但修边工艺在冲孔工艺流程的前边的设计，使整个模具的设计与制造的复杂程度大大增大，因此B方案也不是最佳的方案

2.3.2.3 方案C: 与方案B比较都是先进行补充工艺后得到拉伸件后，再进行修边工艺与冲孔工艺，唯一不同的只是方案C中采用的是复合连续模，先冲一边后冲孔和修另一边，使得模具的复杂程度得到了降低，同时也很好的保证了孔的形状及位置尺寸等，总共使用两套模具，模具制造中的成本得到削减。因此方案C是最好的解决方案，所以此次涉及采用方案C。

2.3.2.4 方案D: 方案D在进行工艺流程补充后，再进行拉延及成形工艺，最后

同时进行修边工艺与冲孔工艺流程，这虽然确保了孔位置的尺寸及外形尺寸，但是模具的复杂程度却提高了，同时制造模具的费用和时间相应增加，因此方案D同样不是最佳的设计方案， 因此C方案是我们最终的选择。

第3章 拉延模的设计

3.1 覆盖件拉伸工艺设计

在汽车覆盖件拉深工艺设计,以确保面板可以在冲压过程中成功地形成,拉伸件的设计应首先,也就是说,根据对冲压零件的图纸,图纸的图片的设计应。拉拔图不仅具有良好的可加工性,而且为修整工艺创造了良好的条件,如修边工艺、预冲孔、工艺间隙等。拉深件的设计包括拉伸流方向的合理选择、齿顶和粘结剂的设计等,然后选择其他工艺参数和设备参数。

3.1.1拉伸方向的选择

3.1.1.1汽车覆盖件产品是对图纸的安装位置根据其体,所以在大多数情况下,冲压件的位置是不一样的,所以我们必须在产品的位置变化所示,选择一个最适合的位置以便于冲压过程的顺利进行,这一过程称为选择拉伸方向。冲压方向对拉伸成形的影响

3.1.1.2冲压方向对拉伸成形的影响拉伸冲压方向的选择(以下简称拉伸方向),是否合理,将直接影响到进入能力:冲压模具、毛坯的最大变形程度,是否能最大化的深度差各部分的拉伸试样的还原,是否能使空白之间的流动方向和流动速度差异相对较小,变形是均匀的每个部分,是否能充分发挥材料的塑性变形,是否有利于裂纹和皱纹等质量问题的预防等。也就是说,只有合理的拉伸方向才能使拉深成形过程顺利实现。

3.1.1.3 选择拉伸方向的原理:确保凸模模具全部进入凹模模具。有助于降低拉伸的深度。确保冲头与坯料具有良好的初始接触状态,以减少坯料与冲头之间的相对滑动,有利于坯料的变形,提高冲压件的表面质量。

在零件图的设计,确定拉伸冲压方向将在图纸图纸和工艺文件明确的标志,标志着冲压方向,首先必须使模具设计人员、施工人员和现场工人明确确定冲压方向无异议;其次,使模具的设计很容易地确定在绘图模具设计的唯一的地方。当平面垂直于拉伸拉伸方向时,应将该平面作为参考进行标注。在综合考虑之后，得到零件的冲压方向为：

冲 压 方 向

图3-1冲压方向示意图

3.1.2工艺补充部分的设计

3.1.2.1工艺补充的作用与对拉伸成形的影响 在确定了冲压方向后,为了满足拉深工艺的要求,大多数汽车覆盖件应加上形状、外形或深度,并设计拉伸件进行冲压成形。附录二类:一是在内部一个互补的过程,即内部填充孔,如两孔安装天线这部分的框架,创造良好的条件(甚至绘制开放过程中切口或工艺孔在零件内部的过程),这一进程的一部分,补充并不能增加材料的消耗,并且这部分的材料可以使用;另一个过程补充展开沿轮廓边缘部分(包括翻边展开)的基础上,补充说,它包括拉伸和压料面的两部分,这一过程的加入是为了选择合理的冲压方向,创造了良好的条件,越来越多的,它增加了伴侣的损失里亚尔(如本部分以外的部分)。

辅助零件的设计过程是冲压工艺的重要组成部分。设计过程的合理与否是先进冲压设计与否的重要标志,它直接影响到成形工艺参数、毛坯成形、变形程度、变形分布、表面质量、断裂、起皱等质量问题。

3.1.2.2 工艺补充的设计原则 ⑴内孔封闭补充的原则，对于有孔的零件,必须先关闭和补充,使零件无孔。然而,如果零件是内部零件,则应进行变形分析。一般来说,这部分是胀形。胀形变形超过材料的极限变形时,需要在工艺的补充部分进行冲孔或剪切,以减少胀形变形量。 ⑵为了简化拉深件的结构形状原理,拉深件结构越复杂,在拉深过程中材料的流动和塑性变形越难以控制。因此,外部零件的加工过程中应有利于结构的延伸和形状的简单,零件的形状基本接近,冲压过程中的材料流动和塑性变形更容易控制。 ⑶方便于后工序的原则在设计过程中应考虑工艺后的影响。本实用新型的优点是:修剪后的定位稳定可靠,可尽可能进行垂直修整和垂直翻边,方便采用结构简单的模具。在考虑的过程中,要修理压模面或拉伸筋槽,不能影响修边线;保证冲头和模头的修复有足够的强度;冲头和模圆角尺寸要毛坯变形和塑性流动等。在部分粘结剂部分这部分工序称为法兰面覆盖。拉伸使用时,粘结剂模具应进行调整,并在使用一段时间后磨损拉伸肋和拉伸肋槽进行打磨加工,为不使其影响到修边线,为修边线的影响,一般的修边线拉伸筋间距为25mm,修边线打轮的距离应保证不磨损的凸模圆角使用修边线和影响,一般3 ~ 5mm,凸模圆角半径按图纸的深度和形状的确定。一般3~10mm。拉伸深度比较浅的以及直线的部分取值时取下限，反之取值时则取上限。拉伸毛坯的流动以及阻力的变化受凹模圆角的半径的变化影响，所以大小必须取合适值，当凹模圆角的半径也属于工艺流程补充的组成的一部分时，rd取值范围是8~10mm；当凹模圆角部分本身被称为部分覆盖,我们必须首先确保拉伸成形工艺的要求,如果因此导致了rd大于零件的要求，就要在以后的工序中对圆角进行修整。

考虑到上述因素，得出了以下的工艺补充的示意图

图3-2 工艺补充示意图

3.1.3压料面的设计

3.1.3.1压料面的作用是对拉伸件的影响 压料面指凹模模具的圆角外的同时在拉伸开始的时候，凹模模具和压边圈压住毛坯的部分。它在工艺流程补充的组成中占有重要地位，在汽车覆盖件成形中占有重要地位。此零部件的拉伸件压料面为工艺流程补充部分构成，有的却由零件法兰部分和工艺的补充部分组成。

在拉伸开始之前，压边圈将会把毛坯压在凸模模具上，并将其压紧，拉伸过后，凸模模具产生的的作用力与压料面上产生的阻力会共同作用产生毛坯的变形力，会将毛坯形成塑性从而得到变形，这就是零件拉伸成形的流程。通过压料面的变化，可能使拉伸件的深度均匀，毛坯流动阻力的分布满足拉伸成形的需要。设计的压料面的合理与否，会直接对压料毛坯向凹模方向内流动的角度与速度、毛坯的变形的分布区域和大小，破裂起皱等问题的产生产生影响。若压料面设计得不合理，还将会在压边圈压料的时侯就形成了皱折、余料、松驰等问题。 3.1.3.2压料面的设计原则 压料面的设计要考虑两种情况，其中一种拉伸件的法兰面成为压料面的一部分，这种压料面的形状已经确定，不用改变它的形状，。另一种情况是压料面全部属于工艺补充部分（如本零件）。另外一种情况就是在

保证拉伸成形工艺条件良好的前提下进行压设计。 ⑴压料面形状尽可能简单，以水平平面是最好的。因为其他形状的压面会造成材料分布的不均匀，在拉伸成形时产生一系列起皱、堆积、破裂的现象。 ⑵水平压料面的应用是最广泛的，其阻力的变化相对易于控制，对调整模具时调整到所需的最佳压料面阻力状态有利 ⑶压料面断面曲线的长度应该小于拉伸件内部的断面线。一般认为，汽车覆盖件的冲压成形时其各个断面上的伸长率范围在3%~5%区间时，此时形状冻结性最好。最小的伸长率不得小于2%。 ⑷压料面应使成形的深度变小且各个部分的深度要尽量相同。这时压料面可使材料的流动性能和塑性变形趋向于均匀，减小成形难度。 ⑸压料面应使毛坯在拉延成形工艺和修边工序过程中具有可靠的定位，并考虑送料后是否方便取件。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：

图3-3 压料面工艺补充图

3.1.4 拉延筋的设计

在覆盖件拉延成形的时侯，在压料面上设计拉延筋，对改进进料阻力有利，同时提高进料速度使其均匀化并且防止起皱。

3.1.4.1 拉延筋的主要作用 ⑴增大局部区域的进料时产生的阻力，使拉延件进料速率达到平衡。 ⑵增大拉延成型的内应力可提高覆盖件的刚性。 ⑶增大径向拉应力，减小切向应力；有利于延缓或防止起皱，拉延筋断面形状大多为半圆

形，半径为R=12~18mm，筋高为h =5~7mm。拉延筋的凹槽一般不参与工作，通过对凹槽的宽度的修正来改变进料的阻力。

3.1.4.2 拉延筋的敷设原则 ⑴拉延件有圆角和直线部分，拉伸部分设置在直线上,使进料速率达到平衡。 ⑵拉伸件如果有直线部分，在深度教浅的部分敷设拉延筋。 ⑶延件轮廓呈现出凸凹曲线形状时，在凸起部分设较宽拉延筋。 ⑷对于浅的拉延件，圆角与直线部分设计拉延筋，但圆角的部分只设计一条，直线的部分设置1~3条。 ⑸ 筋尽量靠近凹模模具圆角，可增大材料的利用率以及减少模具外形轮廓的尺寸，但考虑到不影响修边强度。因此，我们设计成一条筋。

综上，得出以下的拉延筋：

拉延筋 图3-4 拉延筋工艺补充图

综合考虑后得出下面的拉伸工艺图：

图3-5 拉深工艺图

3.1.5拉延件成型工艺分析

CAE技术主要是指模拟面板,利用计算机完成冲压模具的使用过程。并对成形面板进行了分析。通过分析我们可以解决生产过程中的覆盖件回弹、起皱和开裂等一系列问题,并能提供准确的膨胀材料和各种工艺参数的应用,如拉伸、压边force.cae技术大大提高了可靠性和成功率的模具设计的覆盖范围,并显著缩短面板调试模具时间 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, 吧建模完成的零件图，读入HYPER MESH软件后再进行网格划分，最后生成NASTRON文件，读入AUTOFORM软件后，输入压边力、磨擦系数以及材料性能等参数，经过计算，得出FLD(Forming Limit Diagram)和应力以及应变分布图。见图所示。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:

修边线 材料没有得到充分延展，刚性不好 裂 裂 好的成型 起皱 图3-6工艺补充分析图 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.

修边线 裂 好的成型 起皱 图3-7工艺补充分析图 3.2 拉延模结构与零件设计

3.2.1拉延模的结构形式

拉延模也叫拉伸模，其原理是利用拉伸模具将平板毛坯压成各类开口的空心件，或将成品的开口空心件加工成其它空心件的一种冲压方法。拉延模是制成合格的覆盖件的最主要的设备，其作用是将毛坯料经过拉延的工序后，使之成为立体的工件。

拉延模有两种类型，正装拉延模的凸模模具和压料芯在上，凹模模具在下，采用双动压力机，凸模模具安装在内滑块上。压料芯则安装在外滑块上，在成型的时候外滑块会下滑压料将毛坯压在凹模面上，继而内滑块下行，凸模则将毛坯引入到凹模内，最后毛坯塑性变形。倒装拉延模的凸模模具和压料芯在下，凹模模具在上，采用单动压力机，凸模模具装在工作台上，压料芯使用压力机下的顶缸，通过气顶杆获得压料所需的力。为了降低成本降低成本。因此，选择倒装拉延模，采用单动液压机。

3.2.2拉延模的选择材料介绍

本设计使用某模具公司推荐的材料，各材料的性能及成分如表3-1，3-2所示：

表3-1

通用设计标准 模具零件使用材料机械性能

抗拉强度 材料 硬度 淬火硬度 （Kg/（HB） （HRCmm2） ） 适用范围 FC25 25～28 149～241 模座 FC30 30～40 169～269 模座 铸铁 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 ICD-5 ﹥50 ﹥235 53～58 切刃 铸钢 SX105V (G05) SK3 ≤212 ≥58 冲孔 锻件 SKD11 ≤225 58～62 成形零件及切刃（局部镶入）

模具零件使用材料成份分析表

表3-2

材料 化学 成份 SX105V FC25 FC30 GM241 GM246 FCD55 ICD-5 (G05) 铸铁 铸钢 3.1～3.4 2.9～3.3 2.9～3.3 2.8～3.6 3.3～3.8 0.7～0.75 3.3～3.8 Si 1.7～2.2 1.6～2.1 1.6～2.4 1.5～2.6 2.2～2.8 0.9～1.0 1.7～2.8 Mn 0.6～0.8 0.6～0.9 0.6～1.0 0.5～1.0 0.3～0.8 0.9～1.2 0.2～0.7 P 0.1～MAX 0.1～MAX 0.1～MAX 0.1～MAX 0.08～MAX 0.02～MAX 0.1～MAX S 0.1～MAX 0.1～MAX 0.1～MAX 0.1～MAX 0.02～MAX 0.02～MAX 0.1～MAX Mg 0.04～0.06 0～0.03 Cr 0.35～0.5 0.2～0.5 0.95～1.2 Mo 0.35～0.5 0.2～0.4 V 0.1～0.15

3.2.3 定模具压力中心

冲压工序的联合作用点或冲压工艺压力的联合作用点称为模具压力中心。模具中心应与压机中心一致，否则冲压时会产生偏侧 。在这里。我们以毛坯对角线的交点作为模具中心：

图3-8模具中心示意图 3.2.4 冲压设备的选择

3.2.4.1 拉伸力的计算 由于这个覆盖件形状是不规则的，因此采用任何形状的拉伸力的计算：P=Ltób Kb[3]，式中，L —凸模周边的长度，t—为材料的厚度1.5mm，ób—材料的抗拉强度（Mpa）,Kb—系数取0.9(由表4—80) [3].

分析得知ób应为270～370N·mm2。这里为了安全取较大的数值进行计算350M pa, 凸模模具边长L，由于凸模模具曲面的复杂程度，我们要借助UG进行计算，选择模具的外轮廓曲线（“分析—质量属性—面积使用曲线计算—边界临时的”），最后得到曲线的周长以及面积的值分别为2586.95mm、9318.51mm2。因此拉伸力为：P=Ltób Kb=2586.95x2x350x0.9=1629778.5N=1629.778KN

3.2.4.2压边力的计算 压边圈的压力必须在适当范围内，如果过大，就必须增大拉延力，而增大拉延力会使得工件出现拉裂的问题，反之，压边圈的压力过小则会使工件的外缘出现起皱。压边力的计算公式是[1] 因此，Q=28419.63X2=56839.36N=568.36KN。

3.2.4.3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——拉伸力,Q——压边力.因此，单动压力机的

[4]

Q=Fq,,其中q值直接取

自表4—72取2Mpa,F为坯料投影到压边圈的面积，借助UG得出284191.63mm2。

P

压

=P+Q=1629.778+568.36=2198.14KN.在实际生产中按下式确定压力机的公称压力Fg≥(1.6~1.8) P

压

=1.8x2198.14KN=3956.65KN,根据工厂生产实际选压机为：

SE2-600-120-72(闭式双点单动压力机). 主要技术参数如表3-3.

表3-3 压力机参数表

型SE2-600-120-7号 2 型式 闭式单点双动 数量 1 吨位 600吨 工作台尺寸 3048mmX828mm 行程次数 11（8）次/分 最大封闭高度 1219mm 装模高度 203.2mm-965mm 滑块尺寸 3048mmX828mm 滑块行程 508mm 气垫数量 2 气垫行程 气垫能力（吨/个） 254mm 45.63 顶杆孔及位置尺寸

3.2.4.5 拉延模主要零件结构尺寸的设计 ⑴凹模结构 在UG三维设计中，凹模的生成主要是由一系列的块体，片体进行缝合，三维立体图片如下：

图3-9凹模三维图 ⑵凸模结构的设计：凸模与凹模的设计成对设计的。三维立体图片如下：

图3-10凸模三维图 ⑶压料装置的选择 压边装置分为两种类型。一种是刚性压边装置，另外一种是刚性压料装置。在这里公司推荐了我们刚性压料装置。三维立体图片如下：

图3-11压料装置三维示意图 ⑷顶出件装置的设计 拉延成形工艺之后，为了从凸模中取出零件，我们需要气顶杆。气顶杆装置一种是用顶气顶杆顶出，一套模具的气顶杆一般为3~5个，间距要大。 ⑸凸模模具和压料芯的导向 为了防止压边圈在运动中出现偏移，我们选用导板导向. ⑹限位装置 限位块，通过安装四个限位块在压料芯四个角上，保证均匀压料力，限位块采用45#钢制造并淬火，承受力为7500 N/cm2。 限位螺钉，作用是限制压边圈行程。 ⑺起吊装置 某公司模具一般是通过钳工打起吊孔进行起吊。 ⑻通气孔 被切断的非工作表面或在腔后的废零件必须钻2 ~ 6孔直径20 ~ 30mm,和排气槽应布置在腔因此让空气排出。

3.2.4.6模具闭合高度 压力机的闭合高度指的是滑块到达下死点时，滑块下表面到垫板上表面的距离。此时为模具闭合高度

3.3拉延模的结构与原理说明

最终得出下面的拉延模的结构与原理图：

上模座 平衡垫块 耐磨板 顶杆孔 到底垫块 下模座 压块 图3-12模具三维示意图 这一套拉延模具的工作原理如下：开始工作前，液压机下的汽垫通过气顶杆把压料芯顶到凸模上平面（最高点）,工人把毛坯放到压料芯上，由导料装置把料导正到正确的位置，压料芯把毛坯压紧在凹模平面上，这时上模的凹模开始工作，与凸模开始接触，这时毛坯在凸模的作用力下进入了凹内，凹继续下降，直到成形为止。这时完成了工件的成形，工件留在了凸模模具内。凹模先向上运动，然后，压料芯在由液压机下的气顶杆作用下把把工件顶出30~40mm，工人把工件从凸模上取出。压料芯则由限位螺钉限位不让其超出。

致 谢

四年大学学习后迎来了毕业设计，这是一场艰苦而长久的战斗。由于我们进行的是汽车中地板加强梁的模具设计，由于其特点，还有我本人不是模具专业的，因此我必须进行更深入的一步学习，不断的请教老师、公司领导，还有到UG论坛学习， UG的操作是一件特别烦人的事情，有时候实际操作和UG命令不一致，有时候几天都出不来一个零件。到最后用UG把3维立体图转换成2维图实在是费尽心力。经过一个学期的毕业设计，我发觉这次毕业设计对自己的意义还是比较大的，它教给了我知识，而且教给了我一种工作坚忍不拔的精神。

由于本人能力有限、经验不足，论文中出现一些错误在所难免，我诚恳希望各位老师提出批评与指正。

在本次设计中得到了老师、公司同事的指导，在此表示衷心的感谢！

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6vhx.html