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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
題 目： 汽車后翼子板成型工藝與模具設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
二級(jí)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
提交日期
目 錄
摘要 III
Abstract IV
1 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 課題選題背景及研究內(nèi)容 1
1.3 汽車覆蓋件 2
1.4 覆蓋件模具的種類 3
2 工件尺寸的測量 4
2.1 三維掃描和數(shù)據(jù)處理 4
3 汽車后翼子板的成型工藝方案的確定 7
3.1 工件材料的選擇 7
3.2 工藝流程的確定 7
3.3 工藝補(bǔ)充部分 7
4 汽車后翼子板成型工藝設(shè)計(jì) 9
4.1 落料工藝設(shè)計(jì) 9
4.2 拉深工藝設(shè)計(jì) 9
4.3 修邊工藝設(shè)計(jì) 10
4.4 翻邊工藝設(shè)計(jì) 11
5 汽車后翼子板拉延模具設(shè)計(jì) 13
5.1 拉延模的選用 13
5.2 拉延模具尺寸的計(jì)算 13
5.3 汽車覆蓋件沖壓力的計(jì)算 14
5.4 拉延模凸模的設(shè)計(jì) 15
5.5 拉延模凹模的設(shè)計(jì) 16
5.6 壓邊圈的設(shè)計(jì) 19
5.7 導(dǎo)板的設(shè)計(jì) 21
5.8 壓力機(jī)的選擇 21
5.9 其他零件的設(shè)計(jì) 21
結(jié)論 23
參考文獻(xiàn) 24
致 謝 25
V
汽車后翼子板成型工藝與模具設(shè)計(jì)
摘要
本篇論文以型號(hào)為馬自達(dá)3的汽車的左后翼子板為實(shí)例，具體地分析其成型工藝特點(diǎn)，得出了汽車覆蓋件沖壓件成型工藝的共性。論文中介紹了汽車覆蓋件成型的特點(diǎn)和外覆蓋件的成型模具設(shè)計(jì)的基本原則。此次，直接用GEOMAGIC掃描實(shí)物圖，并用三維軟件畫出三維模型，并完成了覆蓋件的模具設(shè)計(jì)，更充分地反應(yīng)了模具零件之間的裝配關(guān)系，大大地減少了現(xiàn)實(shí)的模具設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間和隨之而產(chǎn)生的問題。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合利用，尤其是在完成設(shè)計(jì)的過程更多考慮到實(shí)際生產(chǎn)中的方面。對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)遇到的難點(diǎn)和疑點(diǎn)，運(yùn)用可以查閱到的資料，很好地解決了相關(guān)的問題，這使自身在專業(yè)方面解決問題的能力得到了很大的提高。
關(guān)鍵字:后翼子板 拉延模具 沖壓工藝 模具設(shè)計(jì)
5
Moulding process and die design of rear fender of car
Abstract
This paper with the Mazda 3 left rear fender as an example, in particular analysis of the forming characteristics and figure out the car covering parts stamping parts forming the common.Which shows the forming characteristics of automobile covering parts and cover drawing die design of the basic principles, the commonly used method of stamping direction, addendum surface design. The direct with Geomagic scanning physical map and 3D software is aim to figure out the maps and 3D models, and complete coverage of the mold design, more realistically reflect the assembly relation between parts of a mold, reduce some problems and time which the actual mould design brings.
The graduation design is to improve the skills to use knowledge, the comprehensive utilization of knowledge. Especially in the design process we take into account the actual production. The design difficulties and doubts can be solved through access to relevant information and good ability of self is trained to deal with the problem.
Key words:rear fender ；Drawing die；Stamping process；mould design
第一章 緒論
1 緒論
1.1 引言
隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)之一的汽車工業(yè)的地位越來越重要，汽車制造業(yè)之間呈現(xiàn)白熱化的競爭，研發(fā)周期逐漸縮短，甚至出現(xiàn)平均每年就有乘坐舒適、款式新穎、質(zhì)量性能好的一批新車型面市的競爭格局，以致大部分人都跟不上更新?lián)Q代的步伐。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過模具加工制造了汽車上大約百分之八十的零部件。數(shù)百個(gè)沖壓件的組合才能夠制造出一輛汽車，而這數(shù)百個(gè)沖壓件又要超過一千套沖壓模具去加工完成，所以平均每年要有2億多美元的模具開發(fā)成本。而且，從車外觀的設(shè)計(jì)到各類模具的設(shè)計(jì)再到調(diào)試模具最后到各類零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)，在這整個(gè)過程中模具的設(shè)計(jì)和制造約占了三分之二的時(shí)間，這個(gè)環(huán)節(jié)成了制約新的車型快速上市的最突出的因素。由此可見，車身的開發(fā)周期決定了汽車更新?lián)Q代的周期，而汽車各個(gè)部件的模具研發(fā)和設(shè)計(jì)制造又是車身開發(fā)的關(guān)鍵[2]。
1.2 課題選題背景及研究內(nèi)容[2]
發(fā)達(dá)國家中，各大汽車公司都有屬于自己的汽車模具制造廠，由此可見國外對(duì)汽車模具重視程度，特別是汽車覆蓋件模具。例如，日本豐田公司的沖壓模工廠就是世界上最大、最先進(jìn)的汽車模具制造廠之一。像歐美、日本一些裝備技術(shù)發(fā)達(dá)的國家，在高精度的模具的開發(fā)方面，不管是制造技術(shù)還是在設(shè)計(jì)研發(fā)上，都是世界最先進(jìn)的，并且還擁有技術(shù)精良的開發(fā)人才。隨著我國汽車模具的發(fā)展，國內(nèi)有一定實(shí)力的汽車生產(chǎn)制造廠家，已經(jīng)開始從技術(shù)上的模仿走向自主研發(fā)。在各大車展中，新車型的層出不窮，正表明了我國汽車研發(fā)旺盛的生命力。近年來，汽車產(chǎn)量以超過20%的增幅發(fā)展，因此更高質(zhì)量要求的模具是汽車企業(yè)生存和發(fā)展的保證。同時(shí)由于模具出口量的大幅增長，也在一定程度上促進(jìn)了汽車模具發(fā)展。作為工業(yè)之母的模具，它能夠更準(zhǔn)確地反應(yīng)一個(gè)國家工業(yè)制造業(yè)的水平。一個(gè)較好的工藝，一個(gè)高質(zhì)量的模具，對(duì)于新產(chǎn)品的質(zhì)量和效益甚至新一代的產(chǎn)品研發(fā)有著決定的作用。增加對(duì)模具技術(shù)的資金投入，把技術(shù)研究看做企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，從而加快模具技術(shù)的發(fā)展，得到了越來越多模具相關(guān)企業(yè)的重視[13]。
本課題取材于學(xué)校汽車實(shí)驗(yàn)室的馬自達(dá)3的左后翼子板，將其作為此次課題的加工零件，運(yùn)用三維掃描技術(shù)，掃描零件得到汽車后翼子板的三維模型，再通過一定的數(shù)據(jù)處理后，分析成型工藝和拉深模具設(shè)計(jì)。要求工藝合理，模具能達(dá)到成型要求。
主要研究的內(nèi)容和目的：通過查找計(jì)算和繪圖，能更熟練的運(yùn)用尺度、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和相關(guān)技術(shù)資料等，能更嫻熟的運(yùn)用軟件繪制，掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能。
1.3 汽車覆蓋件[1]
汽車覆蓋件（簡稱覆蓋件）是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的異形體表面和內(nèi)部的汽車零件。
覆蓋件表面上的一個(gè)微小的瑕疵，下次都會(huì)讓汽車車身在涂漆后，在外表面上發(fā)生光線上的漫反射而喪失外觀的美感，因此，汽車外覆蓋件是不允許出現(xiàn)破壞表面美感的瑕疵的，像波紋、皺折、邊緣拉痕都是常見的問題。對(duì)于汽車車身的制造來說，是很關(guān)鍵的。
1.3.1 覆蓋件的特點(diǎn)
對(duì)于普通的沖壓件，汽車覆蓋件的材料更薄，具有更加復(fù)雜的表面（尤其是曲面）而且結(jié)構(gòu)的尺寸也大，相對(duì)而言，它的表面質(zhì)量要求更高。因此，汽車覆蓋件的難度主要集中在沖壓工藝、沖模設(shè)計(jì)以及模具制造上，它們也形成了獨(dú)有的特點(diǎn)。近年出現(xiàn)的如Dynaform和Catir等板料成形的計(jì)算機(jī)仿真分析軟件的廣泛應(yīng)用，使覆蓋件成形工藝以及相關(guān)模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量有了很大的提高，縮短了設(shè)計(jì)周期。
總的說來，汽車覆蓋件沖壓成形是沖壓成形領(lǐng)域的一種復(fù)雜而特殊的成形工藝。
1.3.2 覆蓋件的分類
1）按覆蓋部分和功能分
可分為外覆蓋件、內(nèi)覆蓋件和骨架類覆蓋件三種。
2）按外形特征分
（1）對(duì)稱的覆蓋件。如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩、前圍板、后圍板、散熱器罩和水箱罩。
（2）非對(duì)稱的覆蓋件。如車門的內(nèi)板、外板、翼子板、側(cè)圍板等。
（3）成對(duì)沖壓再切斷的覆蓋件。
（4）具有凸緣平面的覆蓋件。如車門內(nèi)板，其凸緣面可直接選作壓料面。
3）按成形工藝特點(diǎn)分
可分為深拉深成形覆蓋件，淺拉深成形覆蓋件、局部成形以及拉深成形覆蓋件、彎曲成形覆蓋件等。
1.3.3 對(duì)覆蓋件的要求
覆蓋件表面質(zhì)量分A級(jí)和B級(jí)，除被遮蓋的表面為B級(jí)外，其余的表面均為A級(jí)。微型載重汽車前圍板、車門外蒙皮、后立柱外蒙皮表面質(zhì)量為A級(jí)，地板、前輪鼓包等為B級(jí)。后圍板上半部為A級(jí)，下半部被貨廂遮住的部分為B級(jí)。
一般來說，汽車覆蓋件應(yīng)滿足以下要求。
1）尺寸精度高，保證焊裝或組裝時(shí)的準(zhǔn)確性、互換性，也是外觀形狀一致性和美觀性的要求；
2）形狀精度高，不能偏離車身總體設(shè)計(jì)，要體現(xiàn)車身的設(shè)計(jì)風(fēng)格；
3）剛性好，要防止覆蓋件的早期變形，杜絕出現(xiàn)一些松弛和鼓動(dòng)現(xiàn)象；
4）工藝性好，盡量能在經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定地獲得最好品質(zhì)的產(chǎn)品。
1.4 覆蓋件模具的種類[2]
1.4.1拉深模
其作用是將平板狀毛料經(jīng)過拉深工序使之成型為立體空間工件。
1.4.2修邊模
修邊模用于將拉深件的工藝補(bǔ)充部分和壓料凸緣的多余部分切除，為翻邊和整形做準(zhǔn)備條件。
1.4.3翻邊模
翻邊模是將半成品工件的一部分材料相對(duì)另一部分材料發(fā)生翻轉(zhuǎn)。
22
第二章 工件尺寸的測量
2 工件尺寸的測量
2.1 三維掃描和數(shù)據(jù)處理
2.1.1實(shí)物圖
如圖2.1.1所示。
圖2.1.1 實(shí)物圖
2.1.2 三維掃描及數(shù)據(jù)處理
通過三維掃描儀及Geomagic軟件可以得出工件的相關(guān)尺寸信息，各類初步數(shù)據(jù)。如下圖2.1.2、圖2.1.3所示。
圖2.1.2 掃描件正面
圖2.1.3 掃描件側(cè)面
通過已知數(shù)據(jù)，可以通過UG得到下面的曲面三維圖2.1.4。
圖2.1.4 三維圖
第三章 汽車后翼子板的成型工藝方案的確定
3 汽車后翼子板的成型工藝方案的確定
3.1 工件材料的選擇
金屬材料用在汽車車身上，可以追溯到1912年，從此以后鋼材都是汽車覆蓋件制造材料中的主要材料。有這樣的一個(gè)統(tǒng)計(jì)，汽車兩萬多個(gè)零件中，大約就有百分之八十六是金屬材料，而鋼材占到金屬材料的百分之八十。這說明，在當(dāng)今的材料的使用仍以鋼材為主，汽車覆蓋件板材中鋼板占有重要地位。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)要求，決定選用出厚度為0.8mm的st14冷軋鋼板，這種材料屈服強(qiáng)度不大于，抗拉強(qiáng)度也在和之間，伸長率大于百分之三十四。這個(gè)材料在質(zhì)量、強(qiáng)度以及塑性和韌性方面，都比較符合汽車覆蓋件的材質(zhì)要求，適合制造汽車覆蓋件[4]。
3.2 工藝流程的確定
本論文中選取的是汽車左后翼子板部分，因?yàn)樾螤畈灰?guī)則，所以我們還要大概加工的零件的表面積為0.3。從板料到成品零件的過程中，選擇方案時(shí)，除了要滿足覆蓋件的質(zhì)量方面的要求，還要盡可能的減少工序，因?yàn)閭魉驮O(shè)施數(shù)量、壓力機(jī)的數(shù)量、生產(chǎn)人員數(shù)量、所需工作空間的大小和設(shè)備維護(hù)工作量等這些都和生產(chǎn)工序有一定的關(guān)系，在一定程度上，工序數(shù)越少，經(jīng)濟(jì)效益越好。
通過分析工廠加工，后翼子板分為左右兩塊，而恰好汽車的油箱口也是在這個(gè)位置，如果落料模分為兩個(gè)一方面模具設(shè)計(jì)成本會(huì)增加，另一方面也不利于設(shè)備的維護(hù)，所以左右后翼子板的毛坯可以用同一個(gè)落料模具生產(chǎn)出來。對(duì)于拉延的模具，在考慮工序上，通過查閱資料得知制作曲面的拉延模具并不能和沖孔模形成復(fù)合模，而且對(duì)于覆蓋件這樣表面要求比較高的模具，對(duì)于這么小孔的沖壓會(huì)對(duì)表面的質(zhì)量造成影響，形成一些影響表面美感的瑕疵，因此對(duì)于油箱加油口，在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以采用激光技術(shù)，激光技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于60%的汽車制造過程中，是現(xiàn)代汽車加工的一個(gè)趨勢，綜上，該發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板的生產(chǎn)工藝順序?yàn)椋郝淞稀印捱叀?側(cè)翻邊。
這套模具我們可以采用單工序模，在送料方面我們選取的是最簡單的手工模式，擋料方面還是運(yùn)用擋料銷，這樣的模具構(gòu)造簡單，易于維護(hù)，設(shè)計(jì)方便，適合車覆蓋件設(shè)計(jì)周期長的特點(diǎn)。
3.3 工藝補(bǔ)充部分
工藝補(bǔ)充，就是先將工件需要加工的窗口和孔洞的部位先填平以后再單獨(dú)加工，而開口部分則可以直接連接成封閉的狀態(tài)，增補(bǔ)壓料面的凸緣等工藝處理手段。根據(jù)拉深件的成型特點(diǎn)工藝補(bǔ)充是必須的，拉深之后所有的工藝補(bǔ)充都須通過修邊工藝切除。
此次的補(bǔ)充部分，是將洞口填平，這樣有利于拉深模具的設(shè)計(jì)，也有利于后續(xù)工序的操作。
第四章 汽車后翼子板成型工藝設(shè)計(jì)
4 汽車后翼子板成型工藝設(shè)計(jì)
4.1 落料工藝設(shè)計(jì)
通過落料工序得到的毛坯將用于下一步的拉深工序，考慮到實(shí)際生產(chǎn)的需求，我們決定在落料工藝上選開卷落料模。其生產(chǎn)過程如圖4.1.1所示。
圖4.1.1開卷落料模生產(chǎn)過程
通過對(duì)掃描工件的數(shù)據(jù)分析，通過擬合可以看出工件在一個(gè)類球體上，球體的半徑為1600，工件的拉延深度為47，再通過geomagic測量工件的基本尺寸。加工的工件為有凸緣的拉深件，所以通過查沖壓手冊(cè)，取得修邊余量為6，再根據(jù)圓的弦弧關(guān)系式，可以得到相關(guān)尺寸，所加工的零件大約為一個(gè)矩形，考慮到工藝補(bǔ)充的壓邊圈的部分，最終落料的毛坯尺寸為。
通過設(shè)計(jì)單工序沖裁模，得到毛坯，用于下一步工藝。
4.2 拉深工藝的設(shè)計(jì)
4.2.1零件的工藝分析
覆蓋件成型工藝分析是一項(xiàng)艱苦細(xì)致的工作。由于本次設(shè)計(jì)的覆蓋件形狀較為復(fù)雜且不規(guī)則，所以我選擇使用了拉延法。
通過其設(shè)立的工件的數(shù)值模型，工件表面越多，外形復(fù)雜，工件拉伸強(qiáng)度不是很大，屬于一般的繪圖部分。這種拉伸件的表面成形是鋼的均勻拉伸，拉伸應(yīng)力的形成向內(nèi)流動(dòng)的模式下被均勻分散，形成的塑性變形的表面很小，結(jié)合產(chǎn)品的質(zhì)量要求、部件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的成本，我們決定選擇的材料厚度為0.8mm的st14冷軋鋼。方案只需設(shè)計(jì)一套拉延模具，生產(chǎn)效率高，整個(gè)模具簡單分為上模、下模和壓邊圈。
4.2.2確定沖壓方向
出于零件成型的需要，為了保證沖壓表面將會(huì)被盡可能的均勻的受力，并且拉出形狀后（包括棱線，鼓包，肋條等）不會(huì)有沖出來的區(qū)域，保證沖頭能進(jìn)入沖模，沖頭和坯件的初始接觸是好的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)模具時(shí)最好要均勻的深度，確保壓邊圈施力合理，否則易出現(xiàn)破裂，起皺等問題。我們盡量使深度的差減小，這個(gè)方法很好的減少使用了由于拉延力不均勻的分布而產(chǎn)生的坯料的流動(dòng)和不必要的變形。
因此，此次的拉深方向選定如下圖所示。
圖 4.2.2 覆蓋件沖壓方向示意圖
4.2.3壓料面的確定
壓料面是指除去凹模圓角半徑另一部分毛坯的形狀面，可以是零件本體，也可以是工藝補(bǔ)充量。合理的壓料面形狀可以保證板料在拉深時(shí)不起皺，并且在進(jìn)入凹模前不會(huì)發(fā)生破裂。在挑選壓料面時(shí)，有幾個(gè)點(diǎn)我們需要注意一下的：
1）盡量選用加工容易、壓料效果最佳的平面壓料面；
2）其形狀盡量設(shè)計(jì)成平緩形面以降低拉深工序件的深度；
3）選擇的壓料面可以讓凸模拉伸到毛坯；
4）為了不產(chǎn)生不必要的波紋和皺折，壓料面的夾角一定要小于凸模的夾角，這樣才可設(shè)計(jì)出壓料面的形狀。
5）反拉深凸包，它的高度上一定不能高出壓料面，否則不利于毛坯往凹模腔內(nèi)流動(dòng)。
此次的壓料面的設(shè)計(jì)我們采用第一種，通過產(chǎn)品數(shù)模的最低面的方法確定壓料面的形狀。因?yàn)槲覀兇舜蔚睦顚?duì)象，在X Y方向上都有彎曲，而這種曲面一般來說是不可展開的，所以再設(shè)計(jì)時(shí)我們要確保其展開性。
4.3 修邊工藝的設(shè)計(jì)
修邊是用于對(duì)壓料凸緣多余量和拉深工藝補(bǔ)充量進(jìn)行沖裁剪切掉的沖壓工序，為翻邊工序做好了條件上的準(zhǔn)備。如果有沖孔要求，則將沖孔修邊工序合并，并在修邊模的結(jié)構(gòu)上增加相應(yīng)的凹模和凸模，采用這樣的設(shè)計(jì)，不但可以節(jié)約生產(chǎn)設(shè)計(jì)的成本，更提高了效率。這一次的設(shè)計(jì)，我們采用激光切割孔，故不需要作過多的考慮。常用修邊形式有下列三種[2]：
1）斜楔修邊。修邊刃口在工件上或邊緣作傾斜或水平方向運(yùn)動(dòng)。該修邊方式需采用斜楔機(jī)構(gòu)即一種改變沖壓方向的機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2）垂直修邊。修邊刃口隨著壓力機(jī)的滑塊作垂直方向運(yùn)動(dòng)。該模具結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡單且操作也極其方便，可慮優(yōu)先選用。
3）垂直、斜楔修邊。該修邊方式是前兩種方式的組合，相比較該模具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，除了要設(shè)計(jì)好斜楔運(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)的交接外，還需慎重做好廢料的分塊處理。本次后翼子板的外板修邊采用結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的垂直修邊方法。
鐵屑的處理是修邊工藝設(shè)計(jì)時(shí)主要問題之一。廢料刀產(chǎn)生的鐵屑容易將翼子板表面弄傷，影響美觀，所以在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中一定要將鐵屑清除?，F(xiàn)有兩種解決方法。一是更改板料和修邊刀塊的夾角，在必要位置處使用斜鍥修邊；二是在廢料處使用浮動(dòng)切刀結(jié)構(gòu)。為減少模具成本，本次汽車后翼子板修邊設(shè)計(jì)采用第一種方式。一般垂直修邊方式中修邊刀塊和板料的夾角為 90°左右，考慮到鐵屑處理，故將該角度適當(dāng)減小，該角度也不能太小，否則板料將出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。
4.4 翻邊工藝的設(shè)計(jì)[15]
翻邊是在板料的曲面部分或平面部分利用模具使毛坯的孔緣或外緣沿特定的曲線(翻邊線)翻成豎立邊緣的沖壓加工方法。使用翻邊沖壓方法可以加工出具有空間合理與形狀復(fù)雜的制件。每個(gè)零件都有一定的翻邊結(jié)構(gòu)，除了裝配與焊接外，翻邊結(jié)構(gòu)還有增加覆蓋件強(qiáng)度與剛性的作用，達(dá)到邊緣整齊、美觀與光滑的效果。
通常，翻邊為對(duì)配合部分尺寸和輪廓形狀的最終加工工序，在汽車覆蓋件的生產(chǎn)應(yīng)用中較為廣泛。翻邊是所有設(shè)計(jì)工藝中相對(duì)比較復(fù)雜的一道工序,為使翻邊易于進(jìn)行，在上述修邊工藝中盡可能采用垂直修邊。此處翻邊工藝內(nèi)容為翻邊工藝與側(cè)翻邊內(nèi)容，設(shè)計(jì)效果如圖4.4 翻邊工藝布置所示。
圖4.4 翻邊工藝布置
翻邊方向是指翻邊凸、凹模的運(yùn)動(dòng)方向，它與壓力機(jī)上運(yùn)動(dòng)方向可能不一致。按照翻邊方向的不同，可將翻邊工序分為垂直翻邊、傾斜翻邊和水平翻邊。本次翻邊為傾斜翻邊。翻邊工序常用到三種定位方式，即型面定位 、孔定位和修邊輪廓定位。型面定位是利用拉深工序件的側(cè)壁面或平直的型面進(jìn)行定位，這種定位方式方便可靠；孔定位是利用覆蓋件本身的孔或是工藝孔進(jìn)行定位，這種定位方式精度高，但放件與取件麻煩。本次設(shè)計(jì)采用型面定位。
第五章 汽車后翼子板拉延模具設(shè)計(jì)
5 汽車后翼子板拉延模具設(shè)計(jì)
5.1 拉延模的選用
生產(chǎn)汽車覆蓋件的拉延模分為正裝和倒裝拉延模具兩類：
正裝拉延模是比較適用于形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、深度比較大的汽車制件的拉延模。
倒裝拉延模適用于淺拉延或者形狀基本對(duì)稱的汽車制件，凸模安裝在下面，凹模則安裝在上工作臺(tái)臺(tái)面上，壓邊圈安裝在上模座上。
經(jīng)過對(duì)此次設(shè)計(jì)的制件的研究，發(fā)現(xiàn)該制件深度較淺，屬于一般的三維曲面拉深件，比較適合用倒裝拉延模。
5.2 拉延模具尺寸的計(jì)算
設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡可能的將鑄件的非重要部分挖空，而影響鑄件強(qiáng)度的地方則要選擇使用加強(qiáng)筋來增大該處的強(qiáng)度，而我們選用的是倒裝拉延模，其結(jié)構(gòu)如圖5.2.1所示。
5.2.1 倒裝拉延模具結(jié)構(gòu)圖
本次設(shè)計(jì)的制件尺寸約為1000×210，對(duì)應(yīng)表5.2.1，我們可得到這次設(shè)計(jì)的拉延模各個(gè)鑄件每處的壁厚。
表5.2.1汽車覆蓋件拉延模鑄件壁厚 單位：mm
模具尺寸
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
<1500
50
70
30
70
40
40
40
40
50
5
15
50
70
70
100
100
50
凸模、壓邊圈的結(jié)構(gòu)尺寸規(guī)范如下：
圖5.2.2 凸模、壓邊圈尺寸結(jié)構(gòu)圖
模具外周的加強(qiáng)筋厚度和間距規(guī)范如下：
圖5.2.3 模具外周加強(qiáng)筋尺寸結(jié)構(gòu)圖
5.3 汽車覆蓋件沖壓力的計(jì)算
5.3.1 拉延力的計(jì)算
拉延力計(jì)算公式：
[6]
------拉延力（）
-------拉延系數(shù)
-------材料拉延強(qiáng)度（） 一般?。?
-------料厚（）
-------凸模輪廓的長度（）
拉延系數(shù)的取值，如下表所示。
表 5.3.2 拉延系數(shù)取值
內(nèi)容
例子
較淺部件
3.5
頂蓋、門外版、發(fā)動(dòng)機(jī)外板
較深部件
4
翼子板、前后圍
一般性內(nèi)板件
4.5
復(fù)雜性部件
5
門內(nèi)板
由于該制件的形狀比較簡單，所以其拉延力計(jì)算公式取值如下，C-拉延系數(shù) ，按照上述表格選取4，為料厚，取0.8毫米的厚度； 表示為材料抗拉強(qiáng)度，我們?nèi)。粸橥鼓］喞L度，經(jīng)CAD軟件計(jì)算L=2882.8mm，將這些數(shù)值代入上式可得P=4×350×0.8×2882.8 = 3228736N = 322873.6Kg。
5.3.2 拉延壓邊力的計(jì)算
圖5.3.2 壓邊作用的過程
如上圖所示，壓邊力在整個(gè)沖壓過程當(dāng)中起到至關(guān)重要的作用。
拉延壓邊力的計(jì)算公式：
[6]
----壓邊力（）
----壓邊圈的面積（）
----系數(shù)（）
根據(jù)設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)充和毛坯料片得出壓邊圈的面積=8688018，為0.29，代入上式得出Pb=868018×0.29=251725Kg。
5.4 拉延模凸模的設(shè)計(jì)
下模座的作用：
承擔(dān)著壓邊圈，上模，以及液壓機(jī)施加給模具的力量，這個(gè)力量是非常巨大的，所以在下模座就沒有設(shè)置減輕孔，因?yàn)橐惺苋绱舜蟮牧α?，?yīng)該盡量讓這些力量均勻分配給各個(gè)部分，這樣才能使得模具沖壓制品的時(shí)候用力比較均勻，這樣產(chǎn)品才會(huì)合格。
下模座的俯視圖如圖5.4所示。
5.4 下模三維俯視圖
5.5 拉延模凹模的設(shè)計(jì)
通過凹?？勺龀鰤毫厦妗寄Ｐ颓灰约鞍寄A角。模具使用時(shí)，借助凸模的圓角一點(diǎn)一點(diǎn)地使拉深毛坯進(jìn)入到凹模的型腔，直至拉深成凸模的形狀。凹模尺寸即為制件的外邊面尺寸。
如圖5.5.1所示坯料展開明確時(shí)，坯料的尺寸補(bǔ)充值為20；坯料的展開尺寸不確定時(shí)，值取40到60mm，值的確定應(yīng)該按照拉延前毛坯的展開寬度加上20mm或40-60mm，因此，值一般取130-140mm之間。
圖5.5.1 B、K值的確定
常見的凹模，我們分為兩種形式，開口式和閉口式?？紤]到此次設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)，我們選用閉口式凹模結(jié)構(gòu)，在拉延模的汽車覆蓋件的制作中，絕大多數(shù)都是閉口式凹模結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖5.5.2所示。
圖5.5.2 閉口式凹模結(jié)構(gòu)示意圖
凹模主筋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：
鑄件立筋之間的距離應(yīng)該是一個(gè)立筋厚度的8倍，凸模靠外邊界距離立筋的距離應(yīng)該大于10mm，如下圖所示。
圖5.5.3 凹模的主筋結(jié)構(gòu)
汽車覆蓋件凹模的挖空結(jié)構(gòu)如圖5.5.4所示。
圖5.5.4 凹模挖空結(jié)構(gòu)
上模座的設(shè)計(jì)，上模的整體形狀是一個(gè)盒子的形狀，在使用強(qiáng)度和性能上不會(huì)發(fā)生變化的情況下，采用了荊條的形式。
上模座的作用：
承擔(dān)著力量的分散，并且平衡，均勻施加給凸凹模具的壓力，這樣才能使得模具沖壓制品的時(shí)候用力比較均勻，這樣產(chǎn)品才會(huì)合格。
鑄造減輕孔的作用：主要的作用是減輕重量，其上模座結(jié)構(gòu)如下圖。
圖5.5.5 上模座平面圖
圖5.5.6 上模軸測圖
5.6 壓邊圈的設(shè)計(jì)
壓邊圈的壓料面按照拉延件壓料面設(shè)計(jì)，壓料面分為平面和曲面兩種，平面壓料面壓料的面積大，曲面壓料面增加了加工的難度在設(shè)計(jì)壓邊圈時(shí)，首先要確定拉延件坯料的尺寸。如圖5.6.1一般拉延時(shí)的坯料尺寸。
圖5.6.1 一般拉延時(shí)坯料尺寸的確定
壓邊圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖5.6.2所示。
圖5.6.2 壓邊圈結(jié)構(gòu)尺寸
高度尺寸按下式計(jì)算，
，
必須保證；
寬度尺寸按下式計(jì)算，
，
必須保證；
為高度尺寸，；
為制件的長度尺寸，；
為覆蓋件的最大拉延深度，；
的意思表示為寬度尺寸，。
其中的關(guān)系見表5.6。
表5.6 H、L、h、W的關(guān)系
至30
150
150
31~50
180
150
51~80
200
180
81~130
250
200
131~200
320
200
至50
180
150
51~80
200
180
81~130
250
200
131~200
320
200
201~320
450
320
至50
200
150
51~80
250
180
81~130
300
200
131~200
400
200
201~320
500
320
至50
300
150
51~80
400
180
81~130
450
200
131~200
500
200
201~320
600
320
經(jīng)過計(jì)算分析，壓邊圈設(shè)計(jì)如下圖所示。
圖5.6.3 壓邊圈俯視圖
5.7 導(dǎo)板的設(shè)計(jì)
導(dǎo)板是鑄模中必不可少的材料，材料為或者,這類材料的淬火硬度為52到56HRC之間，為了使導(dǎo)板能容易的進(jìn)入導(dǎo)向面，一般其中一端制造成圓角。
此次設(shè)計(jì)導(dǎo)板選用了一種，形狀規(guī)格為NWP100×100，厚度都為20mm的導(dǎo)板。
5.8 壓力機(jī)的選擇
經(jīng)上述計(jì)算得出，該套模具工作時(shí)需要的力為成型力和壓料力總和F總，F(xiàn)總=322873.6+251725=574598.6Kg=574.6噸。
故選用630T壓力機(jī)。其參數(shù)如下圖所示。
表5.8
公稱力
6300KN
公稱力行程
13mm
滑塊行程長度
500mm
滑塊行程次數(shù)
12次/分
最大裝模高度
1100mm
裝模高度調(diào)整量
400mm
工作臺(tái)板尺寸
4000x2000
滑塊底面尺寸
4000x2000
5.9 其他零件的設(shè)計(jì)
5.9.1凸模、凹模、壓邊圈之間的導(dǎo)向設(shè)計(jì)
1）凸模與壓邊圈的導(dǎo)向設(shè)計(jì)
一般布置4～8對(duì)導(dǎo)板來進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)板應(yīng)該布置在凸模的外圈直線部分或者曲線最平滑的部位，并且要和中心線平行。模具拉延開始時(shí)，導(dǎo)向面接觸不應(yīng)該小于50mm，拉延結(jié)束的時(shí)候，凸模導(dǎo)板依舊不可以離開導(dǎo)向面。
2）凹模與壓邊圈的導(dǎo)向設(shè)計(jì)
這種作用在凹模和壓邊圈的導(dǎo)向裝置，我們叫做外導(dǎo)向裝置。他的結(jié)構(gòu)特色是凸臺(tái)與凹槽之間的配合，比較適合加工細(xì)長的工件。其作用與一般沖壓模具的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向方式相像，但是導(dǎo)向裝置的距離比較它們之間的距離要大，都在為0.3，凸臺(tái)和凹槽上安裝這種導(dǎo)板，是為了有利于調(diào)整凹模與壓邊圈的間隙，我們采用的方式是一面進(jìn)行精加工，一面可以裝導(dǎo)板，如果后期導(dǎo)板有磨損，可以在導(dǎo)板的后面加墊片來調(diào)整。
5.9.2.吊耳的設(shè)計(jì)
吊耳被起吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)被安裝在設(shè)備上，對(duì)驅(qū)動(dòng)器傳輸不可缺少的一部分，安裝在此模具中，吊耳裝置在模具加工，安裝調(diào)試，組裝卸模起關(guān)鍵作用，它是安全的使用模具的一個(gè)重要組成部分，該模具上使用凸耳是插件凸耳。計(jì)算吊耳可承受的上下模具的重量，只需要計(jì)算所需要承擔(dān)的模具的重量，安全值是1.5倍以上。所以這一次我們選用起重棒來承擔(dān)這個(gè)任務(wù)，它們將安排在模具的兩側(cè)，上下模左右各兩根，互相對(duì)稱，加上壓邊圈的，總共12根，跟吊耳作用相同。
5.9.3. 壓板槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
實(shí)用性壓板槽是平板坡口模固定結(jié)構(gòu)，它是利用螺栓、螺母和壓板，通過壓板槽將模具固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面或者滑塊上的結(jié)構(gòu)。
結(jié)論
這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)以馬自達(dá)3汽車后翼子板為例，針對(duì)汽車外覆蓋件的成型工藝，所作出的模具設(shè)計(jì)。
本文首先通過介紹汽車覆蓋件的特點(diǎn)和分類，覆蓋件的相關(guān)要求和覆蓋件模具種類，再分析其成型工藝，最后開始了這一次的后翼子板的模具設(shè)計(jì)。
汽車后翼子板的成型工藝一般的步驟是落料、拉深、修邊、翻邊和整形。全文主要研究了拉深工藝的模具設(shè)計(jì)，同時(shí)也依次介紹了其他工序的工藝分析，讓我對(duì)覆蓋件的成型工藝有了一個(gè)概括并且細(xì)致的了解。
初次，了解到畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，感覺到和自己的專業(yè)方向切合度很高，因?yàn)樾枰捎萌S掃描技術(shù)，從而也面臨著一些挑戰(zhàn)。而隨著研究的深入，確實(shí)這一次的模具設(shè)計(jì)對(duì)我來說難度很大，主要集中在零件的形狀建模方面，因?yàn)槠嚭笠碜影逋耆氖遣灰?guī)則的曲面形狀，對(duì)于我們即將的畢業(yè)的人來說，通過三維軟件繪制出來，確實(shí)有些難度。不過后來通過求助模具制造的前輩以及老師的細(xì)心指導(dǎo)，我很好地解決了這個(gè)難點(diǎn)。
后來在設(shè)計(jì)拉深模方面，我先選擇模具的類型，再通過計(jì)算力，得出了模具主要的部件，再通過查閱相關(guān)手冊(cè)找出相適應(yīng)的其他零部件。在這樣的過程中，我了解了拉深模具設(shè)計(jì)的過程，知道了模具設(shè)計(jì)既要和理論相結(jié)合更需要和實(shí)際相結(jié)合。
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致 謝
經(jīng)過這一段時(shí)間的努力，順利的完成了畢業(yè)論文的全部工作。對(duì)于我們即將畢業(yè)的人來說，畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說是學(xué)生時(shí)代的最后一份答卷，在完成這樣的一個(gè)作品的過程中，學(xué)到了很多，懂得了很多。
在這里，首先要感謝我的指導(dǎo)老師宇海英教授，因?yàn)榕R近畢業(yè)，很多問題都是通過電話向宇海英教授請(qǐng)教的，但宇海英教授總是會(huì)耐性地指導(dǎo)。在遇到課題的難點(diǎn)時(shí)，也是宇教授鼓勵(lì)我不要放棄，并且?guī)椭覝p去了很多難度。
同時(shí)，也要感謝那些給予幫助的同學(xué)，沒有他們的幫助，我不會(huì)這么容易的解決遇到的一些問題的，是和他們的交流才有了積極處理問題的心態(tài)。
本人專業(yè)能力依舊有一些不足，本論文中難免會(huì)有一些瑕疵甚至錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！謝謝！
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
設(shè)計(jì)（論文）題目：汽車后翼子板成型工藝與模具設(shè)計(jì)
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…‰ ?–?的要求，一 用`′? 字書寫。? 2002年4月2日 或 2002-04-02”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．fl畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)ˉ?的目的：
fl畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的 要目的˙¨ 學(xué)生?所學(xué)的? ?論與?ˇ應(yīng)用 —，用專業(yè)?flfi
題， 工藝設(shè)計(jì)的 —。根據(jù) 設(shè)計(jì)、 ? 專業(yè)的a ， ??下? o —：
1． 查 、 文currency1 ?、 與 ?的 —； 2．?ˇ 用? ?論、專業(yè)?論 ?
題的 —； 3．查 ?用專業(yè)設(shè)計(jì)??的 —； 4．設(shè)計(jì)、計(jì) 與 的 —， 括?用計(jì) 進(jìn)行
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2．fl畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容 要求（ 括原始 據(jù)、fi術(shù)要求、工作要求 ）：
隨 人們生活水平的¨ ，小型家用汽車已走入尋常百姓家，已成為人們的? 工具，需求不斷上升，人們
?于汽車的安 性 觀要求也越來越 ，fl課題就˙讓學(xué)生?馬 ˉ3的后翼子板為零件，來改進(jìn)設(shè)計(jì) 的
成型工藝 應(yīng)的模具。要求工藝ˇ?，模具 ˉ?成型要求。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
3．?fl畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔 括 …、 物 硬件要求〕：
（1）查 資料， 成開題報(bào)告一份。（2） 成 零件 總裝 。 （3）編寫設(shè)計(jì)說明書。
（4） 文資料 ?。 （5）零件 模具的三維 各一份，爭取做出仿真。
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業(yè)出版社。 [6]鄭家賢編著，“沖壓模具設(shè)計(jì)?用???， 工業(yè)出版社。 [7]王?龍 編，“冷沖壓工
藝與模具設(shè)計(jì)?，清華大學(xué)出版社。 [8]李奇涵 編，“沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)?，?學(xué)出版社。 [9]盧
險(xiǎn)峰 編，“沖壓工藝模具學(xué)?， 工業(yè)出版社。 [10]宋滿倉 編，“沖壓模具設(shè)計(jì)?，電子工業(yè)出版社。
[11]田嘉生 編，“沖模設(shè)計(jì)? ?，航空工業(yè)出版社。 [12]王芳 編，“冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)?，
工業(yè)出版社。 [13]模具 用fi術(shù)叢書編委會(huì)，“沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用 例?， 工業(yè)出版社。 [14]劉建超，張
寶忠 編，“沖壓模具設(shè)計(jì)與 ?， 教育出版社。 [15]第四 工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) 所編，“冷壓沖模
結(jié)構(gòu) ??， 工業(yè)出版社。 [16] · 工業(yè)教育協(xié)會(huì)，“冷沖模設(shè)計(jì) ?， 工業(yè)出版社。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
5．fl畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
2015.12.15 選題審題截 2015.12.16-2016.1.10 成任務(wù)書、開題 2016.2.25-2.16.3.9 畢業(yè)
習(xí) ， 成開題報(bào)告、 英文 ?、論文大綱 2016.3.19-2016.4.25 ¨?論文草稿，4月 旬 期
查 2016.4.26-2016.5.6 ¨?論文?稿 2016.5.6-2016.5.13 準(zhǔn)備答辯 2016.5.13-2016.5.26
答辯，成績 ?， 改 成? 稿
所在專業(yè)審查 ：
負(fù)責(zé)人： 2015 年 12 月 23 日