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1、目录第1章 概论1.1 课题背景及意义1.1.1 课题的来源1.1.1 课题的意义1.2 国内汽车覆盖件模具的现状及发展1.2.1 汽车覆盖件简介1.2.2 模具CAD三维参数设计第2章 产品结构分析及工艺方案的确定2.1 产品的结构分析2.2 工艺分析2.2.1 工艺方案的确定2.2.2 工序流程图（DL图）的设计2.3 拉延件的设计2.3.1 拉延件的冲压方向2.3.2 工艺补充部分的设计2.3.3 压料面的设计2.3.4 拉延筋的设计第3章 工艺计算及主要参数的确定3.1 毛坯确定3.1.1 毛坯的尺寸3.1.2 毛坯的材质3.1.3 材料利用率3.2拉延力的计算3.2.1 拉延凸模压力
2、的计算3.2.2 拉深压边力的计算3.3压边圈压力的计算3.4卸料力的计算3.5凸、凹模间隙的确定3.6拉延模具的行程计算3.6.1 拉延工作行程3.6.2压边圈行程3.6.3顶杆行程3.6.4导板行程3.7压力机的确定3.8模具闭合高度的确定第4章 拉延模结构设计4.1拉延模介绍 4.1.1拉延模类型4.1.2拉延模压边形式4.1.3拉延模材料4.1.4拉延模铸件结构4.2拉延模的导向方式4.2.1凸模与压边圈4.2.3导板4.2.2压边圈与凹模4.3下模结构设计4.3.1凸模结构4.3.2下模座及组件4.4上模结构设计4.5压边圈设计4.5.1压边圈强度4.5.2压边圈尺寸4.6排气孔的设
3、计4.7 其他组件的设计4.8拉延模总装配设计4.8.1总装配图4.8.2爆炸图第5章 拉延件质量分析5.1制件的质量分析5.2基于Autoform的模拟仿真 第6章基于UG的模具参数化建模6.1 分模设计6.2 其他组件的详细设计6.3 模具的工作原理致谢参考文献 第1章 概论1.1课题背景及意义1.1.1课题背景此次设计产品依托于所在烟台泰利汽车模具制造有限公司A130项目，产品名称：左/右侧围内板后侧延伸板；产品编号：5401657/58-0EU。该产品为某轿车专用零部件，本课题主要对产品工艺流程中第一道工序（OP10）拉延模进行设计分析。课题制件图如下： （拉延件图）1.1.2 课题的
4、意义本次课题的意义在于：通过设计参与模具设计、制造、生产的整个流程，更深地了解汽车覆盖件模具；专业知识与实践的结合应用；了解熟悉公司的设计规范；加强员工之间的合作意识；熟悉对三维相关软件的应用；发现设计中常出现的问题，进一步学习专业知识，解决问题。1.2 汽车覆盖件模具的发展1.2.1汽车覆盖件简介汽车覆盖件多是尺寸大、形状复杂的三维曲面，不能用简单的数学解析来表达，利用薄金属板料制成的异形体表面和内部零件，如驾驶室的顶盖、车门内板、前围、后围、侧围等，覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状，它既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件，因此其不仅外观质量要求高，以满足汽车造型
5、的要求，而且要求配合精度高、形状和尺寸的一致性及互换性要求高，以保证焊接和装配质量，所以汽车覆盖件冲压成型技术在冲压领域占重要的地位，其所用的冲压设备、模具和原材料与一般的都有所不同。按功能和部位分类，可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。其结构特点有：总体尺寸大；相对厚度小；形状复杂；轮廓内部带有局部形状。其特殊要求主要在：表面质量、尺寸形状、刚性、工艺性等方面。 （图）1.2.2 汽车覆盖件模具的发展汽车覆盖件模具市场需求旺盛，因此许多企业加大了技术改造力度，一些新建企业也快速发展，使汽车覆盖件模具的生产能力大为提高,在汽车产量和车型近年来快速发展的同时,要求模具企业积极采用新技
6、术，努力改善企业管理来提高自身的综合素质和核心竞争力，向技术要效率，向管理要效益。国内的汽车模具企业在规模、计算机应用、数控加工机床、调试设备等主要硬件上与国际水平差距正在快速缩小，像一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、天津汽车模具有限公司等都具有先进的设备水平和高质量的模具设计能力。汽车覆盖件模具生产技术发展主要表现在以下几个方面:（1）较高的的装备水平，先进的生产设备如三轴至五轴的高速加工机床、大型龙门式加工中心和数控铣机床、多轴数控激光切割机等。（2）设计和加工技术的提高:三维CAD软件的功能与模具开发功能相集成，如UG、Catia提供了产品设计、工艺设计、成型性分析、结构设计、
7、模拟仿真、数控加工的一体化解决方案，提高了模具设计的效率和质量要求。常用的CAE软如DYNAFORM、AUTOFORM等除了成型分析，还能能参与冲压工艺的全过程，在分析内容的广泛性、实用性、精确性方面都有显着的提高,逐步实现CAD/CAE/CAPP/CAM一体化。（3）模具水平的提高：在DL图设计冲压工艺分析方面的技术提高，标准化结构、标准件、曲型性结构的运用及其在此基础上的灵活处理，已使模具结构复合程度高、结构布局合理、使用可靠得到满足。 第2章 产品的结构分析及工艺方案的确定2.1 产品的结构分析产品零件的的三维图如下：（产品零件图）该制件的结构特点是：平面法兰、斜壁、轮廓形状不规则、底部
8、有局部形状，制件边缘有孔，底部平面上有孔结构，又因为该件为左右为对称件，产品尺寸为，根据其结构、尺寸大小可将其设计为一模两件的拼合方式，最后用切断分离。根据用户要求，制件料厚t=0.7mm，材料为ST16。2.2工艺分析2.2.1 工艺方案的确定汽车覆盖件的形状复杂，尺寸大，因此不能在一道工序中直接获得，需要再多道工序才能完成。基本的冲压工序有落料、拉深、校形、修边、翻边、冲孔等。为保证冲压件的质量及各种要求，必须选择合理的冲压工艺，在进行拉延工艺设计时，应该遵循的设计原则有：一次拉深成形；工艺孔和工艺切口的设置；拉深件局部形状的修改；拉深工序中冲孔；有利于后序加工等。根据制件的结构，利于成形
9、且保证制件质量，该制件的工艺方案为：拉延修边侧修边、冲孔冲孔整形。工序间的定位，为保证加工精度和操作的安全及方便，在设计模具时应把每一序中制件的位置确定，拉延件在修边工序的定位一般采用形状定位、压料面形状定位、工艺孔定位等，其他工序的定位基本都采用工序件外形或其本身的孔来定位。2.2.2工序流程图（DL图）的设计DL图即模具设计时的工艺流程图，可以明确表示出工序划分及加工内容、冲压送料方向、工艺补充、修边线翻边线、修边位置废料刀布置、产品等。DL图设计可以系统地全方位地指导模具设计、制造、调试整个生产管过程，克服了模具单工序加工造成各工序之间不衔接统一、模具质量下降，制造周期长的缺陷。该制件的
10、工艺流程共5序：拉延修边侧修边、冲孔冲孔整形，下图为利用UG软件设计的三维DL图。第一道工序 第二道工序第三道工序第四道工序第五道工序2.3拉延件的设计为了保证覆盖件在冲压成形中可以顺利地成形，首先要根据零件图来设计出拉延件图，然后根据拉延件图展开来算毛坯的尺寸和各部位尺寸，制定冲压工艺和模具设计方案。2.3.1拉延件的冲压方向合理的拉深方向应满足，保证将拉深件的全部空间形状一次拉伸出来，不应该有凸模接触不到的“死区”；尽量使拉深深度差减小，以减小材料流动和变形的不均匀性；保证凸模和毛坯有良好的接触状态；防止表面缺陷。根据产品的结构、数模中心线、机床冲压中心，选择的冲压方向如下图：2.3.2工
11、艺补充部分的设计为拉伸出合格的制件，在冲压件的基础上添加的那部分材料，有两类：一类是零件内部的工艺补充，这部分工艺补充不增加材料消耗，在后序冲孔后仍可以适当使用；另一类是在零件沿轮廓边缘展开的基础上添加上去的，包括拉深件的部分和压料面两部分，增加了材料的消耗。工艺补充的设计原则：1）内孔封闭补充原则。2）简化拉伸件结构形状原则。3）对后工序有利原则。根据制件的结构和工序设计要求，对此制件上内部孔结构进行补充材料，边缘部分沿边缘线向外延伸，形成一个大R角，有利于拉延凸模的制造，保证制件的刚度强度要求，再将凸缘向轮廓线外侧延伸，构成曲面和平面复合的压料面，同时工艺补充外形可以作为第二序修边的定位方
12、式，工艺补充如下图：2.3.3压料面的设计压料面是指凹模圆角意外的部分，它是工艺补充的一个重要的组成部分，对汽车覆盖件的成形起着重要作用。有的拉深件的压料面全部为工艺补充部分，有的压料面则由零件的法兰部分和工艺补充部分组成。拉深开始前，压边圈将毛坯压紧在凹模压料面上；拉伸开始后，凸模的成形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，通过压料面的改变，来改变拉伸件的深度、毛坯流动阻力的分布等。压料面的设计原则：1）压料面尽量简单些。2）压料面任意断面的曲线长度要小于拉深件内部相应断面的曲线长度。3）压料面应使成形深度小且各部分深度接近一致。4）压料面应使毛坯在拉深成形和修边工序中
13、都有可靠的定位，并考虑送料和取件的方便。该产品利用工艺补充形成的法兰面作为压料面，如下图： 2.3.4拉延筋的设计 拉延筋在覆盖件成形中占重要地位，毛坯在拉深成形中，需要一定大小且沿周边适当分布的作用力，作用力来自于冲压设备的作用力和压料面的作用力，需要在压料面上设置能产生很大阻力的拉伸近来满足毛坯塑性变形和塑性流动的要求，同时在大范围内控制毛坯的变形大小和变形分布。拉延筋作用：增大进料阻力，使毛坯产生较大的塑性变形，提高冲压件的刚度；调节进料阻力的分布和大小，控制压料面上各个部位材料向凹模内流动的速度和进料量；降低对压料面的要求，减少对压边力的要求。拉延筋的类型和结构形式如下表所示：种类用途
14、特点圆形筋单筋法兰流入量大时的拉深修模容易，便于调节拉深筋阻力重筋法兰流入量很大时的深拉深加大筋槽圆角半径R,随着R的增加附加拉力减小，用双筋来弥补。矩形筋法兰流入量少时的拉深或胀形与园筋相比提供更强的附加拉力拉深槛法兰流入少时的拉深或着胀形材料利用率高，同样的R和H下，比方筋的附加拉力小。三角形筋胀形抑制筋的磨损，材料完全没有流入 第3章 工艺计算及主要参数的确定3.1毛坯的确定3.1.1毛坯尺寸的确定一般拉延件的坯料尺寸A1+A2=a1+a2+50在ug软件中，测得拉延制件的截面长度为721.2374mm，所以根据上述公式确定其理论值为毛坯长L=772mm，W=450mm。利用Autoform软件模拟，设置以上大小的毛坯尺寸，模拟结果出现下图所示，制件表面出现轻微的起皱，毛坯边缘流入拉延筋，毛坯尺寸偏小，压料面上的摩擦力减小，出现失稳起皱现象。 所以，在Autoform模拟过程中，适当加大毛坯的尺寸和摩擦系数，设置参数如下： 最终坯料线在拉延开始和结束后的变化如下图所示：确定材料的尺寸为：900mm470mm，厚度t=0.7，材质：ST16。3.1.2毛
