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1、济南大学毕业设计毕业设计题 目 汽车覆盖件前纵梁冲压工艺 及模具设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机升0902 学 生 庄茂团 学 号 20090404086 指导教师 葛荣雨 二一一年六月十日- 1 -济南大学毕业设计前言本课题主要研究汽车覆盖件前纵梁冲压工艺及模具设计，课题来源于韩国现代汽车集团子公司威亚汽车模具（山东）有限公司。课题要求通过对零件结构的分析、制定出合理的冲压工艺方案，通过分析比较几种可能的方案，选择合理的方案设计出相应的模具，并进行相关的工艺设计计算，使之具有实用性、经济性和自动化方面的要求。 课题内容主要包括：冲压工艺规程的制定，装配图和零件
2、图的绘制，以及确定合理的冲压工艺。1 概论1.1 课题内容、来源及意义本课题是关于汽车覆盖件前纵梁的冲压工艺及模具设计（工件图如图1.1），课题来自于威亚汽车模具（山东）有限公司。所用材料为SPRC440，厚度为1.6mm。课题要求通过对零件结构的分析、制定出合理的冲压工艺方案，通过分析比较几种可能的方案，选择合理的方案设计出相应的模具，并进行相关的工艺设计计算，使之具有实用性、经济性和自动化方面的要求。此次汽车覆盖件前纵梁冲压工艺及模具设计有助我们进一步学习和研究这方面的技术，使我们了解现代化工业的发展理念，用技术、经济统一的观点来分析解决实际问题的能力，培养我们创新精神和实践能力，更重要的
3、是通过对该零件的成形模设计，综合的运用在大学和公司所学的知识和方法，培养善于运用工程图纸、实验研究、计算机技能、以及书面和口头表达工程技术的能力同时也训练我们查阅应用中外科技文献，检验我们的工程素质，提高我们的综合能力，为踏入工作岗位打下一定的基础。图1.1 现代汽车覆盖件 前纵梁1.2 国内外模具技术现状随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Eng
4、ineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。我国已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车模具有限公司，已设计制造了富康轿车部分内覆盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外覆盖件模具。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法，手段上面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但
5、在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。如南京长江机器制造厂的电机铁芯自动叠铆硬质合金多工位级进模具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组，转子铁芯扭斜，安全保护等功能，凹模采用拼块式，零备件可互换。常州宝马集团公司的步进电机定转子带双回叠片硬质合金级进模。具有转子冲片落料、旋转72再叠片，定子冲片落料、回转90再叠片、(以消除料厚误差)等功能。这两项模具精度达2m， 步距精度2-3m，双回转精度1，寿命达到1亿次以上，制造周
6、期5-6个月，而价格仅为同类进口模具的1/2-1/3，已达到国际先进水平，完全可以替代进口。其他如48、54、68条腿集成电路框架多工位级进模、电子枪硬质合金多工进级进模、别克轿车安全带座式工位级进模、空调器散热片多工位级进模，均达到国外同类产品水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。在一般冲模方面，浙江慈溪鸿达电面模具制造中心的铁芯片复合冲模 ，实现系列化、 标准化、专业化生产，质量稳定，模具费用较一般低30%-50%，交货周期7-20天，并备有现货供应。在适应市场经济方面迈出了可喜的一步。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和
7、开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。总之，模具加工技术明显的发展方向如下： 高速铣削技术的进一步发展及其推广应用；电火花加工技术的不断发展；快速原型制造和快速制模（RPM/RMT）技术将得到更快更好的发展
8、；超精加工、微细加工和复合加工；先进表面处理技术将进一步受到重视；模具研磨抛光将向复合化、自动化、 智能化方向发展；模具自动加工系统的研制和发展；模具CAM/DNC技术及软件的发展和推广应用；切削加工刀具的正确选用。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.3 现代模具工业发展趋势 随着汽车工业的迅速发展，新车型更新换代的速度不但加快，传统的覆盖件模具设计制造方法
9、已不能适应产品开发的要求。汽车覆盖件模具作为汽车车身生产的重要工艺装备，直接制约着汽车产品的质量和新车型的开发。覆盖件模具因其设计制造难度大、周期长而常常成为制约汽车生产的主要因素。通用的二维CAD系统无法满足模具设计的一些特殊要求。为了提高模具设计的技术水平、缩短模具设计周期，应用针对汽车覆盖件模具结构设计的CAD系统进行设计是十分必要的。1.4 汽车覆盖件简介 汽车覆盖件（以下简称覆盖件）是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。轿车的车前板和车身、载重车的车前板和驾驶室等都是由覆盖件和一般冲压件构成的。覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部
10、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。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。1.4.1覆盖件的分类按功能和部位分类，可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求，内部覆盖件的形状往往更复杂。按工艺特征分类如下：（1）对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、深度均匀形状比较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。（2）不对称的覆盖件。诸如车门的内、外板，翼子板，侧围板等。这类覆盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种。（3）可
11、以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件，也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。 （4）具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板，其凸缘面可直接选作压料面。 （5）压弯成型的覆盖件。以上各类覆盖件的工艺方案各有不同，模具设计结构亦有很大差别。1.4.2 覆盖件的特点和要求同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来，作为一各特殊的类别加以研究和分析。 覆盖件的特点决定了它的特殊要求：（1）表面质量覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起
12、光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。（2）尺寸形状覆盖件的形状多为空间立体曲面，其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述。主模型是覆盖件的主要制造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状，其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等，都应和主模型一致，图面上无法标注的尺寸要依赖主模型量取，从这个意义上看，
13、主模型是覆盖件图必要的补充。（3）刚性覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受至振动后会产生空洞声，用这样零件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏，因此覆盖件的刚性要求不可忽视。检查覆盖件刚性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位声音的异同，另一是用手按看其是否发生松驰和鼓动现象。（4）工艺性覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都采用一次成型法，为了创造一个良好的拉延条件，通常将翻边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。工艺补充是拉延件不可缺少的组成部分，它既是实现拉延的
14、条件，又是增加变形程度获得刚性零件 的必要补充。工艺补充的多少取决于覆盖件的形状和尺寸，也和材料的的性能有关，形状复杂的深拉延件，要使用08ZF钢板。工艺补充的多余料需要在以后工序中去除。拉延工序以后的工艺性，仅仅是确定工序次数和安排工序顺序的问题。工艺性好可以减少工序次数，进行必要的工序合并。审查后续工序的工艺性要注意定位基准的一致性或定位基准的转换，前道工序为后续工序创造必要的条件，后道工序要注意和前道工序衔接好。1.5 课题的重点和难点重点：冲压工艺规程的制定，装配图和零件图的绘制，以及确定合理的冲压工艺，尽量使工件在各个工序之间不翻转或少翻转。难点：此冲压件属汽车覆盖件，其具有空间自由
15、曲面的特点，曲面形状复杂，确定其落料展开图和确定冲压中心和冲压方向为其首要难点；其次，工艺补充部分的设计和拉延筋的布置及形状；再者，在拉延工序中的工件缺陷的防止，如拉裂和起皱的防止，以及防止缺陷的方法。2冲压工艺方案2.1 零件的工艺性分析2.1.1 零件结构分析产品零件为前纵梁冲压件。材料SPRC440冷轧钢板，厚度1.6mm，大批量生产。具体尺寸见产品零件图，工件图见图1.1。从拉延件的零件图可以看出，地板加强板基本上属于是一种矩形拉延件。该零件选用SPRC440冷轧钢板进行拉延是合宜的，因为SPRC440冷轧钢板具有很好强度，可以满足加强作用。由覆盖件拉延特点知，为了避免拉延缺陷（褶皱），应给毛坯设计工艺补充面。该零件的基本特点是工件尺寸较大（长866mm、宽432mm）、尺寸精度一般、材料强度较高。零件外形呈左右对称结构，有凹凸和其他形状突变，系典型的板料冲压件，可拉延成型。从零件的形状对其分析，虽然此
