ZL50裝載機總體及工作裝置設計
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重慶理工大學畢業(yè)論文 文獻綜述
轎車A級面覆蓋件成形技術發(fā)展
林洋
( 重慶理工大學 機械工程學院 ，重慶 40054 )
摘要:通過對某轎車車身覆蓋件的引擎蓋外板拉深模具型面的設計,介紹了復雜型面拉深件拉深模具型面的設計流程,研究了復雜型面拉深件拉深模具型面的造型設計方法和原則。利用板料成形分析有限元軟件Dynaform對引擎蓋外板的拉深成形過程進行仿真模擬,探討了仿真過程中出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷(如破裂、起皺、變形不足等)的原因,并針對這些現(xiàn)象對拉深模具型面進行優(yōu)化設計改進。并根據(jù)仿真模擬結果,制造加工了合格的拉深件模具。對于復雜型面拉深件的拉深模具的設計和制造具有一定的指導意義。
關鍵詞：車身覆蓋件;沖壓成形；模具；優(yōu)化設計；有限元分析
Abstract: The designing process of drawing die for complex surface drawing part in designing the drawing model of the automotive hood outer panel surface and the design method and principle were studied. The stamping process using the sheet metal forming analysis software Dynaform was simulated. The reason causing quality defect in simulation, such as cracking and wrinkle etc., was investigated. Based on these reasons, the design of drawing die surface for automobile hood outer panel was optimized. According to the simulated results, the qualified drawing die was made, which had a instructing meaning for the
design and manufacture of drawing die for complex surface drawing part.
前言
隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。而汽車引擎蓋設計是汽車設計中的重要環(huán)節(jié)之一。它是屬于汽車覆蓋件上的一部分，汽車覆蓋件，是指構成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動機和底盤的異形體表面和內(nèi)部的汽車零件。汽車覆蓋件既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。在對汽車性能要求越來越高的今天，對于汽車而言，任何一個零件的設計都將影響到汽車的性能。
本設計基于某轎車引擎蓋外板，利用了計算機Dynaform，UG等軟件的模擬計算及建模，深入探討了轎車引擎蓋模具設計以及成型模擬分析等問題，從而使乘用車的流暢性與動力性進一步提高。
一、 汽車工業(yè)發(fā)展趨勢與汽車零件成形
汽車覆蓋件的成形工藝和模具制造技術是先進制造技術的重要組成部分，“汽車工業(yè)作為資金和技術密集的支柱產(chǎn)業(yè)之一,充分將信息技術和傳統(tǒng)制造技術相結合,展現(xiàn)了現(xiàn)代設計、先進制造工藝和設備、制造業(yè)自動化、系統(tǒng)管理、綜合集成等現(xiàn)代化先進制造技術。政府在2005年開始圍繞節(jié)能、安全與環(huán)保三大戰(zhàn)略,鼓勵在汽車工業(yè)中的各種新車型及零部件制造中采用先進制造技術,對新能源、新材料、新工藝技術進行開發(fā),并將這作為現(xiàn)代汽車生產(chǎn)企業(yè)的技術發(fā)展方向和重點。在車身零部件中,絕大部分都需要采用沖壓工藝獲得,因此,在汽車車身開發(fā)中,汽車零部件的成形技術,尤其是覆蓋件的成形工藝技術和模具制造技術占據(jù)至關重要的地位”。從上述的文獻中，不難發(fā)現(xiàn)汽車工業(yè)已經(jīng)成為世界發(fā)達國家一大支柱，而我國引進國外先進的技術勢在必行，世界經(jīng)濟一體化給我國帶來了機遇和挑戰(zhàn)，我國汽車工業(yè)迅速興起，從數(shù)量上已成為了汽車大國。世界各國汽車公司都爭先恐后地涌入我國，由原先向中國出口汽車，轉(zhuǎn)為在中國國內(nèi)合作生產(chǎn)汽車，并帶來了大量先進技術。其中汽車各個覆蓋件的模具設計就成為一個典型例子。
二、覆蓋件的特點和要求
同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復雜、結構尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點。覆蓋件的工藝設計、沖模結構設計和沖模制造工藝都具有特殊性。因此，在實踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來，作為一各特殊的類別加以研究和分析。覆蓋件的特點決定了它的特殊要求。
2.1 表面質(zhì)量
覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對稱和過渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應吻合流暢，不允許參差不齊。總之覆蓋件不僅要滿足結構上的功能要求，更要滿足表面裝飾的美觀要求。
2.2 尺寸形狀
覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，其形狀很難在覆蓋件圖上完整準確地表達出來，因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型來描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據(jù)，覆蓋件圖上標注出來的尺寸形狀，其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸、形狀過渡尺寸等，都應和主模型一致，圖面上無法標注的尺寸要依賴主模型量取，從這個意義上看，主模型是覆蓋件圖必要的補充。
2.3 剛性
覆蓋件拉延成型時，由于其塑性變形的不均勻性，往往會使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受至振動后會產(chǎn)生空洞聲，用這樣零件裝車，汽車在高速行駛時就會發(fā)生振動，造成覆蓋件早期破壞，因此覆蓋件的剛性要求不可忽視。檢查覆蓋件剛性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位聲音的異同，另一是用手按看其是否發(fā)生松弛和鼓動現(xiàn)象。
2.4 工藝性
覆蓋件的結構形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關鍵是拉延工藝性。覆蓋件一般都采用一次成型法，為了創(chuàng)造一個良好的拉延條件，通常將翻邊展開，窗口補滿，再加添上工藝補充部分，構成一個拉延件。
三、傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代工藝CAE的應用
首先來說，現(xiàn)代工業(yè)的進步，完全得力于計算機技術的突飛猛進，因此由20世紀進入21世紀，引導人類科技再次進步的必然是與計算機結合的科技。而計算機軟件的應用與發(fā)展也得力于計算機科技的進步，將計算機、計算機軟件用于產(chǎn)品的開發(fā)、設計、分析與制造，已成為近代工業(yè)提升競爭力的主要方法。
“傳統(tǒng)的工業(yè)皆依據(jù)個人的經(jīng)驗累積而成，同時以經(jīng)驗做出初步的設計，再由此初步的設計去做出原始模型，再做出成品。成品完成以后，使進行試驗以確保產(chǎn)品的可靠性”，而此種方法基本上稱為試湊法，此種方法費時且成本相當?shù)母?。“若使用CAE，則在設計圖完成后即連接CAE，做各式各樣的分析，并且導入最優(yōu)化成品，即可在短時間內(nèi)完成成品”，“機構動力的傳動可以借著機構系統(tǒng)仿真軟件來虛擬各組件之間的有可能產(chǎn)生的摩擦力或接觸力”。有上述文件可以看見，隨著高性能計算機系統(tǒng)的發(fā)展，CAE軟件將成為工程師實現(xiàn)其工程創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的得力助手和有效工具。人們使用CAE軟件，對其創(chuàng)新的設計方案快速實施性能與可靠性分析，并進行虛擬運行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設計缺陷，在實現(xiàn)創(chuàng)新的同時，提高設計質(zhì)量，降低研究開發(fā)成本，縮短研究開發(fā)周期?？梢灶A測在未來的發(fā)展中，CAE軟件的發(fā)展和應用就像當年CAD軟件的使用一樣得到普及。因此，對于機械工程類的學生掌握一門CAE軟件技術已成為了時代的需要。
汽車引擎蓋的設計及分析對汽車設計具有極重要的意義，通過本文的研究和探索，結合研究中的不足之處，可以總結出以后研究的具體內(nèi)容: 1、繼續(xù)學習深化汽車覆蓋件的相關知識，掌握現(xiàn)代分析方法。 2、對引擎蓋外拉板優(yōu)化設計，模擬裝配并通過CAE分析軟件分析以獲得更好的模具。
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