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重 慶 理 工 大 學(xué) 文 獻(xiàn) 翻 譯 二級(jí)學(xué)院 重慶理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 班 級(jí) 109040205 學(xué)生姓名 林洋 學(xué) 號(hào) 10904020511 譯 文 要 求 1 譯文內(nèi)容必須與課題 或?qū)I(yè) 內(nèi)容相關(guān) 并需注明詳細(xì)出處 2 外文翻譯譯文不少于 2000 字 外文參考資料閱讀量至少 3 篇 相當(dāng)于 10 萬外文字符以上 3 譯文原文 或復(fù)印件 應(yīng)附在譯文后備查 譯 文 評(píng) 閱 導(dǎo)師評(píng)語 應(yīng)根據(jù)學(xué)校 譯文要求 對(duì)學(xué)生外文翻譯的準(zhǔn)確性 翻譯數(shù)量以及譯文的文字表述情況等作具體的評(píng)價(jià) 指導(dǎo)教師 年 月 日 1 機(jī)械設(shè)計(jì)是一門通過設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用 技術(shù)科學(xué) 它涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域 主要研究產(chǎn)品的尺寸 形狀和詳細(xì)結(jié) 構(gòu)的基本構(gòu)思 還要研究產(chǎn)品在制造 銷售和使用等方面的問題 進(jìn)行各種機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員通常被稱為設(shè)計(jì)人員或者機(jī)械設(shè)計(jì)工程師 機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作 設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性 還必須 在機(jī)械制圖 運(yùn)動(dòng)學(xué) 工程材料 材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚 的基礎(chǔ)知識(shí) 如前所訴 機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品 發(fā)明 發(fā) 現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類帶來好處 只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才 能產(chǎn)生效益 因而 應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前 必須先確定 人們是否需要這種產(chǎn)品 應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是機(jī)械設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì) 系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個(gè)良機(jī) 掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一 些數(shù)據(jù)和公式更為重要 僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出 所需的全部決定的 另一方面 應(yīng)該認(rèn)真精確的進(jìn)行所有運(yùn)算 例如 即使將 一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò) 也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的 一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該勇于提出新的想法 而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn) 當(dāng)新的方法不適用時(shí) 就使用原來的方法 因此 設(shè)計(jì)人員必須要有耐心 因 為 所花費(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來成功 一個(gè)全新的設(shè)計(jì) 要求屏棄許多 陳舊的 為人們所熟知的方法 由于許多人墨守成規(guī) 這樣做并不是一件容易 的事 一位機(jī)械設(shè)計(jì)師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法 在此過程中應(yīng) 該認(rèn)真選擇原有的 經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理 將其與未經(jīng)過驗(yàn)證的新觀念結(jié)合起 來 2 Goldschmidt 的工作是建立在建筑的方面 包含了深刻的見解 她指出設(shè) 計(jì)師總是使用通過畫草圖使意象生成的新形式的組合 同時(shí) 她補(bǔ)充說 至關(guān) 重要的是設(shè)計(jì)師們也必須在相反的過程 即在他們的腦海里用他們素描生成圖 像的形式 她斷言 通過互動(dòng)意象素描是一種合理的推理模式 通過系統(tǒng)概念和 音形參數(shù)之間的交流 很明顯 從藝術(shù)領(lǐng)域到工程領(lǐng)域 幾乎所有的設(shè)計(jì)師都需要可視化的設(shè) 計(jì)方式 然而 區(qū)分視覺設(shè)計(jì)的表述方法很重要 哪些是以交流為目的的通信 與客戶 同事或利害關(guān)系人 哪些是用于評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的質(zhì)量 以上兩者都不是由 視覺設(shè)計(jì)的意義 相對(duì)其描述 它應(yīng)該是促使新思想的產(chǎn)生 推理以及便于找 出引發(fā)它們的創(chuàng)作的設(shè)計(jì)形式 草圖設(shè)計(jì)在解決創(chuàng)造性 探索性 無期限待解決問題上 通過側(cè)面的轉(zhuǎn) 換發(fā)揮了重要的作用 正如加納記錄的 通過設(shè)計(jì)和以草圖的形式構(gòu)建的繪畫 的表示方法 因?yàn)槠湓谝环矫婵梢哉碛行蛞子诶斫?而另一方面他們又對(duì)解釋 的含糊不清 關(guān)鍵是這種方法非常缺乏明確性 很明顯 有很多的研究 對(duì)現(xiàn)有 的概念草圖 目的是以電腦為依托 通過媒體實(shí)現(xiàn)目的和潛力 然而 關(guān)于直接 用于汽車概念草圖的研究很少 是否有足夠的能力支持生產(chǎn)和他們計(jì)算機(jī)的使用 在工業(yè)領(lǐng)域和 CAD 有關(guān)的 在一個(gè)越來越大的壓力下 減少訂貨至交貨的時(shí)間仍 然是一個(gè)待研究的領(lǐng)域 3 新材料如雙相鋼或鋁復(fù)雜的幾何形狀的工業(yè)零件增加獲得無缺陷部分的沖 壓的困難 一個(gè)更好的解決之道是調(diào)節(jié)壓邊壓力 我們的工作是根據(jù) H ussermann 和 Haller 原來的想法 我們的目標(biāo)是控制運(yùn)動(dòng)下的壓邊的空白 有了可變形的柔性壓邊 有可能創(chuàng)造一些獨(dú)立的區(qū)域 在每個(gè)區(qū)域中 一個(gè)壓 邊力可以施加在片材上 因此 一個(gè)強(qiáng)大的力可容納空白區(qū) 和一個(gè)較小的空 白區(qū) 可以讓這個(gè)力在另一個(gè)區(qū)域中移動(dòng) 關(guān)于前門板壓邊力的優(yōu)化一些方法 以及一些解決結(jié)果 通常使用數(shù)值模擬進(jìn)行 ABAQUS 明確 有限的參數(shù)元模型 網(wǎng)格密度 沖擊速度 用最少的仿真時(shí)間達(dá)到良好的預(yù)測(cè) 定義目標(biāo)函數(shù) 以盡量減少?zèng)_頭的工作 3 個(gè)不等式約束函數(shù)的定義是為了避免頸縮起皺 為 了避免縮頸 坯料的主要應(yīng)力是有限的值 這是確定通過使用修改過的最大的 力標(biāo)準(zhǔn) MMFC Labergere 提出 為了避免起皺 要在下壓邊 角之間的壓邊 的空白的表面和一個(gè)元件被限制在由用戶設(shè)定的值 然而 它是由 Batoz 提出 在工件的有用部分 主要的應(yīng)力被限制到一個(gè)值 最佳的本地化 我們使用了 響應(yīng)面法彌漫性近似計(jì)算 再加上一個(gè)適應(yīng)性的策略 以更新的研究空間 4 本文從一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹 關(guān)于金屬板材成形數(shù)值模擬的必要性和復(fù)雜的 汽車覆蓋件成形 有限元分析 FEA 這是一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真工具 用于分 析復(fù)雜的三維金屬板材成形問題 以及它們的動(dòng)態(tài)顯式有限元方法的原理及特 點(diǎn) 本文介紹和討論了現(xiàn)有的各種商業(yè)有限元方法代碼用于金屬板材成形數(shù)值 模擬在世界 國(guó)內(nèi)和國(guó)際地位的汽車覆蓋件仿真 前門外板的一個(gè)一定的新車 被視為作為一個(gè)例子 動(dòng)態(tài)顯式有限元代碼 Dynaform 軟件用于在前門的外 板形成過程的仿真 如破裂過程中的缺陷進(jìn)行了預(yù)測(cè) 改進(jìn)方法可以幫助解決 仿真結(jié)果 金屬板材成形模擬的前景概述 附錄 1 The machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science It involves the project technology each domain mainly studies the product the size the shape and the detailed structure basic idea but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture sale and use question Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer The machine design is a creative work Project engineer not only must have the creativity in the work but also must in aspect and so on mechanical drawing kinematics engineering material materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge If front sues the machine design goal is the production can meet the human need the product The invention the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity only has when they are applied can produce on the product the benefit Thus should realize to carries on before the design in a specific product must first determine whether the people do need this kind of product Must regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity Grasps the project elementary knowledge to have to memorize some data and the formula is more important than The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs On the other hand should be earnest precisely carries on all operations For example even if places wrong a decimal point position also can cause the correct design to turn wrongly A good design personnel should dare to propose the new idea moreover is willing to undertake the certain risk when the new method is not suitable use original method Therefore designs the personnel to have to have to have the patience because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully A brand new design the request screen abandons absolutely many knows very well the method for the people Because many person of conservativeness does this certainly is not an easy matter A mechanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method should earnestly choose originally the process confirmation principle of design in this process with has not unified it after the confirmation new idea 2 The work of Goldschmidt in this area also based on architecture is telling and contains powerful insights She deduces that designers invariably use imagery to generate new form combinations that they represent through sketching Crucially she adds that they also work in the opposite way they sketch to generate images of forms in their minds She asserts that interactive imagery through sketching is a rational mode of reasoning characterized by systematic exchanges between conceptual and figural arguments It is clear that the need for visualization is recognized by almost all designers in diverse fields from the arts to engineering However it is important to distinguish between that visual representation which is for the purposes of communication with clients colleagues or other interested parties and that which is used for evaluation that is to assess the quality of the design Neither of these is what is meant by visual thinking Rather it is the generation of new ideas the reasoning that gives rise to them and facilitates the creation of form in designs as opposed to their presentation Sketches play an important role in the creative explorative open ended phase of problem solving facilitated by lateral transformations As Garner notes Pictorial representations constructed during designing and taking the form of sketches are important to designing because they impose both order and tangibility on the one hand while on the other hand their ambiguity stimulates re interpretation The very lack of clarity may be important It is apparent that there is a wealth of existing research concerning the concept sketch the purpose it has the media through which it is achieved and its potential for being supported by computers There is however very little research directly pertaining to the automotive concept sketch and whether it is possible to support the production and use of them using computers In an industry heavily committed to CAD and where there is an increasing pressure to reduce lead times it is an area full of research opportunity 3 New materials such as dual phase steel or aluminum and complex geometries of industrial parts increase the difficulties to obtain a defect free part by stamping One way of solution is a better regulation of the blank holder pressures Our work is based on an original idea of Siegert H ussermann and Haller 1 2 3 The goal is to control the movement of the blank under the blank holder Thanks to a deformable flexible blank holder it is possible to create some independent zones In each zone a blank holder force can be applied on the sheet so that a strong force can hold the blank in a zone and a smaller one can let it move in another zone The methodology is presented as well as some results dealing with the optimization of the blank holder force considering the drawing of a front door panel Numisheet 99 benchmark test The numerical simulations are performed using ABAQUS Explicit The parameters of the finite element model mesh density speed of punch are set to achieve a good prediction with a minimum simulation time The objective function is defined to minimize the work of the punch Three inequality constraints functions were defined to avoid necking and wrinkling To avoid necking the major stress of the blank is limited to a value which is determined by using the modified maximum force criterion MMFC 4 To avoid wrinkling under the blank holder the angle between the blank holder surface and an element of the blank is limited to a value set by the user as proposed by Gelin and Labergere 5 However in the useful part of the workpiece the major stress is limited to a value which was proposed by Brunet Batoz and Bouabdallah 6 For the localization of the optimum we use a response surface method computed with a diffuse approximation and coupled with an adaptative strategy to update the research space 4 The paper starts with a brief overview to the necessity of sheet metal forming simulation and the complexity of automobile panel forming then leads to finite element analysis FEA which is a powerful simulation tool for analyzing complex three dimensional sheet metal forming problems The theory and features of the dynamic explicit finite element methods are introduced and the available various commercial finite element method codes used for sheet metal forming simulation in the world are discussed and the civil and international status of automobile panel simulation as well The front door outer panel of one certain new automobile is regarded as one example that the dynamic explicit FEM code Dynaform is used for the simulation of the front door outer panel forming process Process defects such as ruptures are predicted The improving methods can be given according to the simulation results Foreground of sheet metal forming simulation is outlined 參考文獻(xiàn) 1 桂慧 機(jī)械專業(yè)英語 國(guó)防工業(yè)出版社 2009 2 M Tovey and S Porter School of Art and Design Coventry University Priory St Coventry Sketching concept development and automotive design 3 張揚(yáng) 連洪 李雙義 王洪志 板料成形模擬及其在汽車覆蓋件沖壓過程中的應(yīng)用 中國(guó)科學(xué)院上海 冶金研究所 材料物理與化學(xué) 專業(yè) 博士論文 2000 這兩個(gè)防磨板是不是應(yīng) 該和壓邊圈的模座進(jìn)行 導(dǎo)向定位 壓邊圈應(yīng)該在這個(gè)位置 做成 一體的意思是不是指 壓邊圈 直接放置在凹模上 不用去設(shè) 計(jì)壓邊圈的模座 這個(gè)模座是不是 還未完成 凹模 座的導(dǎo)板還未定 位 這兩個(gè)都有問題 看看紅色說明和發(fā)過 來的圖片以及 PPT 這是我原先想要設(shè)計(jì)想法 的來源 這里的防磨板應(yīng) 該是和 binder 導(dǎo)向 現(xiàn)在 這個(gè)版本的草圖是不是不 應(yīng)該再用 應(yīng)該是這個(gè)版本的結(jié)構(gòu) 上面結(jié)構(gòu)不正確 這是上一屆學(xué)生設(shè)計(jì)的藍(lán)本 這里的 binder 與 die 之間的定位方式是什么 他的 die 和 punch 之間的定位是否就是老師您的要求 binder 與 die 之間無任何定位關(guān)系 Die 凹 模 與 凹模座 是一個(gè) 整體 Punch 凸模 用螺釘固定在凸模座上 用銷釘在凸模座上定位 四周加上導(dǎo)向 裝置 壓邊圈放在凸模座與凸模之間的 空間內(nèi) Binder 這句話不理解 凹模和凹模座一 個(gè)整體 但是凹模和壓邊圈怎么 一個(gè)整體 這是我的壓邊圈 請(qǐng)老師幫我指出壓邊零件安裝的位置 老師這兩個(gè)零件是什么 是 不是它的壓邊零件 凸模座 壓邊圈 這是我設(shè)計(jì)的頂 桿 凹模座 凸模 插入銷釘和內(nèi) 六角螺釘 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 目 錄 摘要 I 緒論 II 汽車覆蓋件的成形特點(diǎn) 7 2 1 沖壓件的工藝設(shè)計(jì) 3 1 1零件總體分析 3 1 2零件材料的選擇 3 1 3沖壓方向的選擇 4 1 4 工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì) 6 1 6拉延筋的設(shè)計(jì) 1 9 2 拉深件成型工藝 CAE分析 10 3 拉深模結(jié)構(gòu)與零件設(shè)計(jì) 12 3 2拉深模材料的選擇 13 3 3沖壓設(shè)備的選擇 13 3 3 1拉深力的計(jì)算 13 3 3 2壓料力的計(jì)算 13 3 3 3沖壓設(shè)備的選擇 14 3 4模具操作 14 3 5 凹模結(jié)構(gòu) 15 3 6凸模結(jié)構(gòu) 17 3 8導(dǎo)向部分 21 3 9起吊裝置 21 3 10拉深模的結(jié)構(gòu)和原理說明 21 4 總 結(jié) 23 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 文獻(xiàn)綜述 25 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 摘 要 通過對(duì)某轎車車身覆蓋件的引擎蓋外板拉深模具型面的設(shè)計(jì) 介紹了復(fù)雜型 面拉深件拉深模具型面的設(shè)計(jì)流程 研究了復(fù)雜型面拉深件拉深模具型面的造型 設(shè)計(jì)方法和原則 利用板料成形分析有限元軟件 Dynaform對(duì)引擎蓋外板的拉深 成形過程進(jìn)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(duì)這些現(xiàn)象對(duì)拉深模具型面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn) 并根據(jù) 仿真模擬結(jié)果 制造加工了合格的拉深件模具 對(duì)于復(fù)雜型面拉深件的拉深模具 的設(shè)計(jì)和制造具有一定的指導(dǎo)意義 關(guān)鍵詞 車身覆蓋件 沖壓成形 模具 優(yōu)化設(shè)計(jì) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 I 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 Key words drawing model punch molding die optimized 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 0 緒論 隨著社會(huì)的快速發(fā)展 汽車已成為人類社會(huì)活動(dòng)中不可缺少的工具 汽車 工業(yè)已成為許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè) 汽車覆蓋件的生產(chǎn)是汽車制造的一 個(gè)重要生產(chǎn)過程 在板材沖壓成形技術(shù)中 以汽車覆蓋件為主要代表的大型薄 板零件的沖壓成形技術(shù)已發(fā)展成為一個(gè)很重要的組成部分 汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與汽車零件成形 汽車覆蓋件是汽車車身的重要組成零件 分為外覆蓋件和內(nèi)覆蓋件 外覆蓋件 指的是汽車車身外部的裸露件 這種零件的特點(diǎn)是涂裝后不用再添加其他的裝 飾層 因此 對(duì)于外覆蓋件的表面質(zhì)量要求很高 覆蓋件的特點(diǎn)如下 1 表面質(zhì)量 1 覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)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(duì)稱和過 渡均勻 覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢 不允許參差不齊 總之覆蓋件不 僅要滿足結(jié)構(gòu)上的功能要求 更要滿足表面裝飾的美觀要求 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(zhǔn)確地表達(dá)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(biāo)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(yīng)和主模型一致 圖面上無法標(biāo)注的尺寸要依 賴主模型量取 從這個(gè)意義上看 主模型是覆蓋件圖必要的補(bǔ)充 3 剛性 覆蓋件拉延成型時(shí) 由于其塑性變形的不均勻性 往往會(huì)使某些部位剛性較差 剛性差的覆蓋件受至振動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生空洞聲 用這樣零件裝車 汽車在高速行駛 時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng) 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(dòng)現(xiàn)象 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 1 3 工藝性 覆蓋件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定該件的工藝性 覆蓋件的工藝性關(guān)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(gè)良好的拉延條件 通常將翻 邊展開 窗口補(bǔ)滿 再加添上工藝補(bǔ)充部分 構(gòu)成一個(gè)拉延件 汽車覆蓋件的成形特點(diǎn) 7 汽車覆蓋件的要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其沖壓成形特點(diǎn) 主要有 1 一次拉深成形 對(duì)于汽車覆蓋件來說 由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 變形復(fù)雜 其規(guī)律難以定量把握 以 目前的技術(shù)水平還不能進(jìn)行多次拉深工藝參數(shù)的確定 而且多次拉深易形成的 沖擊線 彎曲痕跡線也會(huì)影響油漆后的表面質(zhì)量 這對(duì)覆蓋件是不允許的 因 此 汽車覆蓋件的成形都是采用一次拉深成形的方法 2 拉脹復(fù)合成形 汽車覆蓋件的成形過程中的毛坯不是簡(jiǎn)單的拉深變形 而是拉深和脹形同時(shí)存 在的復(fù)合成形 一般來說 除內(nèi)凹形輪廓對(duì)應(yīng)的壓料面外 壓料面上的毛坯的 變形為拉深變形 而輪廓內(nèi)部毛坯的變形為脹形變形 3 局部成形 輪廓內(nèi)部有局部形狀的零件沖壓成形時(shí) 壓料面上的毛坯受到壓邊圈的壓力 隨著凸模的下行而首先變形并向凹模內(nèi)流動(dòng) 當(dāng)凸模下行到一定深度是 局部 形狀開始成形 并在成型過程的最終時(shí)刻全部貼模 所以局部形狀外部的毛坯 那一向該部位流動(dòng) 該部位的成形主要靠毛坯在雙向拉應(yīng)力的變薄來實(shí)現(xiàn)面積 的增大 即這種內(nèi)部局部成形為脹形成形 4 變形路徑的變化 汽車覆蓋件沖壓成形時(shí) 內(nèi)部的毛坯不是同時(shí)貼模 而是隨著沖壓過程的進(jìn)行 而逐步貼模 這種逐步貼模過程 使毛坯保持塑性變形所需的成形力不斷變化 毛坯各部位面板內(nèi)的主應(yīng)力方向和大小 板平面內(nèi)兩主應(yīng)力之比等受力情況不 斷變化 即毛坯在整個(gè)沖壓過程中的變形路徑不是一成不變的 而是變路徑的 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 2 1 沖壓件的工藝設(shè)計(jì) 1 1零件總體分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件為某轎車的引擎蓋外板零件 零件外表面為 A級(jí)曲面 對(duì)零件的表面質(zhì)量要求較高 為了防止多次拉深可能帶來的表面質(zhì)量破壞和下 降 本覆蓋件采用一次拉深 本零件由形狀復(fù)雜的空間曲面構(gòu)造而成 型面大部分地方曲率半徑較大 即使在曲率半徑相對(duì)小的地方但其組成曲面的結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜 所以 為了能夠通 過拉深獲得合格的零件 就需要從多個(gè)方面對(duì)沖壓件進(jìn)行設(shè)計(jì) 主要包括以下幾個(gè)方面 選擇合理的沖壓方向 設(shè)計(jì)壓料面 工藝補(bǔ)充面 設(shè)置拉深筋 1 2零件材料的選擇 該轎車引擎蓋零部件大都是外形復(fù)雜 成形復(fù)雜 但受力不大的薄形件 采用模具成 形工藝 材料的成形性能就成了主要矛盾 因此要求材料具有成形性 張緊剛性 延伸性 抗凹性 耐腐性等 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí) 通常根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來選擇鋼板 品種 一般選用拉延性能優(yōu)良的低碳冷軋鋼板 超低碳冷軋鋼板 采用國(guó)產(chǎn)寶鋼 Stl4鋼號(hào)的材料進(jìn)行拉伸 材料為冷軋鋼 又稱特殊鎮(zhèn)靜鋼 即非時(shí) 效鋼板 屈服點(diǎn) s 240N mm 2 抗拉強(qiáng)度 b 為 270 370N mm 2 伸出長(zhǎng)率 34 冷 軋鋁鎮(zhèn)靜鋼板具有一定的強(qiáng)度和很好的塑性 是目前汽車上最大量的冷軋鋼板 由于鋼中 加入了鋁 固定了鋼中的氮 鋼板沖壓成形后 零件表面產(chǎn)生滑移線 稱為非時(shí)效鋼材 其材料力學(xué)性能如表 2 1 表 1 1 s14鋼的材料力學(xué)性能 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 3 各向異向指數(shù) 彈性模 量 E MPa 泊松 比 屈服強(qiáng) 度 s MPa 抗拉強(qiáng)度 Kb MPa 應(yīng)變強(qiáng)化系 數(shù) K MPa 硬化指 數(shù) n R00 R45 R90 2 10e5 0 3 170 270 570 0 26 1 77 1 16 1 04 1 3沖壓方向的選擇 1 3 1沖壓方向?qū)畛尚蔚挠绊?汽車覆蓋件拉深成形時(shí) 所選擇的拉深沖壓方向是否合理 將直接影響 凸模能否進(jìn) 入凹模 毛坯的最大變形程度 是否能最大限度地減少拉深件各部分的深度差 是否能使 各部分毛坯之間的流動(dòng)方向和流動(dòng)速度差比較小 變形是否均勻 是否能夠充分發(fā)揮材料 的塑性變形能力 是否有助于防止破裂和起皺等質(zhì)量問題的產(chǎn)生等等 1 3 2選擇沖壓方向的原則 1 保證能夠?qū)⒗罴娜靠臻g形狀 包括棱線 肋條和鼓包等 一次拉深出來 不應(yīng)有凸模接觸不到的 死區(qū) 也就是說要保證凸模能夠全部進(jìn)入凹模 2 有助于減小拉深的深度 拉深深度太深 會(huì)增加拉深成形的難度 并且容易造成 破裂 起皺等質(zhì)量問題 拉深深度太淺 則會(huì)使材料在成型過程中得不到較大的塑性變形 覆蓋件的剛度不夠 所以 所選擇的拉伸方向 應(yīng)當(dāng)使拉深件的深度適中 在充分發(fā)揮材 料塑性變形能力的同時(shí) 也能夠避免不必要的質(zhì)量缺陷 3 應(yīng)該保證凸模和毛坯有著良好的初始接觸狀態(tài) 以減少毛坯和凸模間的相對(duì)滑動(dòng) 有利于毛坯的變形 并提高沖壓件的表面質(zhì)量 從本零件的 3D模型圖中可以看到 零件為對(duì)稱件 則沖壓方向選擇在這條對(duì)稱線上 有利于材料流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生相對(duì)平衡的應(yīng)力 有利于材料的塑性變形 從模型的視圖中可以看 到 以 y 軸為水平線 零件呈現(xiàn)出前高后低的狀態(tài) 為了使拉深深度最淺且拉深各部分的 拉深深度相對(duì)均勻 可以選擇如圖 2 2 的拉深方向 由此 該零件的拉深方向得以確定 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 4 圖 1 1 工作方向上的零件 圖 1 2 工作方向上的零件 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 5 1 4 工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì) 1 4 1工藝補(bǔ)充部分的作用及其對(duì)拉深成形的影響 沖壓方向確定之后 為適應(yīng)拉深工藝的要求 對(duì)絕大數(shù)的汽車覆蓋件將其形狀 輪廓 或深度進(jìn)行工藝補(bǔ)充 創(chuàng)造出適合于拉深成形的良好條件 工藝補(bǔ)充有兩大類 一類是零 件內(nèi)部的工藝補(bǔ)充 如補(bǔ)內(nèi)孔破洞等 另一類工藝補(bǔ)充是沿零件的輪廓邊緣展開的基礎(chǔ)上 添加上去的 它包括拉深部分的補(bǔ)充和壓料面兩部分 這種工藝補(bǔ)充是為了選擇合理的沖 壓方向 創(chuàng)造良好的拉深成形條件而添加的 工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì)是沖壓工藝的重要內(nèi)容 工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)的合理與否 也是沖壓設(shè) 計(jì)先進(jìn)與否的重要標(biāo)志 它直接影響到拉深成形時(shí)的工藝參數(shù) 毛坯變形條件 變形量大 小 變形分布 表面質(zhì)量 破裂 起皺等質(zhì)量問題的產(chǎn)生等 1 4 2工藝補(bǔ)充的設(shè)計(jì)原則 1 內(nèi)孔封閉補(bǔ)充的原則 對(duì)內(nèi)部有孔的零件 首先要將孔洞部分進(jìn)行封閉補(bǔ)充 使 零件成為無內(nèi)孔制作 但若該部分屬于內(nèi)部的局部成形部分則要進(jìn)行變形分析 一般這部 分成形屬于脹形成形 若其脹形變形超過材料的極限變形 需要在工藝補(bǔ)充部分預(yù)沖孔或 切口 以減小脹形變形量 2 簡(jiǎn)化拉深件結(jié)構(gòu)形狀原則 拉深件的結(jié)構(gòu)形狀越復(fù)雜 拉深成形過程中的材料的 流動(dòng)和塑性變形就越難控制 所以 零件外部的工藝補(bǔ)充要有利于使拉深件的結(jié)構(gòu) 形狀 簡(jiǎn)單化 越接近于基本形狀零件 沖壓成形過程中的材料的流動(dòng)和塑性變形就越容易控制 1 4 3 該零件工藝補(bǔ)充部分的設(shè)計(jì) 轎車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋外板表面為 A 級(jí)表面 為了避免多次拉深帶來的缺陷 采用一次拉深成 形 為了創(chuàng)造良好的拉深環(huán)境 需要對(duì)其進(jìn)行工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì) 由于該模型為 3d 模型 三維 造型軟件 ug 在曲線曲面方面功能強(qiáng)大 故采用該軟件進(jìn)行工藝補(bǔ)充面設(shè)計(jì) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 6 圖 1 3 拉深件工藝補(bǔ)充面 1 5壓料面的設(shè)計(jì) 1 5 1 壓料面對(duì)拉深件的影響 4 壓料面是指凹模圓角以外的且在拉深開始時(shí) 凹模與壓邊圈壓住毛坯的部分 它 是工藝補(bǔ)充的一個(gè)重要組成部分 對(duì)汽車覆蓋件的成形起著重要的作用 本零件的拉 深件的壓料面全部為工藝補(bǔ)充部分 有的拉深件的壓料面則由零件的法蘭部分和工藝 補(bǔ)充部分共同組成 在拉深開始前 壓邊圈將毛坯壓緊在凹模上 拉深后 凸模的作用力與壓料面上 的阻力共同形成毛坯的變形力 使毛坯產(chǎn)生塑性變形 實(shí)現(xiàn)拉深成形過程 通過壓料 面的變化 可以使拉深件的深度均勻 毛坯流動(dòng)阻力的分布滿足拉深成形的需要 壓 料面設(shè)計(jì)得是否合理 直接影響到壓料毛坯向凹模內(nèi)流動(dòng)的方向與速度 毛坯變形的 分布與大小 破裂起皺等問題的產(chǎn)生 壓料面設(shè)計(jì)不合理 還會(huì)在壓邊圈壓料時(shí)就形 成皺折 余料 松馳等 1 5 2壓料面的設(shè)計(jì)原則 4 設(shè)計(jì)壓料面是要考慮兩種情況 一種是壓料面的一部分就是拉深件的法蘭面 這 種拉深件的壓料面的形狀已定 一般不改變其形狀 即使顯了改善拉深成形條件而作 局修改 也是在后工序中進(jìn)行整形校正 另一種情況是壓料面全部屬于工藝補(bǔ)充部分 如本零件 后一種情況下 主要以保證良好的拉深成形工藝條件為主進(jìn)行壓料面的 設(shè)計(jì) 工藝補(bǔ)充面工藝補(bǔ)充面 工藝補(bǔ)充 面 工藝補(bǔ)充面 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 7 1 壓料面形狀盡量簡(jiǎn)單化 以水平平面為最好 在保證良好的拉深條件下 為 減少材料消耗 也可以設(shè)計(jì)成斜面 平滑曲面 如單曲面 錐面 或平面曲面組合等 形狀 但是不要設(shè)計(jì)成平面大角度交叉 高度變化劇烈的形狀 或在壓料面上有凸起 或凹坑 因?yàn)檫@些形狀的壓面會(huì)造成材料的極不均勻分布 在拉深成形時(shí)產(chǎn)生起皺 堆積 破裂等現(xiàn)象 2 水平壓料面應(yīng)用最多 其阻力變化相對(duì)容易控制 有利于調(diào)模時(shí)調(diào)整到最有利 于拉深成形所需的最佳壓料面阻力狀態(tài) 向內(nèi)傾斜的壓料面 對(duì)材料流動(dòng)阻力較小 可在塑性變形較大的深拉深件的拉深時(shí)采用 但為保證壓邊圈強(qiáng)度 一般控制壓料面 傾斜角 a 40 50 向外傾斜的壓料面的流動(dòng)阻力最大 淺拉深時(shí)可增大毛坯的塑 性變形 但傾斜角太大 會(huì)使材料流動(dòng)條件變差產(chǎn)生破裂 3 壓料面斷面曲線長(zhǎng)度要小于拉深件內(nèi)部斷面線的長(zhǎng)度 一般認(rèn)為 汽車覆蓋件 的沖壓成形時(shí)各斷面上的伸長(zhǎng)率達(dá)到 3 5 時(shí) 才有較好的形狀凍結(jié)性 最小伸長(zhǎng)率 不應(yīng)小于 2 因此 合理的壓料面要保證拉深件各斷面的伸長(zhǎng)率達(dá)到 3 以上 如果壓 料面的斷面曲線長(zhǎng)度不小于拉深件內(nèi)部斷面曲線的長(zhǎng)度 拉深件上就會(huì)出現(xiàn)余料 松 弛 皺折等 圖 1 4 壓料面部分 1 6拉延筋的設(shè)計(jì) 1 覆蓋件拉延成形時(shí) 在壓料面上敷設(shè)拉延筋 對(duì)改變進(jìn)料阻力 改變進(jìn)料 工藝補(bǔ)充面 工藝補(bǔ)充面 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 8 度使之均勻化和防止起皺具有明顯的效果 1 6 1 敷設(shè)拉延筋的主要作用 1 1 增加局部區(qū)域的進(jìn)料阻力 使整個(gè)拉延件進(jìn)料速度達(dá)到平衡 2 大拉延成型的內(nèi)應(yīng)力 提高覆蓋件的剛性 3 加大徑向拉應(yīng)力 減少切向應(yīng)力 延緩或防止起皺 拉延筋和拉延檻的斷面形狀為半圓形 一般半徑 R 12 18mm 筋高 H 5 7mm 拉 延筋的凹槽一般不和工作吻合 通過修整凹槽的寬度來改變進(jìn)料阻力 1 6 2 本件拉延筋設(shè)計(jì) 綜合以上各種因素 得出以下的拉延筋 圖 2 5 拉延筋部分 2 拉深件成型工藝 CAE分析 拉延筋 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 9 在本次設(shè)計(jì)中 分為以下幾個(gè)步驟 1 建立 CAE分析的幾何模型 本例中采用通過 ug軟件生成模具 壓邊圈和初始零件 的曲面模型 導(dǎo)出 IGES文件 將這些文件導(dǎo)入到該軟件中 2 進(jìn)行 CAE分析的前置處理 通過 ETA DYNAFROM軟件的不同前處理模塊對(duì)建立的各 個(gè)曲面模型進(jìn)行前置處理 首先 對(duì)各個(gè)曲面模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)膯卧獎(jiǎng)澐?單元?jiǎng)澐值暮侠砼c否會(huì)對(duì)計(jì)算的精確 度及計(jì)算時(shí)間有一定的影響 圖 2 1 毛坯網(wǎng)格劃 然后 將每個(gè)單元集分別定義為不同的工模具零件及各種相關(guān)成形參 數(shù)工模具的運(yùn)動(dòng)曲線以及在和壓力曲線等 再確定好所有成形分析參數(shù)后 就可以啟動(dòng)計(jì)算器進(jìn)行分析計(jì)算 3 進(jìn)行 CAE分析的后置處理 ETA DYNAFROM軟件的后置處理模塊課根據(jù) 計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果對(duì)板料沖壓過程進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)模擬演示 進(jìn)行多次分析 對(duì)拉深條件進(jìn)行優(yōu)化 可得該零件的后處理結(jié)果截圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 10 圖 2 2 成形零件的成形極限圖 從以上的結(jié)果可以看出 經(jīng)過工藝補(bǔ)充部分的改進(jìn)之后 零件的拉裂 起皺現(xiàn)象明顯 減少 零件工作面的絕大部分都處于綠色安全區(qū)域內(nèi) 但依然有部分處于危險(xiǎn)的范圍內(nèi) 有待改進(jìn) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 11 3 拉深模結(jié)構(gòu)與零件設(shè)計(jì) 3 1方案設(shè)計(jì) 3 1 1拉深模的典型結(jié)構(gòu) 根據(jù)沖壓件的大小和所使用的沖壓設(shè)備不同 汽車覆蓋件拉深?？煞譃樵?1 單動(dòng)壓力機(jī)或 2 雙動(dòng)壓力機(jī)上用的拉深模兩大類 由于此次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的零 件屬于中大型覆蓋件 形狀并不復(fù)雜 所需的壓邊力也不是很大 故而選擇單 邊壓力機(jī) 3 1 2拉深模結(jié)構(gòu)形式的選擇 拉深模有正裝和反裝兩種類型 1 正裝拉延模的凸模和壓料圈在上 凹模 在下 它使用雙動(dòng)壓力機(jī) 凸模安裝在內(nèi)滑塊上 壓料圈安裝在外滑塊上 成 型時(shí)外滑塊首先下滑壓料將毛坯緊緊壓在凹模面上 然后內(nèi)滑塊下行 凸模將 毛坯引伸到凹模腔內(nèi) 毛坯在凸模 凹模 壓料圈的作用下進(jìn)行大塑性變形 2 倒裝拉延模的凸模和壓料圈在下 凹模在上 它使用單動(dòng)壓力機(jī) 凸模直接 裝在工作臺(tái)下 壓料圈使用壓力機(jī)下面的頂出缸 通過頂出桿 獲得能夠滿足 壓料所需頂出力 處于本次設(shè)計(jì)考慮 我選擇倒裝拉延類型 沖壓類型 倒裝拉延 凹模 壓邊圈 凸模 凸模座 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 12 圖 3 1 倒裝結(jié)構(gòu) 3 2 拉深模材料的選擇 拉深模的材料主要是指凸模 凹模和壓邊圈所用的材料 對(duì)于薄板料 板 厚 t1 5 時(shí) 由于板料的 流動(dòng)對(duì)凹模和壓邊圈的磨損嚴(yán)重 因此此時(shí)拉深模的壓邊圈和凹模采用整體灰 口鑄鐵 HT250 HT300 做基體 此零件板料厚度 t 1mm 屬于薄板料 因此根據(jù)以上原則 拉深模材料選 擇灰口鑄鐵 HT300 3 3 沖壓設(shè)備的選擇 3 3 1 拉深力的計(jì)算 由于這個(gè)覆蓋件是不規(guī)則形狀 不能用一般的圓筒件 帶法蘭圓筒件 錐 形零件等進(jìn)行計(jì)算 因此采用任何形狀的拉伸力的計(jì)算 P L b Kb 式中 L 為材料的厚度 0 8mm b 為材料的抗拉強(qiáng)度 Mpa Kb 系數(shù)取 0 9 經(jīng)過計(jì)算可得 P 為 4233552 85N 3 3 2 壓料力的計(jì)算 由于這個(gè)覆蓋件是不規(guī)則形狀 不能用一般的圓筒件 帶法蘭圓筒件 錐 形零件等進(jìn)行計(jì)算 因此采用任何形狀的拉伸力的計(jì)算 Q K F q 式中 K 系數(shù)取 1 1 1 4 F 毛坯壓料面積 mm 2 q 壓料單位壓力 kg mm 2 通過查表可得 q 取 0 25 由 UG 軟件投影壓邊圈由分析工具可得投影面積 F 為 1256559mm2 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 13 可得 Q 為 317820Kg 3 3 3 沖壓設(shè)備的選擇 對(duì)于單動(dòng)壓床 P 壓 P Q 式中 P 壓 壓床的公稱壓力 P 拉深力 Q 壓邊力 將上面所計(jì)算出的數(shù)據(jù)代入上述公式可得 P 壓 4091 55 3141 175 7232 KN 在實(shí)際生產(chǎn)中按下式確定壓力機(jī)的公稱壓力 Fg 1 3 P 壓 為了保證安全性 在此按 1 3 P 壓 進(jìn)行計(jì)算 可得得 P 壓 9402KN 根據(jù)以上計(jì)算 選擇型號(hào)為 Y32 2000 的四柱萬能液壓機(jī) 主要技術(shù)參數(shù)如 表 主要技術(shù) 規(guī)格 公稱 壓力 KN 滑塊 行程 mm 頂出 力 KN 工作臺(tái)尺 寸 長(zhǎng) x 寬 工作行程 速度 mm s 活動(dòng)橫梁 至工作臺(tái) 最大距離 mm 液體 工作 壓力 Mpa Y32 2000 20000 1200 1000 2400 x2000 5 800 2000 2600 表 3 1 壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格 3 4模具操作 先對(duì)原數(shù)字模型進(jìn)行縫合 即通過 插入 特征操作 縫合 先選擇一塊目標(biāo)片體 在這里選擇一塊比較平而大的片體 后用選擇工具片體 選擇全部的片體 然后選擇縫合 公差 這個(gè)數(shù)字很重要 因?yàn)檫@個(gè)數(shù)字不能太大 因?yàn)樘罅擞绊懙秸麄€(gè)零件的精度 但 是也不能太小 如果太小了就不能進(jìn)行實(shí)體的分割 因此要進(jìn)行不斷的修改在此選擇 0 5mm 的公差 縫合后 通過拉伸操作生成一個(gè)長(zhǎng)方體 這個(gè)長(zhǎng)方體用于進(jìn)行剪切凸凹模 以及壓料圈 在此先進(jìn)行工作坐標(biāo)系的移動(dòng) 生成一個(gè)長(zhǎng)方體為 1760 x800 x200 在此這個(gè)長(zhǎng) 方體不能太大 不能超出整個(gè)片體的邊界 因?yàn)槿绻?在下面剪切操作就不能進(jìn)行了 生成長(zhǎng)方體后 就可以進(jìn)行凹模的裁剪了 插入 特征操作 裁剪 先選擇裁剪體 即長(zhǎng) 方體 后選擇剛才縫合的片體 這個(gè)片體的要求很重要 片體不能有沒有縫合的塊 還有 就是片體的公差不能太小 如果太小就有可能如果太小就有可能 出現(xiàn) 沒有可裁剪的實(shí) 體 這個(gè)提示這個(gè)時(shí)候要對(duì)縫合的公差進(jìn)行修改了 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 14 所做三維圖形如下 圖 3 2 分型操作結(jié)果 3 5 凹模結(jié)構(gòu) 凹模的壓料面有兩種 一種是平面形狀的 這種壓料面制造簡(jiǎn)單 但是不能很好的防 起皺 和不能很好的均勻板料流進(jìn)凹模的速度 因此只能用于形狀簡(jiǎn)單的零件 凹模壓料 面按壓料面設(shè)計(jì) 由于壓料面為曲面 因此凹模的壓料面也為曲面 這對(duì)制造帶來很大的 困難 增加了制造的費(fèi)用 和加工的難度 但是對(duì)于汽車覆蓋件來說這也是必要的 因此 選用曲面的凹模壓料面 此外曲壓面可減少拉延的深度 由拉深件圖可以看出本拉深件的形狀不是非常的復(fù)雜 同是為了保證更好的精度 做 成整體式的凹模結(jié)構(gòu) 凹模的外形尺寸除了考慮壁厚外 還要要考慮壓料面的尺寸 因此 凹模的外形尺寸為 2500mmx2500mmx600mm 采用 ug軟件進(jìn)行三維建模得到的凹模模型如下 起吊裝置 減輕孔 導(dǎo)板安裝槽 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 15 圖 3 3凹模三維模型 圖 3 4凹模三維模型 凹模型面 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 16 圖 3 5凹模二維模型 3 6凸模結(jié)構(gòu) 凸模的結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)與凹模的設(shè)計(jì)成對(duì)設(shè)計(jì) 拉深凸模固定在模板上 模 板再與工作臺(tái)聯(lián)結(jié) 由于汽車覆蓋件的尺寸比較大 凸模的尺寸也比較大 故 一般采用鑄造成形 且為中空式的殼體結(jié)構(gòu) 要求凸模有較高的硬度和耐磨性 可以采用表面火焰淬火等方法對(duì)凸模的工作部分表面進(jìn)行強(qiáng)化處理 拉深凸模工作表面與覆蓋件拉深件的內(nèi)表面是相同的 還有在拉深件上的 加強(qiáng)筋等局部形狀 因此凸模工作表面上還要有成形這些形狀用的凸模形狀 當(dāng)局部形狀變形量較大 有破裂危險(xiǎn)時(shí) 可以將成形局部形狀的凸 凹模圓角 半徑加大 圖 3 6 凸模結(jié)構(gòu) 凸模 螺釘銷釘孔 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 17 圖 3 7凸模結(jié)構(gòu) 圖 3 8 凸模二維圖 減輕孔 導(dǎo)板安裝槽 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 18 3 6凸模座結(jié)構(gòu) 凸模座的作用是直接地安裝沖模的所有零件 分別與壓力機(jī)滑塊和工作臺(tái) 連接傳遞壓力 因此十分要重視上下模座的強(qiáng)度和精度 模座因強(qiáng)度不夠會(huì)產(chǎn) 生破壞 如果剛度不足 工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形 導(dǎo)致模具的工作零件 和導(dǎo)向零件迅速磨損 圖 3 8凸模座結(jié)構(gòu) 圖 3 9凸模座二維圖 導(dǎo)板安裝槽 臺(tái) 起重部分 頂桿 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 19 3 7壓邊圈結(jié)構(gòu) 壓邊圈采用整體鑄造 在結(jié)構(gòu)上連接凹模 凸模 在成型過程中運(yùn)動(dòng) 下圖中 為壓邊圈的正面結(jié)構(gòu) 由拉深面 圓臺(tái)限位面及導(dǎo)向塊以及平衡 墊塊凸臺(tái)等組成 拉深面上的凹槽為拉延筋 圖 3 10壓邊圈結(jié)構(gòu) 圖 3 11壓邊圈二維圖 導(dǎo)板安裝位置 壓料面 減輕孔 提料裝置 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 20 3 8導(dǎo)向部分 導(dǎo)向零件是汽車覆蓋件沖模的重要零件 對(duì)模具的精度 覆蓋件的精度 模 具的壽命都有很大影響 本覆蓋件中僅在左右方向?qū)ΨQ 前后方向不對(duì)稱 沖 壓過程中必然存在側(cè)向力 有的情況下這種側(cè)向力還是很大的 所以 要求沖 模的導(dǎo)向必須能夠承受較大的側(cè)向力 3 9起吊裝置 起吊裝置在模具的加工 組裝 安裝 卸模和搬運(yùn)等情況下使用 這是模具 使用安全的重要部分 本例中采用鑄入式起重吊耳 3 10拉深模的結(jié)構(gòu)和原理說明 圖 3 12 裝配三維造型 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 21 圖 3 13裝配二維圖 這一套拉延模具的工作原理如下 開始工作前 液壓機(jī)下的氣墊通過氣頂桿把壓料圈 頂?shù)酵鼓Ｉ掀矫?人把毛坯放到壓料圈上 由導(dǎo)料裝置把料導(dǎo)正到正確的位置 壓料圈把 毛坯壓緊在凹模平面上 這時(shí)上模的凹模開始工作 與凸模開始接觸 這時(shí)毛坯在凸模的 作用力下進(jìn)入了凹模內(nèi) 凹模繼續(xù)下降 直到成形為止 這時(shí)完成了工件的成形 工件留 在了凸模內(nèi) 凹模先向上運(yùn)動(dòng) 然后 壓料圈在由液壓機(jī)下的氣頂桿作用下把工件頂出 工人把工件從凸模上取出 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 22 4 總 結(jié) 本次課題根據(jù)沖壓成形原理 結(jié)合某汽車引擎蓋外板拉深成形特點(diǎn) 設(shè)計(jì)出合 理的模具結(jié)構(gòu) 到此也算是一個(gè)圓滿的結(jié)尾 本次設(shè)計(jì)首先對(duì)汽車引擎蓋進(jìn)行了外形和力學(xué)性能的分析 設(shè)計(jì)出沖壓件 的外形與尺寸 自行對(duì)整體模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析 設(shè)計(jì)出了模具的整體結(jié)構(gòu) 并闡述模架及主要零件的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 最后對(duì)模具外形和參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析 最終完成本次設(shè)計(jì)課題 本次設(shè)計(jì)通過書籍資料的查閱和王昶的講解 使我對(duì)沖壓模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)有了較為全面的了解 在模具的設(shè)計(jì)過程中 我在大學(xué)所學(xué)的 部分專業(yè)理論知識(shí) 材料力學(xué) 機(jī)械制圖 互換性與技術(shù)測(cè)量 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī) 械原理 機(jī)械工程材料等 得到了實(shí)際應(yīng)用 仿佛自己又重新學(xué)習(xí)了一次專業(yè) 知識(shí) 對(duì)自己在機(jī)械領(lǐng)域的能力有了很大的提升 這些寶貴的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)我 以后從事工作益處多多 將使我受用終身 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 23 致 謝 短短的三個(gè)多月的時(shí)間 悄然過去 在不知覺中已然到了截稿的時(shí)候 這段時(shí)間過得有苦 有甜 有哀有樂 設(shè)計(jì)中的難題 大家攜手攻克 建模上的疑問 我們苦思冥想 達(dá)成目 標(biāo)后的喜悅 諸位彼此銘刻于心 感謝王昶老師 一封封郵件上的答疑解惑 對(duì)于我們提出的問題 不辭辛勞地孜孜教導(dǎo) 感謝文俐老師對(duì)于我們的無私幫助 在模具設(shè)計(jì)上的專業(yè)指導(dǎo) 一次又一次地檢查著我們 小組的二維圖紙 不厭其煩的講解 使我受益匪淺 正是因?yàn)橛兄蠋熗瑢W(xué)的幫助 我才 得以順利完成此次設(shè)計(jì)作業(yè) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 24 參考文獻(xiàn) 1 李雅 汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù) M 2012 年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2 王昶 李琳 王萍 胡亞民 轎車引擎蓋外板拉深模具型面的設(shè)計(jì)及優(yōu)化 J 鍛壓技術(shù) 第 33卷第 2期 2008 3 劉俊 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)與案例分析 M 2009 年 北京理工大學(xué)出版社 4 板料成形 CAE設(shè)計(jì)及應(yīng)用 M 2010 年 北京航空航天大學(xué)出版社 6 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典 第 3卷 沖壓模具設(shè)計(jì) M 2002 年機(jī)械工業(yè)出版社 7 崔令江 汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù) M 2003 年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 8 張秉璋 板料沖壓模具設(shè)計(jì) M 1997 年 西安 西安工業(yè)大學(xué)出版社 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 25 轎車 A級(jí)面覆蓋件成形技術(shù)發(fā)展 林洋 重慶理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 重慶 40054 摘要 通過對(duì)某轎車車身覆蓋件的引擎蓋外板拉深模具型面的設(shè)計(jì) 介紹了復(fù)雜 型面拉深件拉深模具型面的設(shè)計(jì)流程 研究了復(fù)雜型面拉深件拉深模具型面的造 型設(shè)計(jì)方法和原則 利用板料成形分析有限元軟件 Dynaform 對(duì)引擎蓋外板的拉 深成形過程進(jìn)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(duì)這些現(xiàn)象對(duì)拉深模具型面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn) 并根 據(jù)仿真模擬結(jié)果 制造加工了合格的拉深件模具 對(duì)于復(fù)雜型面拉深件的拉深模 具的設(shè)計(jì)和制造具有一定的指導(dǎo)意義 關(guān)鍵詞 車身覆蓋件 沖壓成形 模具 優(yōu)化設(shè)計(jì) 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 Key words drawing model punch molding die optimized 前言 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展 車型的多樣化 個(gè)性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢(shì) 而汽車引擎蓋設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)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(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 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(duì)汽車性能要求越來越高的今天 對(duì)于汽車而言 任何一個(gè)零 件的設(shè)計(jì)都將影響到汽車的性能 本設(shè)計(jì)基于某轎車引擎蓋外板 利用了計(jì)算機(jī) Dynaform UG 等軟件的模擬 計(jì)算及建模 深入探討了轎車引擎蓋模具設(shè)計(jì)以及成型模擬分析等問題 從而 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 26 使乘用車的流暢性與動(dòng)力性進(jìn)一步提高 1 汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與汽車零件成形 汽車覆蓋件的成形工藝和模具制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分 汽車工業(yè)作為資金和技術(shù)密集的支柱產(chǎn)業(yè)之一 充分將信息技術(shù)和傳統(tǒng)制造技 術(shù)相結(jié)合 展現(xiàn)了現(xiàn)代設(shè)計(jì) 先進(jìn)制造工藝和設(shè)備 制造業(yè)自動(dòng)化 系統(tǒng)管理 綜合集成等現(xiàn)代化先進(jìn)制造技術(shù) 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(lì)在汽車工業(yè)中的各種新車型及零部件制造中采用先進(jìn)制造技術(shù) 對(duì) 新能源 新材料 新工藝技術(shù)進(jìn)行開發(fā) 并將這作為現(xiàn)代汽車生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)發(fā) 展方向和重點(diǎn) 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(shù) 尤其是覆蓋件的成形工藝技術(shù)和模具制 造技術(shù)占據(jù)至關(guān)重要的地位 從上述的文獻(xiàn)中 不難發(fā)現(xiàn)汽車工業(yè)已經(jīng)成為世 界發(fā)達(dá)國(guó)家一大支柱 而我國(guó)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)勢(shì)在必行 世界經(jīng)濟(jì)一體化 給我國(guó)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn) 我國(guó)汽車工業(yè)迅速興起 從數(shù)量上已成為了汽車大 國(guó) 世界各國(guó)汽車公司都爭(zhēng)先恐后地涌入我國(guó) 由原先向中國(guó)出口汽車 轉(zhuǎn)為 在中國(guó)國(guó)內(nèi)合作生產(chǎn)汽車 并帶來了大量先進(jìn)技術(shù) 其中汽車各個(gè)覆蓋件的模 具設(shè)計(jì)就成為一個(gè)典型例子 2 覆蓋件的特點(diǎn)和要求 同一般沖壓件相比 覆蓋件具有材料薄 形狀復(fù)雜 結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要 求高等特點(diǎn) 覆蓋件的工藝設(shè)計(jì) 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性 因此 在實(shí)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(diǎn)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(huì)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(duì)稱 和過渡均勻 覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢 不允許參差不齊 總之覆蓋 件不僅要滿足結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確地表 達(dá)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(biāo)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(yīng)和主模型一致 圖面上無法標(biāo)注的尺寸 要依賴主模型量取 從這個(gè)意義上看 主模型是覆蓋件圖必要的補(bǔ)充 2 3 剛性 覆蓋件拉延成型時(shí) 由于其塑性變形的不均勻性 往往會(huì)使某些部位剛性較差 剛性差的覆蓋件受至振動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生空洞聲 用這樣零件裝車 汽車在高速行駛 時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng) 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(dòng)現(xiàn)象 2 4 工藝性 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 27 覆蓋件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定該件的工藝性 覆蓋件的工藝性關(guān)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(gè)良好的拉延條件 通常將翻 邊展開 窗口補(bǔ)滿 再加添上工藝補(bǔ)充部分 構(gòu)成一個(gè)拉延件 3 傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代工藝 CAE 的應(yīng)用 首先來說 現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步 完全得力于計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn) 因此由 20 世紀(jì)進(jìn)入 21 世紀(jì) 引導(dǎo)人類科技再次進(jìn)步的必然是與計(jì)算機(jī)結(jié)合的科技 而計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用與發(fā)展也得力于計(jì)算機(jī)科技的進(jìn)步 將計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)軟 件用于產(chǎn)品的開發(fā) 設(shè)計(jì) 分析與制造 已成為近代工業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的主要方 法 傳統(tǒng)的工業(yè)皆依據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)累積而成 同時(shí)以經(jīng)驗(yàn)做出初步的設(shè)計(jì) 再 由此初步的設(shè)計(jì)去做出原始模型 再做出成品 成品完成以后 使進(jìn)行試驗(yàn)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(fèi)時(shí)且成本相當(dāng) 的高 若使用 CAE 則在設(shè)計(jì)圖完成后即連接 CAE 做各式各樣的分析 并且 導(dǎo)入最優(yōu)化成品 即可在短時(shí)間內(nèi)完成成品 機(jī)構(gòu)動(dòng)力的傳動(dòng)可以借著機(jī)構(gòu) 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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展 CAE 軟件將成為工程師實(shí)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(duì)其創(chuàng)新的設(shè)計(jì) 方案快速實(shí)施性能與可靠性分析 并進(jìn)行虛擬運(yùn)行模擬 及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷 在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的同時(shí) 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量 降低研究開發(fā)成本 縮短研究開發(fā)周期 可以預(yù)測(cè)在未來的發(fā)展中 CAE 軟件的發(fā)展和應(yīng)用就像當(dāng)年 CAD 軟件的使用一 樣得到普及 因此 對(duì)于機(jī)械工程類的學(xué)生掌握一門 CAE 軟件技術(shù)已成為了時(shí) 代的需要 汽車引擎蓋的設(shè)計(jì)及分析對(duì)汽車設(shè)計(jì)具有極重要的意義 通過本文的研究 和探索 結(jié)合研究中的不足之處 可以總結(jié)出以后研究的具體內(nèi)容 1 繼續(xù)學(xué) 習(xí)深化汽車覆蓋件的相關(guān)知識(shí) 掌握現(xiàn)代分析方法 2 對(duì)引擎蓋外拉板優(yōu)化 設(shè)計(jì) 模擬裝配并通過 CAE 分析軟件分析以獲得更好的模具 參考文獻(xiàn) 1 練章華 現(xiàn)代 CAE技術(shù)與應(yīng)用教程 北京 石油工業(yè)出版社 2004 12 2 陽(yáng)春?jiǎn)?李玉強(qiáng) 楊旭 龔志輝 先進(jìn)制造技術(shù)在汽車覆蓋件模具制造中的 應(yīng)用 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 某轎車引擎蓋外板拉深模具設(shè)計(jì)及成形模擬分析 28 3 王衛(wèi)兵 模具設(shè)計(jì)與數(shù)控編程實(shí)例教程 M 北京 清華大學(xué)出版社 2005 4 王昶 李琳 王萍 胡亞民 轎車引擎蓋外板拉深模具型面的設(shè)計(jì)及優(yōu)化 J 鍛壓技術(shù) 第 33卷第 2期 2008 5 萬戰(zhàn)勝 顧圣巖 龐銳 沖壓模具設(shè)計(jì) M 北京 中國(guó)鐵道出版社 1983 6 張秉璋 板料沖壓模具設(shè)計(jì) M 西安 西安工業(yè)大學(xué)出版社 1997 7 崔令江 汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù) M 2003 年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社