汽车车身覆盖件冲压成形工艺分析及模具设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1研究背景

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。

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2. 研究的基本内容与方案

2基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容及目标

  1. 汽车车身冲压模具工艺分析。

    1工艺过程研究;

    2计算毛坯尺寸;

    3冲压工艺方案设计;

    4压力机选择。

  2. 冲压模具结构设计确定。

    1确定总体尺寸;

    2辅助装置(卸料机构,定出料机构,导料与定距机构,安全机构);

    3)工艺方案的技术,经济综合分析比较。

    4)Autoform数值模拟仿真。

    5)车身模具设计。

    1确定模具类型;

    2确定模具类型的主要结构;

    3确定分型面;

    4确定浇注系统(主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小;

    5冲压力的计算;

    6选择顶出方式(顶杆、顶管、推板、组合式顶出);

    7决定冷却、加热方式;

    8确定主要成型零件,结构件的结构形式;

    9考虑模具各部分的强度,计算成型零件工作尺寸;

    6)模具试模及成形工艺优化。

    1冲压设备的参数设定选择;

    2CAE试模与实际情况比较。

    2.2拟采用的技术方案及措施

    1)覆盖件工艺性能分析

    1材料选择

    汽车覆盖件模具一般都是冲压成型。由于汽车覆盖件的形状复杂,本身材料薄,对于表面质量要求也更高,结构尺寸大、空间曲面等特点,就决定了汽车覆盖件模具的加工难度也更大,而对于材料的刚性要求也更好。而汽车覆盖件模具的好坏也直接影响到产品的质量、加工材料利用率、批量生产效率和制品制造成本,附汽车常用钢板图。

    鉴于本次车身覆盖件比较复杂,且厚度为2mm,拉伸级别为F(冲制拉伸复杂的零件),同时需要一定强度才能进行。故选择表面镀层铝镇静钢板作为基础材料。

    2车身覆盖件模型建立采用三维软件进行车门连接件模型设计,表1.1为保险杆参数表,图1.2为3D模型图。

    表1.1 车身覆盖件尺寸参数

外形尺寸

400.58mm×223.20mm×16.37mm

表面积

168128.50mm2

体积大小

164823mm3

主体壁厚

2.00mm

平均

壁厚:

2.00mm

最大

壁厚:

2.00mm

最小壁厚

2.00mm

图1.2 车身覆盖件件模型

  1. 汽车覆盖件冲压工艺流程

    覆盖件特点:材料薄,形状复杂,结构尺寸大,外板表面质量高。0.6-1.2mm的09系列冷轧薄钢板,下图为冲压流程:

  1. 落料

  2. 拉伸

  3. 修边

  4. 内孔翻边

  5. 冲孔

    3)工艺方案分析

    冲压零件不论复杂或简单我们可以概括为它都是通过两类模具来获得的:成形类模具(包括拉延模,成形模,整形模,翻边模,侧翻和侧整模),修边类模具(包括修边模,落料模,冲孔模,侧修和侧冲孔模具),成形类模具是通过不同的成形来完成我们的产品形状,修边类模具则是切除零件在成形后的废料以达到产品的尺寸精度。

    覆盖件分为外覆盖件:指人们直接看到的车身外部的裸露件,如车门外板,顶盖,发动机罩等。以及内覆盖件:指车身壳体内的覆盖件,如仪表盘,车门内板,发动机盖板等。

    本次拉深件的设计,冲压工艺的设计和冲压模具的设计都是基于车身覆盖件形状复杂的三维曲面。深度尺寸相对平面尺寸而言很小,形面大多为大曲率半径的三维曲面,形状复杂。拉深成形时的变形状态,包括压缩类变形的拉深和伸长类变形的胀形成形两种方式。拉伸和压缩两种应力状态并存,且分布无一定规律,随零件形状、尺寸的变化而不同。

    深度尺寸相对平面尺寸而言很小,形面大多为大曲率半径的三维曲面,形状复杂。拉深成形时的变形状态,包括压缩类变形的拉深和伸长类变形的胀形成形两种方式。拉伸和压缩两种应力状态并存,且分布无一定规律,随零件形状、尺寸的变化而不同。

    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。

    3)模具设计

    1凸模

    一般的粗短凸模可以按标准选用或按常规设计。而在多工位精密级进模模具中有许多冲小孔的细小凸模,冲窄长槽凸模,分解冲裁凸模和受侧向力的弯曲凸模等。这些凸模的设计应根据具体的冲压要求,如冲压材料的厚度、冲压速度、冲裁间隙和凸模的加工方法等因素来考虑凸模的结构及凸模的固定方法。

    2凹模

    多工位级进模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。凹模的结构常用的类型有整体式、嵌块式、镶拼式和综合拼合式。整体式凹模由于受到模具制造精度和制造方法的限制,在多工位级进模中使用较少。

    3带料的导正定位

    在多工位精密级进模设计时,常将导正销与侧刃配合使用,侧刃作定距和初定位,导正销作精定位。此时侧刃长度应比步距大0.05~0.1mm,以便导正销导入导正孔时使条料略向后退。当采用自动送料机构送料时,可不用侧刃,条料的准确定位由导正销来实现。

    4带料的导向和托料装置

    多工位级进模依靠送料装置的机械动作,把带料按规定的尺寸间歇送进来实现自动冲压。由于带料经过冲裁、弯曲和拉深等变形后,在条料厚度方向上会有不同高度的弯曲和突起,为了顺利送进带料,必须将带料托起,使突起和弯曲的部位离开凹模工作表面。这种使带料托起的特殊结构称为浮动托料装置。该装置往往和带料的导向零件共同使用。

    5卸料装置的设计

    卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除冲压开始前压紧带料,防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均而引起带料窜动,还可保证冲压结束后及时平稳地卸料。更重要的是在多工位级进模中卸料板还将对各工位上的凸模,特别是细小凸模,在受到侧向作用力时,起到精确导向和有效的保护作用。卸料装置主要由卸料板,弹性元件,卸料螺钉和辅助导向零件所组成。

    6限位装置

    多工位级进模结构复杂,凸模较多,在存放、搬运、试模和冲压生产过程中,若凸模过多地进入凹模,会对模具造成较大的磨损,为此在设计多工位级进模时应考虑安装限位装置,控制凸模进入凹模的深度。

    7加工方向的转换机构

    在级进弯曲或其他成形工序冲压时,往往需要从不同方向进行加工。因此需将压力机滑块的垂直向下运动,转化成凸模(或凹模)向上或水平等不同方向的运动,实现不同方向的成形。完成这种加工方向转换的装置通常采用斜楔滑块机构或杠杠机构。

    8成形凸模工作高度的微量调节机构

    模具在成形时,需要对成形高度进行调整,特别是在校正和整形时,微量地调节成形凸模的位置是十分重要的。调节量太小则达不到成形件的质量要求,调节量太大成形时易使凸模折断。

    9级进模模架

    级进模模架要求刚性好,精度高,因此通常将上模座加厚5~10mm,下模座加厚10~15mm。同时,为了满足刚性和导向精度的要求,级进模常采用四导柱模架。

    10绘制模具装配草图及部分结构零件图

    手工维制模具装配图及重要零件结构图。

    11制作3D动画演示

    运用3ds MAX软件进行三维动画展示模具机械结构,并且演示合模、注射充模、保压、冷却、开模、制品取出整个注塑流程。

3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1-2周:查阅相关资料,明确研究内容,完成外文翻译工作;

第3-4周:下载中外文文献,完成13篇中文文献摘要,3篇英文文献摘要,并对车门连接件进行初步的分析,完成开题报告;

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4. 参考文献(12篇以上)

4.阅读的参考文献不少于15篇(其中近五年外文文献不少于3篇)

[1]万鹏程.汽车保险杆注塑模浇注系统设计与成型参数优化[d].昆明:昆明理工大学.2011

[2]谭安平.汽车保险杠的流动平衡分析及模具技术研究[d].重庆:重庆工学院.2008

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