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1、汽車覆蓋件模具設(shè)計研究 摘要:從覆蓋件的基本信息出發(fā)，以UG的三維模型為主、CATIA的2D工法及ＡutoForm的分析為輔，完成了一副汽車覆蓋件模具的設(shè)計與實現(xiàn)。經(jīng)過試模、調(diào)模，驗證了該設(shè)計是正確、合理的。以覆蓋件為對象的沖壓模具設(shè)計技術(shù)展開研究，不僅有利于系統(tǒng)提高模具設(shè)計、開發(fā)的能力和水平，而且對我國高端汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。 關(guān)鍵詞:汽車覆蓋件；模具設(shè)計；工藝分析；工法設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計 1引言 對汽車工業(yè)及模具產(chǎn)業(yè)而言，覆蓋件的數(shù)量遠遠超過其它制件，汽車覆蓋件模具的占有率也遠遠超過其它模具。汽車覆蓋件是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)

2、動機和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部制件[1~3]。汽車覆蓋件是一種典型的知識密集型制件，以覆蓋件為代表的沖壓件模具設(shè)計是影響汽車行業(yè)車型更新?lián)Q代的關(guān)鍵技術(shù)之一，它不僅影響汽車更新的周期和研發(fā)的成本，也間接促進了新的沖壓技術(shù)和模具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。 2工藝分析 以某公司汽車覆蓋件的模具設(shè)計為例，制件如圖1所示，此制件是對稱件，材質(zhì)為鈑厚0.8mm的GMW3032M-ST-S-CR2-HD60G60G-U（通用公司材質(zhì)），要求生產(chǎn)批量：大量。該制件用到了切邊、起伏成形、翻邊、沖孔、整形、落料等工藝。本副模具根據(jù)工序組合程度分類為級進模（也稱連續(xù)模），沖壓級進模是在沿

3、條料的送料方向上，有超過兩個的工序站，即在合模壓力機一次行程中，在不同的工序站上依次完成兩道或兩道以上的沖壓工序的模具。沖裁級進模相對于其他的沖壓模具，如單沖模、復(fù)合模等具有生產(chǎn)效率高，精度高的特點。另外，構(gòu)成級進模的制件數(shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸模位置、凹?？孜坏任恢镁纫蟾遊4~6]。 2.1制件工藝的分析 根據(jù)客戶發(fā)來的技術(shù)文檔，該制件的基本公差等級為IT13級。沖裁工藝性：制件材料為GMW3032M-ST-S-CR2-HD60G60G-U，是通用公司的一種較軟冷軋鋼，有很好的塑性，而且鈑件是為0.8mm薄料，制件兩個孔為正面沖孔，直徑均為8.1mm，制件對孔的尺寸精

4、度要求不高，沖壓性能良好。成形工藝性：軟質(zhì)冷軋鋼塑性良好，適合拉伸，圖示制件成形形狀較為簡單，在成形過程中，制件的毛坯通過兩塊上下按照工法要求凹凸有致的的鋼塊（成形塊）使金屬凸緣兩側(cè)流動而形成，制件整形程度小，同時相對均勻，所以該制件的成形工藝性較好[4~6]。 2.2毛坯的確定 在對多工位級進模預(yù)設(shè)計，根據(jù)客戶的data圖來計算，通過分析軟件繪制制件的制件圖。此制件形狀雖然簡單，但需要進過多次成形。毛坯尺寸是通過工法組運用軟件計算得出，毛坯圖如圖2所示。 3工法設(shè)計 在本副模具中，排樣設(shè)計總的原則是先進行成形、沖孔、翻邊、切邊、彎曲，最后落料。

5、同時需把模具的強度、剛度、結(jié)構(gòu)的合理性考慮到位。 3.1工法排樣設(shè)計 工法排樣的原則除了要有最大材料利用率外，還要注意的是有當(dāng)站沖壓件，需要滿足后工序的要求。該制件外形較為規(guī)則，輪廓簡單，外輪廓精度要求不高，考慮到工序排樣要求，工法采用單排方案。在分析軟件確定成形工藝后，根據(jù)結(jié)果運用CATIA制作毛坯面的成形展開圖，在排樣圖的開始端安排沖孔、切口、切廢料等分離工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和載體分離。根據(jù)該制件的要求以及上述工藝特點的分析，設(shè)計多工位連續(xù)工序排樣方案，如圖4所示。 3.2工法細節(jié)分析 ①到④步可看成下料站。下料站主

6、要是進行切邊（一般為毛坯外輪廓），為后面的成形做準備。本套模具下料站中還加入了翻邊，這道工序是讓翻邊在頂料條的U槽中增加送料的穩(wěn)定性，從而增加精準度，同時在切邊時為后工序考慮增加了兩處切邊。工序站力的計算，力的計算也是工法環(huán)節(jié)中重要的一節(jié)，它影響到合模壓力機的選用，一般總力的大小不能超過合模壓力機力的80%；同時還影響提供力源的標準件的選用，進而影響模具的結(jié)構(gòu)。通過CAE分析能夠模擬出制件成形的受力、形變、變薄率等等情況。軟件分析可用來預(yù)測制件的生產(chǎn)狀況，本副模具運用AutoForm分析，圖5為成形過程圖。汽車覆蓋件模具工藝前期流程優(yōu)化設(shè)計的第一步是做好反彈模擬計算，如圖6所示。通過軟件分析可

7、知，工法分析滿足客戶要求，排樣也是符合客戶審查提出的要點。 4結(jié)構(gòu)設(shè)計及試模 4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計 總體裝配結(jié)構(gòu)如圖7所示，下模裝配圖如圖8所示。圖4工序排樣圖①沖孔和切邊②切邊③切邊和翻邊④切邊和翻邊⑤成形⑥切邊和沖孔⑦上翻⑧切邊⑨下翻⑩整形分離切斷廢料PITCH171⑩⑨⑧⑦⑥⑤④③②①設(shè)計的汽車覆蓋件模具是12工位的多工位級進模，采用切口的形式，完成成形、沖孔、切邊、翻邊和落料；采用自動送料，大批量生產(chǎn)時加上條料自動送料裝。步距171mm，模具長2,060mm，寬920mm。模具結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示，采用滑動導(dǎo)套式模架；下料站以切邊鋼塊為主，固定于集合式承盤

8、，后續(xù)站的成形塊、切邊塊、整型塊也均固定于承盤，其原因為條料與模架距離較高，切邊鋼塊、成形鋼塊以及整形鋼塊為SKD11鋼，售價較貴，所以采用1050鋼的承盤來減輕成本。送料由氮氣缸頂起頂料條，送料機進行送料；頂料條和下料站承盤兩側(cè)安裝導(dǎo)向塊，對條料起導(dǎo)向作用。模具的送料高度為50mm，閉模高度為736.6mm。 4.2模具工作過程及試模 一副模具從虛擬的3D圖變成能生產(chǎn)制件的實物，要經(jīng)歷機加工、組立、合模、試模和調(diào)模，而試模就檢驗?zāi)＞呤欠窈细竦闹匾襟E。本模具是包含沖裁和成形的多工位級進模，模具工作過程：模具閉模時，條料送入后借助始用擋料裝置進行首次定位，第①工位進行切

9、邊和沖孔，第②工位同為切邊，第③、第④工位進行切邊和翻邊，前4道工序的切邊都是為第⑤工位的成形做準備，所以前4道工序被看做下料站。第⑥工位切邊和沖孔，第⑦工位進行上翻邊，第⑧工位進行切邊，第⑨工位進行下翻邊，第⑩工位進行整形，第工位切割分離，第工位落料。模具開模時，上模向上運動，下模保持原位，壓料板在氮氣彈簧的作用下，平穩(wěn)回程。同時，壓料板將工件從上模鋼塊往下推出。壓料板上升浮動至最大高度，導(dǎo)向限位將限制它下降；下模中，頂料條及其上機構(gòu)在氮氣彈簧的作用下上升，送料裝置工作，將條料沿送料方向運動一個步距。開模閉?？扛袘?yīng)器反饋，開模閉模如此反復(fù)，條料以一次一個步距送料，這樣條料就能從毛坯到成品，完成工作。模具在第一次試模時，發(fā)現(xiàn)反彈導(dǎo)致形面回彈超出公差，進行了調(diào)模后，使得模具生產(chǎn)符合要求。 5結(jié)束語 設(shè)計的覆蓋件模具為多工位沖壓級進模，適用于高強度連續(xù)工作、大批量生產(chǎn)，這對模具的結(jié)構(gòu)要求很高，需要了解實際參數(shù)（客戶提供的信息），嚴格按照工法設(shè)計，解決涉及客戶、生產(chǎn)單位和生產(chǎn)人員的的相實際關(guān)問題。