毕业设计（论文）汽车覆盖件拉伸模的设计及调试.doc

日照职业技术学院毕业设计（论文）题 目： 汽车覆盖件拉伸模的设计及调试 院 部： 机电工程学院 专 业： 数控设备应用与维护 学 号： 200471128 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲师 二OO七年 五月 二十六日汽车覆盖件拉伸模的设计及调试一、摘要当今世界，冷冲压产品在整个国家工业中占的比重越来越大，无论汽车、飞机、电机、电器还是日用工业品。都广泛应用冲压产品，而冷冲压最重要的工序拉延，其产品质量直接影响到整个冲压件。汽车覆盖件是组成汽车车身的薄板冲压件，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大及表面质量要求高等特点。形状较复杂的冲压件要经过多道工序的冲压才能完成，但是覆盖件的质量好坏在很大程度上受拉伸模质量的控制，拉伸模是冲出高品质外观件的关键，因此，大型覆盖件拉伸模的设计和制造调试是汽车制造厂家和模具制造厂家必须攻克的一道难题。本文主要介绍了汽车覆盖件拉伸模的设计要点及主要的调试经验，并对汽车覆盖件在拉伸过程中容易出现的起皱和开裂现象进行了分析，从工艺分析、模具结构设计及调试等几个方面详细说明了拉伸模设计及调试的重要性。关键词 汽车 覆盖件 拉伸模 设计 调试 AbstractThis article introduced a car to overlay a design important point which pulls to stretch a mold and mainly adjust to try experience, and overlay a piece to appear easily during the period of pulling to stretch to the car of shrivel and opened crack phenomenon to carry on analysis, from the craft analytical, molding tool structure design and adjust to try several etc.s importance which elaborates on to pull to stretch a mold design and adjusts t.Key word Automobile overlay a piece draw die design adjust to try目录一 摘要 1二 关键词 1 三 引言 2四 正文冷冲压的概念与基本工序 3 大型覆盖件拉伸模的设计 7覆盖件拉伸模工作部分的结构设计覆盖件拉伸模的调试五 结束语 六 致谢 9七 主要参考文献 10（一）冷冲压的概念： 冷冲压是在常温下，利用冲压模在压力机上对板料或热料施加压力，使其产生塑性变形或分离，以而获得防需形状和尺寸的另件的一种压力加工方法。 3.2 冷冲压的基本工序： 分离工序：冲压工件与板料沿要求的轮廓线相互分离。 成形工序：毛在不被坏的条件下发生塑性变形，获得防需形状，尺寸和精度的加工方法 拉延即为成形工序（二）大型覆盖件拉伸模的设计 1. 拉延件的冲压方向       覆盖件的拉延件设计，首要是确定冲压方向。确定拉延冲压方向，应满足如下几方面的要求。   （1）保证拉延件凸模能够顺利进入拉延凹模，不应出现凸模接触不到的死区，所有需拉延的部位要在一次冲压中完成。   （2）拉延开始时，凸模和毛料的接触面积要大，避免点接触，接触部位应处于冲模中心，以保证成型时材料不致窜动。   （3）压料应尽量保证毛料平放，压料面各部位进料阻力应均匀。拉延深度均匀，拉入角相等，才能有效地保证进料阻力均匀。        图5（a）中凸模两侧的拉入角心可能作到基本一致，使两侧进料阻力保持均衡。凸模表面同时接触毛料和点要多而分散，并尽可能分布均匀，防止成型过程中毛料窜动，如图5（b）所示。当凸模和毛料为点接触时，应适当增加接触面积，如图5（c）所示，以防止应力集中造成局部破裂。图5 冲压方向的选择        如果有反成型，且反成型有直壁部分，则冲压方向实际由反成型的位置决定。      当冲压方向和覆盖件在汽车上的坐标关系完全一致时，则覆盖件各点的坐标数值可以直接用在模具上。当冲压方向和覆盖件在汽车上的坐标关系有改变时，则覆盖件各点的坐标数值应该进行转换计算方可用在模具上。如果只改变一个坐标线时，且拉延方向是以垂直于覆盖件对称面的轴进行旋转来确定的，则平行于对称面的坐标是不需转换计算的。可见，冲压方向和汽车坐标完全一致，能够带来很多方便。    2. 压料面的确定        覆盖件拉延成形的压料面形状是保证拉延过程中材料下破不裂和顺利成型的首要条件，确定压料面形状应满足如下要求。   （1）有利于降低拉延深度。平压料面夺料效果最佳（见图6），但为了降低拉延深度，常使压料面形成一定的倾斜角。图6 拉延模的压料面1凸模  2凹模  3压料圈   （2）压料面应保证凸模对毛料有一定程度的拉延效应。压料圈和凸模的形状应保持一定的几何关系，使毛料在拉延过程中始终处于紧张状态，并能平稳渐次地紧帖凸模，不允许有多余的产生皱纹。为此，必须满足下列条件（见图7，图8）。    图7  压料面展开长度比凸模表面展开长度短                 图8  压料面形状（前围外盖板）                               ll1        式中  l凸模展开长度；      l1压料面展开长度；      凸模表面夹角；      压料面表面夹角。    还要注意   有些拉延件虽然压料面展开长度比凸模短，但在拉延过程中，每一瞬间这种关系不能维持，发生压料面展开长度比凸模长的瞬间，就会形成皱纹，并最后留在拉延件上而无法消除（见图9）。图9 凸模从开始拉延到最后的过程中，四个瞬间位置形成皱纹的情况   （3）压料面平滑光顺有利于毛料往凹模型腔内流动。压料面上不得有局部的鼓包、凹坑和下陷。如果压料面是覆盖件本身的凸缘上有凸起和下陷时，应增加整形工序。压料面和冲压方向的夹角大于90º，会增加进料阻力，也是不可取的。    平面夺料面不但有利于成型，而且加工也容易，应尽量采用。单曲率压料面和双曲率压料面多用在拉延深度较深的拉延模。    3. 工艺补充部分设计    为了给覆盖件创造一个良好的拉延条件，需要将覆盖件上的窗口填平，开口部分连接成封闭形状，有凸缘的需要平顺改造使之成为有利成型的压料面，无凸缘的需要增补压料面，这些增添的部分称为工艺补充部分。    工艺补充是拉延工艺不可缺少的部分，拉延后又需要将它们修切掉，所以工艺补充部分应尽量减少，以提高材料的利用率。    工艺补充部分除考虑拉延工艺和压料面的需要外，还要考虑修边和翻边工序的要求，修边方向应尽量采取垂直修边。可能采用的几种修边型式如下。图10 工艺补充部分的几种况    （1）修边线在拉延件压料面上，如图10（a）所示。此时压料面应是覆盖件的凸缘面，修边采取垂直修边。为了在模具使用中打磨压料筋槽不致影响修边线，修边线至拉延筋的距离A一般取25mm。   （2）修边线在拉延件底面上，如图10（b）所示。采用垂直修边，工艺补充尺寸一般取：      B35mm；      C1020mm；      D按保留有多于1.5根完整拉延筋形状考虑。      R凸310mm，深度浅和直线部分取下限，深度深和曲线部分取上限；      R凹810mm。   （3）修边线在拉延件短斜面上，如图10（c）所示。采用垂直修边，工艺补充尺寸一般取：      EB35mm；      5º。   （4）修边线在拉延件长斜面上，如图10（d）所示。垂直修边，修边线是按覆盖件翻边展开确定的，所以拉延轮廓外形不能完全平行修边线，图中F是变化的，不同情况取不同最小值，F还和拉延件在修边时的定位有关，如图11所示。一般取：      F8mm（用拉延槛定位）；      F35mm（用侧壁定位）；      6º12º。   （5）修边线在拉延件侧壁上，如图10（e）所示。采用水平修边或倾斜修边，修边线至凹模圆角半径的距离G是一个变量，它决定水平修边凹模镶块的强度。    图12所示为水平修边和倾斜修边示意图。修边凹模镶块的刃口宽度b一般取12mm，角取30º，b局部最小尺寸不小于8mm，最小为15º。 图11 拉延件在修边时的定位                                    图12 水平修边和倾斜修边示意图    4. 工艺孔及工艺切口        覆盖件需要局部反拉延时，如果采用加工该部圆角和使侧壁成斜度的办法，仍然拉不出所需深度时，往往采取冲工艺切口的办法来改善反拉延的条件，使反拉延变形区从内部工艺补充部分得到补充材料。        工艺孔或工艺切口必须在修边线之外的多余材料上，修边时不应影响工件的形状。     （1）工艺孔。工艺孔在拉延前预先冲制，一般和落料工序合并，采取落料冲孔复合模。工艺孔的数量、尺寸大小和位置需要由拉延模试冲确定，见图1-13。图13 预冲工艺孔拉延车门外板                        图14 窗口反拉延、切两个工艺孔   （2）工艺切口。工艺切口一般在拉延过程中切出，废料不分离，和拉延件一起退出模具。工艺切口的最佳冲制时间是在反拉延成型到最深，即将产生破裂的时刻，这样可以充分利用材料的塑性，使反拉延成型最需要材料补充的时候能够获得所需要的材料（见图1-14）。工艺切口也要由试冲决定。    5. 拉延筋和拉延槛    覆盖件拉延成型时，在压料面上敷设拉延筋或拉延槛，对改变阻力，调整进料速度使之均匀化和防止起皱具有明显的效果。归纳起来敷设拉延筋的主要作用有如下几点。   （1）增加局部区域的进料阻力，使整个拉延件进料速度达到平衡状态。   （2）加大拉延成型的内应力数值，提高覆盖件的刚性。   （3）加大径向拉应力，减少切向压应力；延缓或防止起皱。    拉延筋和拉延槛的形状见图1-15。拉延筋的断面形状为半圆形，一般取筋半径R1218mm，筋高h57mm（钢件）或35mm（铝合金件）。拉延筋的凹槽一般不和工件吻合，通过修整凹槽的宽度来改变进料阻力。拉延槛的阻力更大，它多用在深度浅的拉延件上。图15 拉延筋和拉延槛a  拉延筋； b 拉延槛    拉延筋和拉延槛的敷设原则如下。   （1）拉延件有圆角和直线部分，在直线部分敷设拉延筋，使进料速度达到平衡。   （2）拉延件有直线部分，在深度浅的直线部分敷设拉延筋，深度深的直线部分不设拉延筋。   （3）浅拉延件，圆角和直线部分均敷设拉延筋，但圆角部分只敷设一条筋，直线部分敷设13条筋。当有多条拉延筋时，注意使外圈拉延筋“松”些，内圈拉延筋“紧些”，改变拉延筋高度可达到此目的。   （4）拉延件轮廓呈凸凹曲线形状，在凸曲线部分设较宽拉延筋，凹曲线部分不设拉延筋。   （5）拉延筋或拉延槛尽量靠近凹模圆角，可增加材料利用率和减少模具外廓尺寸，但要考虑不要影响修边模的强度。（三） 覆盖件拉伸模工作部分的结构设计 凸、凹模圆角半径的确定 凸、凹模圆角半径的大小对于能否获得理想的拉伸件起着很大的作用。覆盖件拉伸常见的缺陷是拉裂和起皱，当凸模圆角半径过小时，拉伸毛坯的直壁部分与底部的过渡区的弯曲变形加大，使危险断面的强度受到削弱，而当凹模圆角半径较小时，毛坯侧壁传力区的拉应力相应增大，这两种情况都会使拉伸系数增大，板料的变形阻力增加，从而引起总的拉伸力的增加和模具寿命的降低。若凸模和凹模的圆角半径过大，板料的变形阻力小，金属的流动性好，但也会减小压边的有效面积，使制件容易起皱。因此确定凸、凹模半径时必须与工件的变形特点、拉延筋及凸、凹模具圆角半径的大小等因素综合考虑。 拉延筋位置、数量的确定 在汽车覆盖件模具设计中，拉伸方向，工艺补充部分和压料面的形状是决定能否拉伸出满意制件的先决条件，而拉延筋的设置则是必要条件，拉延筋的作用主要是增大全周或局部的材料变形阻力以控制材料的流入，提高制件的刚性，同时它也是防止覆盖件起皱和开裂最有效的方法。 拉延筋的数量及位置主要根据覆盖件的外形及拉伸深度而定的，拉伸深度大的制件在直线部分一般要布置根拉延筋，而在圆弧部位不设拉延筋；同一零件各部位拉伸深度相差较大时，在深的部位不设拉延筋，浅的部位需设拉延筋；在进料阻力小的部位设置拉延筋；在需要进料少的部位设置拉延筋；在容易起皱的部位设置拉延筋。拉延筋的方向一定要与拉伸毛坯的材料流动方向相垂直。拉延筋装在压边圈压料面上，还是装在凹模压料面上都不影响拉延筋的作用，但在压力机上调整冲模时，一般不打磨拉延筋，所以要求拉延筋装在上面压边圈的压料面上，而拉延筋槽设置在下面凹模压料面上，以便于打磨和研配。 若压料面就是覆盖件本身的凸缘时，经常打磨凹模上的拉延筋槽，凹模压料面的损耗就会越大，会影响拉伸深度。当损耗到一定程度时，则需要维修，这时拉延筋的布置就要考虑到维修的方便，若维修方便，拉延筋可安置在上面压边圈的压料面上，若维修困难，则拉延筋应装在下面凹模压料面上，这样则能减小凹模压料面的损耗。 （四） 覆盖件拉伸模的调试 汽车覆盖件拉伸模的模具调试对零件的质量也起着至关重要的作用，调试得好，不仅可以提高冲压件的质量，还可以缩短模具的制造周期。模具调试的目的就是为了完善模具设计者的意图，弥补模具设计和制造上存在的缺陷。由于拉裂和起皱是拉伸模的最主要缺陷，因此试模的关键就是要控制拉伸过程中材料的流动问题。因为材料流动过易则容易引起起皱，而材料流动困难则会造成制件拉裂，因此必须在二者之间找到一个平衡点。模具间隙的大小、压边力的大小、拉延筋的数量和位置等因素也都制约着拉裂和起皱的产生，下面仅谈谈在模具调试过程中积累的一点经验。 （）凸、凹模间隙的调整。 在拉伸模的调试过程中，凸凹模间隙的可靠与否直接影响着拉伸件的质量。若调整不当，在间隙大的一侧，拉伸件的侧壁容易起皱，甚至在周边会出现波浪形缺陷；而在间隙小的一侧则会由于受到过度挤压而造成局部板料过薄，增大拉伸力，导致工件拉裂。此外，不均匀的间隙还可能导致拉伸件侧壁上产生拉痕。 对于对称或封闭式的拉伸模，生产时避免上述现象发生的正确操的作方法是在压力机工作台上安装模具时，先用固定螺钉将上模固定在压力机滑块上，而将下模简单固定在压力机工作台垫板上（不拧紧下模压板螺栓），并且将压力机滑块的下死点位置向上调一点，以免合模时冲模顶死，然后开动压力机，让滑块空行程数次，最后将滑块降至下死点停止，重新拧紧下模固定螺栓，再开始试模即可保证模具凸凹模周边间隙均匀。 （）压边力的调整。 压边力的调节主要是指应用双动压力机进行拉伸的情况，较大的压边力可以防止起皱，提高拉伸件的刚性，而压边力较小则会使工件起皱。由于一些复杂的拉伸件结构不对称，各处变形不均匀，若采用相同的压边力，使材料周边阻力相同，势必会在工件变形小的部位起皱，而在变形剧烈的部位产生拉裂现象。双动拉伸压力机的外滑块在个悬挂点与连杆机构连接，各点可用机械方法使各点压边力得到调节，形成有利于金属各向流动的变形条件。如果掌握双动拉伸压力机的工作、结构原理，根据拉伸件各处的变形程度调节压边力，使各处保持与变形相适应的进料阻力，就会有效的抑制起皱和拉裂现象的发生。 （）压料面间隙的调整。 在压料力不易控制的情况下，采取调整拉伸间隙的办法可消除因材料厚度变化而引起的压料力的变化对材料变形的不利影响，压料面间隙的调整主要有以下两种方法：如图所示采用里紧外松的原则，在凹模口处，直线弯曲变形区和伸长变形区应允许压料面有里紧外松现象，材料在变形过程中料厚不变或变薄，这样就造成了压料间隙相对的变大，实际上相当于减小了压料力。当板料流过紧区时压边圈就减弱了压料作用，而里紧外松的压料面则可以均衡压料力。随着材料的流动，压边圈始终保持着压料作用，防止起皱等缺陷的产生。如图为采用里松外紧的原则，在压缩变形区中，材料处于径向受拉，切向受压的应力状态，毛坯在圆周方向上产生压缩变形。随着材料的流动，料厚有增大的趋势，这样会使压料面间隙相对减小进而增大进料阻力，材料在拉应力的作用下易于破裂。因此在调模具压料面间隙时应采用里松外紧的方法，消除材料厚度增加对材料变形的不利影响。  图1 压料面间隙里紧外松示意图1 凸模 2压边圈 3凹模 图2 压料面间隙里松外紧间隙1 凸模 2 压边圈 3 凹模）拉伸坯料的剪切。 在模具调试过程中，对于一些结构不对称的覆盖件，由于其拉伸时各处的变形不均匀，因而工件在凹模周围各处进料阻力不同，除采用拉延筋进行控制，还须根据各处变形的特点，在拉伸前对板料进行适当的剪切或落料，剪切或落料必须按照以下原则进行： （）坯料的表面积约等于工件的表面积。 （）坯料的形状应与工件横截面形状相似。 （）坯料轮廓应该是光滑的流线型，不能有突起和尖角，通常变形量较大处的法兰边可留得小一些，变形量较小处的法兰边可留得大一些，使进料阻力与变形程度相协调。另外，试冲要按照从小到大的原则，即对于易裂的地方先用小坯料，若起皱则将材料放大。 （5）拉裂和起皱应采取的措施拉裂和起皱是拉延出现最多和最严重的问题，总之，随着汽车行业的不断进步，对汽车外覆盖件的外观质量的要求也越来越高，这就要求模具设计、制造人员不断地提高设计和制造水平，同时要积累有丰富的调模经验，这样才能制造、调试出合格的模具，从而获得理想的冲压件，提高汽车的外观质量五、结束语 经过一个月多的努力，毕业设计终于完成了。可能此毕业设计尚存在不足之处，但通过这段时间的学习与工作，从中学习到了很多相关的知识和经验。这对以后的学习和工作都有着很大的帮助和作用。 设计过程中，虽然遇到了许多困难，但是同学们的热心帮助、系老师的精心指导下，解决了在设计过程中遇到的问题得以按时完成这此设计，在此向他们表示最诚挚的谢。六、致谢设计过程中，虽然遇到了许多困难，但是同学们的热心帮助、系老师的精心指导下，解决了在设计过程中遇到的问题得以按时完成这此设计，在此向他们表示最诚挚的谢。七、主要参考文献1 王芳主编·冷冲压模具设计指导书·北京：机械工业出版社，1998年。 2 郑可锽主编·实用冲压模具设计手册·北京：中国宇航出版社，1990年。 3 梁炳文主编·板金冲压工艺与窍门精选·北京：机械工业出版社，2002年。 4 涂光祺主编·冲模技术·北京：机械工业出版社，2002年。 5 姜奎华主编·冲压工艺与模具设计·北京：机械工业出版社，2000年。