前围外板加强板12页.doc

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前围外板加强板拉延模设计摘要：此前围外板加强板是我厂出口国外右置车而开发的汽车覆盖件。在这个产品的制造过程中，我分担了工艺补充-DL图的三维设计和拉延模的设计工作。本文主要介绍DL图以及拉延模具的三维设计思想，重要工艺参数与模具结构方案的确定。1、前言前围外板加强板为汽车覆盖件，其特点是尺寸精度要求高，几何尺寸大，型面为三维立体曲面。而提供的原始数据是CATIA的model三维数据，经过转换PART零件后曲面比较破碎，这给数据的修复带来很大的麻烦，因为数控加工时曲面是唯一的加工依据，所以必须认真修复它。同时，此模具要求能在两台设备上工作，结构比较紧凑，这给模具设计也带来了一定的难度。2、产品及冲压工艺介绍2.1产品介绍产品介绍见图1所示：（已修复）图1 2.1.1产品名称：前围外板加强板2.1.2材料：08AL 2.1.3料厚：板料1.0 GB13237 2.2冲压工艺介绍：①拉延②修边③翻边整形该拉延模为第一道工序，拉延成DL图所示形状（如图4）。2.3 DL图的三维建立据产品图分析，其表面刚性较强，周边的拉延筋采取非封闭式，修边线不在压料面上，拉延筋采用整体半圆拉延筋。如图2：图2确定修边线及拉延筋后，就可对数据进行工艺补充。由于曲面建模过程比较复杂，最终的数据格式又必须是PRO/E的part格式文件，而PRO/E软件对复杂的曲面建模比较繁琐且有一定的困难，所以采用CATIA软件建模，然后再转换成PRO/E的part格式进行处理。经过对产品的认真分析，A、B两处变形较大，为走料顺利，防止拉裂，故加大此处的放料尺寸，顺曲面延拓了80mm,其他三边延拓30mm。最终所建数模如图4图3图4 3、使用设备的技术规格此模具使用的设备为J36-800/J39-630机械压力机，J36-800主要技术参数如下：滑块公称压力800吨封闭高度调节量500mm最大装模高度1200mm滑块行程500mm工作台板尺寸1800X4000mm滑块底面尺寸1550X3640mm J39-630主要技术参数如下：滑块公称压力630吨封闭高度调节量400mm最大装模高度940mm滑块行程500mm工作台板尺寸2000X4000mm滑块底面尺寸2000X2000mm 4、冲压工艺性分析及方案的确定产品冲压工艺性能的好坏直接影响产品的质量，以及材料利用率，模具使用寿命，模具制造及调整的工作量。4.1冲压方向通过对产品图纸的研究，根据产品几何形状的特点可以发现，该产品左右基本对称，而第一道工序拉延件则完全对称，所以选择制件外表面朝上定位，工艺补充所做的三个较大凸包为反拉延状态是最理想的工作状态。4.2定位方式该产品是汽车覆盖件，与其他件相配合，所以对产品的表面质量要求比较高。为了保证制件定位可靠，操作方便，且下料尺寸由试验确定，决定采用四周用可调定位块定位，定位方式见右图：4.3取件装置为了使工人取件方便，在模具上设计安装8个标准弹簧顶销装置。4.4托杆位置的确定由于受拉延凸模的宽度的限制，托杆宽度方向的位置不能以工作台中心线对称，应偏移一个托杆孔的距离。而长度方向要适合于两台设备，凸模上的托杆孔设计为长方形。如下图:4.5工作部分的结构方式为了节省材料，便于模具制造与维修，降低模具制造成本，缩短模具制造周期，根据此大型覆盖件拉延模的工作特点，凸模、凹模、压料圈三大件采用整体铸造结构。4.6基准点的确定随着计算机CAD/CAM技术的迅速发展及数控机床的普及应用，现在模具零部件的加工由过去依靠样板，模型的一般机械加工向高速度、高精度的数控加工方向转变，使产品精度极大提高，模具制造周期缩短，钳工的劳动强度降低，适应了模具市场激烈竞争的需要。为了方便计算机辅助设计编程及数控加工，采用在产品上选取设计基准点的方法，但选取基准点时要注意：①、基准点最好选在产品内部三维方向坐标线的交点上。②、同一产品各工序的基准点尽量选取一致，既只选一个基准点。避免产生混淆，造成不应有的损失。③、基准点的选取要有利于模具结构的表达以及模具领部件的加工。由于提供的是三维数据，此模具的基准点坐标参考产品图的原始坐标定位，其基准点为x,y,z(1300,0,-390)4.7此覆盖件拉延模设计应注意的几个问题①、在建三维DL图是尽可能考虑减小拉延深度，而且使深度均匀。②、压料面应尽量设计为曲率很小的双曲面，并且与拉延凸模的形状保持一定的几何关系，保证在拉延过程中毛坯处于张紧状态，并能平稳地紧贴凸模，防止起皱。③、为了防止起皱，合理采用拉延筋来加大进料阻力；或是利用拉延筋合理布排，改善毛坯在压料圈下的流动，使金属流动趋于均匀。④、由于是大型覆盖件，拉延过程中会产生很大的气流，影响拉延质量，所以必须在凸模、凹模上合理的位置布上通气孔，通气孔需设在对成形无影响且钻孔方便的部位，标准孔Φ6，通气孔垂直于水平方向钻出。⑤、单动拉延时，压料圈在抬起状态下，导向段长度必须大于50。双动模中，在凸模接触毛坯时，导向段长度必须大于50。⑥、凹模中对拉延没有影响的部分要设置空刀，目的是减少研配工时，可在空刀部积存生产中的垃圾。⑦、在局部变形比较剧烈的地方进行冲孔或切口以改善材料流动的情况（应尽量把冲孔和切口工序放到落料模中去）。但在拉延外表件时，冲孔和切口产生的切屑易造成拉延件表面点状损伤。刃口部的间隙要取得比一般的大，单面间隙为料厚的10～１５％。⑧、顶出器应设置在棱边附近，顶出力必须平衡，外表件时避免顶在产品有用部分，若必须顶在有用部分内时，应采用橡胶顶销。5模具结构此拉延模是采用PRO/E三维建模方式，按top-down的设计思想，把DL图作为参照数据,也就是骨架模型，分别确定凸模、凹模、压料圈三大件的型面，利用直观的空间结构，逐一对三大件进行初步的设计，通过外部复制几何，正确布置各部件的空间位置，有效避免干涉。采用PRO/E全相关性的设计思想，方便地就能调整整个模具中相关联的数据，尤其在输出的二维图中，而不用去调整每个投影图。PRO/E对实体造型，尤其是对比较复杂的铸造件建模时，充分利用直观的空间结构，布置加强筋、减重孔，凸台等使其结构更趋合理性，达到产品优化结构设计的目的。在给定每种部件材料密度时，PRO/E能对任何空间构造的几何体精确算出其重量，可以比较准确地估算出制造成本。同时，模具设计完后，在模具制造加工过程中可以免去很多因图纸比较复杂而必须现场服务的工作，如铸造件在制作模型时，往往厂家会要求设计者必须去现场指导，而三维建的数模，很直观，他们很容易看懂。模具结构见图示：轴侧图上平面图下平面图A-A剖面图N-N剖面图5.1工作部分与定位零件：工作部分零件由拉延凸模，凹模，压料圈，定位块等组成。5.2导向零件对拉延模来讲，其精度没有落料冲孔模的要求高，而且拉延模在制造过程中可能存在间隙不均匀，从而导致侧向力。所以，此模具采用导板导向，既可以准确对中，又可以有效地防止侧向力。导向滑面位置的设置和数量的选定，必须保证凸模与压料圈在前后左右以及旋转方向上不产生晃动。5.3拉延模的材料根据模具结构和产量的具体情况，选择适当的材料。对于大型覆盖件的整体拉延模，由于尺寸大、形状复杂，宜采用铸造结构。此模具为了节省模具钢，降低制造成本，缩短制造周期，凸模、凹模、压边圈都采用了整体结构，然后表面淬火，时效处理。铸件采用MoCr铸铁。6、模具的工作原理工作时，气垫上升带动托杆，托杆把压料圈顶起，此时把板料放在压料圈的定位装置内，上模通过压床滑块下行，接触制件表面与压料圈作用逐渐压紧板料。上模继续下行，压料圈由于上模的压力跟随下行，当板料接触到下模上表面时，拉延开始。当拉延结束时，压床滑块到达下死点位置，限制器限制其行程，拉延终止。整个拉延工作过程全部完成。回程时，滑块带动上模上行，压料圈由气垫作用上升，上模继续上行，当上模离开制件时，顶出器在弹簧的作用下将制件顶起，压料圈上升到最高点静止，由操作工人将制件取出。7、重要工艺参数的计算确定与校核7.1压料力的计算：毛坯的尺寸:760x2200。压边力可以按下面经验公式计算：Q=ΣAxqx25%公斤式中ΣA—毛坯总面积；q—压料单位压力，[q]为公斤/mm2；Q=760x2200x0.25x25%=104500公斤=104.5吨7.2拉延力的计算：拉延力可按经验公式计算：P=hlsσb公斤式中h—系数,取0.7~0.9 l—毛坯周长（mm）s—料厚(mm)σb—抗拉强度，[σb]为Kg/mm²P=0.9x5920x1x40=190440公斤=190.4吨8、该拉延模的特点8.1在设计过程中，尽可能地从模具的实用性、经济性和安全性出发，尽量简化模具结构。8.2在设计过程中，尽量选用模具标准件，提高了模具维修，同时缩短了模具的制造周期，降低了模具制造成本。8.3大量采用铸件结构，节省了模具钢，降低了制造成本和工人加工的劳动强度，大大缩短了制造周期。参考文献：1、重庆大学王孝培著《冲压手册》机械工业出版社2、《冲模设计手册》机械工业出版社。