汽車剎車片模具設(shè)計【含11張圖紙】

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Push button switch with compound contac lever action.Ameica:4640998，1987-02-03.19王華，尚振國.Solid Works 在沖壓模具設(shè)計中的應(yīng)用，中國科技信息 2008 年，第 15期：141-142.20聶蘭啟，聶伯揚(yáng). 薄壁深錐零件的拉伸成形.模具制造，2008 年，第 8 期，29-32.21鄧明，呂琳.沖壓成形工藝及模具.第 1 版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 年：117-125.2322 ZHOU Li-Qun,LI Yu-Ping,ZHOU Yi-Chun.A Mechanics Model for Stamping a Sheeton Elastic Die with Large Deformation.Journal of Shanghai Uniwersity(EnglishEdition),2002,6(2):130-135.23彭建聲.冷沖壓技術(shù)問答（上冊）.第 3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 年：336-340.外文翻譯任務(wù)閱讀 10000 字符以上的外文文獻(xiàn)，并至少翻譯 5000 漢字的兩篇外文文獻(xiàn)，若一篇篇幅較長，則另一篇只需翻譯開頭部分。計劃進(jìn)度：起止時間內(nèi)容2013.2.12013.2.25前期資料準(zhǔn)備、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯布置。2013.2.252013.3.3查閱資料(包括外文資料)，撰寫文獻(xiàn)綜述、開題報告及外文資料翻譯。2013.3.32013.3.8完成開題報告。開題報告答辯。2013.3.92013.4.5總體方案設(shè)計，分析計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計。2013.4.52013.4.12方案設(shè)計，分析計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖紙繪制，撰寫說明書。2013.4.132013.4.18畢業(yè)設(shè)計中期檢查完成情況及表格與記錄的填寫。2013.4.182013.5.10完成圖紙繪制，說明書撰寫。提交畢業(yè)設(shè)計（論文）。2013.5.112013.5.18畢業(yè)設(shè)計（論文）的審閱；評議小組分組審閱。2013.5.192013.5.30畢業(yè)設(shè)計答辯。實習(xí)地點指導(dǎo)教師簽 名年 月 日系 意見系主任簽名：年 月 日學(xué)院蓋章主管院長簽名：年 月 日浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告1班 級機(jī)械與自動控制學(xué)院 09 機(jī)械類（4）班姓 名趙天星課題名稱汽車剎車片模具設(shè)計開題報告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析，預(yù)期研究成果、研究工作計劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類不少于 3000 字）目 錄1 選題的背景與意義1.1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢1.1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀1.1.4 技術(shù)的發(fā)展方向2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1 基本內(nèi)容2.2 擬解決的主要問題3 總體研究思路及預(yù)期研究成果3.1 總體研究思路3.2 可行性分析3.3 預(yù)期研究成果4 研究工作計劃參考文獻(xiàn)（開題報告全文附后）成績：（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個方面）系主任審答意辯見答辯組長簽名：核意見簽名：年月日年月日汽車剎車片模具設(shè)計趙天星機(jī)械與自動控制學(xué)院 09 機(jī)械類（4）班B093004261 選題的背景與意義汽車剎車片是汽車制動的一個重要零件，對汽車的安全性能和質(zhì)量都有重要影響，通過對生產(chǎn)實際中鈑金件零部件的設(shè)計，可以掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)綜合分析和解決專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，對于了解掌握沖壓成形技術(shù)和設(shè)計制造沖壓模具有很大的幫助。目前隨著汽車模具行業(yè)的快速發(fā)展，沖壓成形技術(shù)不斷應(yīng)用于汽車覆蓋件、汽車側(cè)圍等方面，同時也被廣泛應(yīng)用于能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)1要方法，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點。所以熟練掌握沖壓成形技術(shù)對于個人以后發(fā)展和從事機(jī)械制造業(yè)至關(guān)重要，為以后順利的走向工作崗位做準(zhǔn)備。1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1 沖壓成形技術(shù)介紹沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具，是在冷沖2和日常生活的生產(chǎn)之中。采用模具生產(chǎn)毛坯或產(chǎn)品零件，是材料成型的一種重壓加工中，將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具(俗稱冷沖模)。一般冷沖壓的基本工序分為兩大類分離工序：沖壓工件與板料沿要求的輪廓線相互分離。如切斷、中裁、切舌、切邊、剖切、整修、精中。成形工序毛坯在不被壞的條件下發(fā)生塑性變形，獲得防需形狀，尺寸和精度的 30T 方法。如彎曲、卷邊、拉彎、扭彎、拉深、變薄拉深、翻邊、翻孔、卷緣、脹形、起伏、擴(kuò)口、縮口、縮徑、旋壓、校平整形，冷擠壓、冷鐓、壓花。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料(金屬或非金屬)批量生產(chǎn)成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行,沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。1.1.2 沖壓工藝的發(fā)展優(yōu)勢沖壓工藝是一種成形加工方法，通常依靠外在壓力和模具對相關(guān)的板料施加力，使其板料發(fā)生分離或塑性變形，從而實現(xiàn)所需形狀和尺寸的沖壓件的有效獲取。與其他的機(jī)械、塑性等加工方法比較而言，沖壓加工工藝在其技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具備了諸多的獨特優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。1)沖壓加工工藝的操作便利，易于實現(xiàn)工藝的機(jī)械自動化。由于沖壓加工工藝的實現(xiàn)是通過沖壓模具、沖壓設(shè)備而完成的，而普通壓力機(jī)每分鐘的行程量可達(dá)到幾十次，若是高速的壓力機(jī)每分鐘的行程量則可為上百至千次，并且壓力機(jī)的每次行程都有可能獲取一個沖件，從而使其加工工藝的生產(chǎn)效率得到了大大的提高。2)沖壓工藝的質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性。這是因為在進(jìn)行沖壓加工時，沖壓模具使其沖壓件的形狀尺寸的精度得到了良好的保證，沖壓件的表面質(zhì)量通常都會受到較好的保護(hù)，再加之所使用的沖壓模具的使用壽命較長，從而使得同一沖壓模具制成的沖壓件具有一模一樣的特點。3)小到秒表大到汽車覆蓋，沖壓加工工藝可加工出形狀復(fù)雜、尺寸跨度大的零件，再加上板料在沖壓加工工藝過程中的冷變形硬化效應(yīng)，使其所得沖壓件的剛強(qiáng)度較高。4)沖壓加工工藝是一種省料、節(jié)能的加工方法，在其沖壓加工過程中幾乎沒有碎料的產(chǎn)生，使得材料的利用率較高，并且在此過程中無需外來其他的加熱設(shè)備，3因而所得沖壓件的成本也較低。由于沖壓加工工藝中所用的模具具有一定的專業(yè)性，沖壓模具是一種制造精度、技術(shù)要求都較高的技術(shù)密集型產(chǎn)品，而加工成形一個復(fù)雜零件時所需要的模具也較多，因此， 沖壓工藝的優(yōu)越性只有在沖壓件大量生產(chǎn)的情況下也會得到充分的體現(xiàn)，其所獲取的經(jīng)濟(jì)效益也會隨之體現(xiàn)的更為突出。1.1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)；隹備工作量和縮短準(zhǔn)備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。模具制造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。為滿足這一要求，模具制造沖壓成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 21 世紀(jì)的沖壓技術(shù)將以更快的速度持續(xù)展，模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。沖壓成型技術(shù)將更加科學(xué)化、數(shù)字化、可控化。注重產(chǎn)品制造全過程，最大程度的實現(xiàn)多目標(biāo)全局綜合優(yōu)化，優(yōu)化將從傳統(tǒng)的單一成型環(huán)節(jié)向產(chǎn)品制造全過程及生命期的系統(tǒng)整體發(fā)展，汽車模具行業(yè)的發(fā)展，沖壓成型工藝在汽車覆蓋件、側(cè)圍等方面應(yīng)用越來越多。隨著模具 CAD/CAM 技術(shù)的不斷發(fā)展，作為改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，模具 CAD/CAM 技術(shù)將會越來越多的應(yīng)用于沖壓成型工藝。1.1.4 技術(shù)的發(fā)展方向沖壓模具數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)沖壓模具數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)是國際公認(rèn)的提高模具整體水平的有效手段。該技術(shù)包括模具優(yōu)化設(shè)計與CADCAMCAE一體化技術(shù)，尤其是三維技術(shù)和計算機(jī)4仿真模擬分析技術(shù)、模具模塊化、集成化、協(xié)同化設(shè)計技術(shù)；模具企業(yè)ERP、PDM、PLM 、MES等信息化管理技術(shù)；快速成型與快速制模技術(shù)：虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及公共服務(wù)平臺的建立等。沖壓模具大型化和精密化制造技術(shù)沖壓模具大型化和精密化一直是模具的重要發(fā)展趨勢。該技術(shù)包括汽車大型覆蓋件模具生產(chǎn)技術(shù)；汽車零部件大型多工位級進(jìn)模生產(chǎn)技術(shù)；高強(qiáng)度板及不等厚焊接板冷沖模生產(chǎn)技術(shù)；高強(qiáng)度板熱壓成形及模具生產(chǎn)技術(shù)；厚板精沖模具生產(chǎn)技術(shù)等。沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件制造技術(shù)模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具的重要組成部分，是模具基礎(chǔ)。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標(biāo)志。該技術(shù)包括：球鎖式快換凸模及固定板、固體潤滑導(dǎo)板和導(dǎo)套、斜楔機(jī)構(gòu)及其零部件，氨氣主彈簧等技術(shù)含量高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)異、質(zhì)量上乘、更換便捷的具有個性化的產(chǎn)品。2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1 基本內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計中主要完成的內(nèi)容包括：1）汽車剎車片成形方案設(shè)計；分析汽車剎車片的結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度，利用 CAD 和 Pro/E 繪制二維圖、三維圖，最終確定汽車剎車片的工藝成型方案。2）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計；根據(jù)汽車剎車片的工藝方案，結(jié)合汽車剎車片的公差等級、制作模具的成本、精度要求和生產(chǎn)效率等因素，確定模具總體結(jié)構(gòu)形式，完成模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。3）零件設(shè)計和相關(guān)計算；2.2 擬解決的主要問題1) 汽車剎車片尺寸結(jié)構(gòu)的解決分析2)汽車剎車片模具的設(shè)計3)該模具的制作剎車片工藝過程過程2.3 解決方案1）根據(jù)已知的剎車片背板的圖紙，仔細(xì)研究剎車片的工作原理，配合公差尺寸等，設(shè)計出相對應(yīng)的剎車片，確定相應(yīng)的尺寸和公差標(biāo)準(zhǔn)。52）畫出摩擦片的三維圖并加以修正。3）根據(jù)所確定的剎車片模具的尺寸。4）確定模具所用的材料為常用的模具鋼，使用的模具為壓制模。5）設(shè)計出剎車片模具的三維圖。6）對所設(shè)計的模具進(jìn)行強(qiáng)度和壽命校核與計算。3 總體研究思路及預(yù)期研究成果本畢業(yè)設(shè)計擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在前人的基礎(chǔ)上，通過三維 Pro/E 環(huán)境完成汽車剎車片的三維成型，并對其進(jìn)行初步的沖壓模具設(shè)計。3.1 總體研究思路3.1.1 成形方法的選用根基零件的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計要求，選擇使用沖壓模，考慮到人工成本、生產(chǎn)效率等因素，可以選用壓制模。3.1.2 設(shè)計的思路及步驟1)設(shè)計沖壓件。拉深毛坯展開計算：為了減少鈑金件變形程度及方便定位，應(yīng)根據(jù)汽車剎車片的形狀及尺寸，選用與汽車剎車片毛坯展開后相同的尺寸，其具體數(shù)據(jù)可通過軟件計算得到。2)確定毛坯形狀及兩孔尺寸距離。毛坯形狀及尺寸對沖壓件的充填性能和模具壽命影響很大。根據(jù)汽車剎車片的形狀特點，計算孔間距離和汽車剎車片的外形尺寸。3)驗算許可變形程度。沖壓變形時，必須要進(jìn)行材料的許可變形程度，否則，將得到破碎外形的制件。同時，根據(jù)汽車剎車片外形對板材的沖壓次數(shù)進(jìn)行預(yù)算。4)計算沖壓變形力。沖壓的變形力是設(shè)計模具的基礎(chǔ)，選擇設(shè)備的依據(jù)，并可借以衡量擠壓變形的難易程度，分別對所許拉深力和沖裁力以及相關(guān)的其它力進(jìn)行計算。在考慮應(yīng)變力的情況下，同時要考慮半成品件的回彈變形，因此要對沖壓變形力進(jìn)行綜合考慮。5)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)汽車剎車片的形狀、尺寸及加工工藝的要求，設(shè)計出完成其相關(guān)功能的模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上選用的成型方法，要設(shè)計級進(jìn)模具結(jié)構(gòu)來完成其主要功能，這需要借助軟件對其模具進(jìn)行實體造型。66)對設(shè)計出來的模具的經(jīng)濟(jì)和使用性進(jìn)行分析探討，考慮其可否用于工業(yè)生產(chǎn)。3.2 可行性分析汽車剎車片是 汽車制動中的一個重要零件，對汽車安全性、質(zhì)量都有重要影響，是使用沖壓模具加工生產(chǎn)出的一種零件。經(jīng)過國內(nèi)外的研究與發(fā)展，沖壓成形技術(shù)取得很大的進(jìn)展且日漸成熟，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在前人研究工作基礎(chǔ)上，本設(shè)計論文進(jìn)行汽車剎車片模具設(shè)計，在基本原理上是可行的。指導(dǎo)老師曾教學(xué)我們沖壓成形工藝，并在沖壓成形技術(shù)相關(guān)研究方面具有很多成功的經(jīng)驗，本設(shè)計的研究方法思路經(jīng)過深思熟慮，切實可行，能夠確保畢業(yè)設(shè)計的順利完成并取得預(yù)期的研究成果。3.3 預(yù)期研究成果設(shè)計出汽車剎車片的沖壓模具，完成三維建模。通過 pro/E 鈑金件設(shè)計分析，保證設(shè)計能較好的滿足設(shè)計要求。4 研究工作計劃參考文獻(xiàn)71 牟紅霞模具材料的發(fā)展與動向現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2006，4：83842劉全坤，王成勇，劉傳經(jīng)模具技術(shù)的現(xiàn)狀與未來發(fā)展重點模具工業(yè)，2011，37(5)143馬超，淺談我國沖壓模具的發(fā)展趨勢，2012,35；4孔炎，梁辰，趙蒙，聶愛琴.汽車端蓋零件的沖壓模具設(shè)計，文章編號：16746457(2012)060129035 洪慎章，曾振鵬密封蓋落料拉伸沖孔切邊復(fù)合模設(shè)計J模具工業(yè)，2OOl(11)：23266 郝濱海沖壓模具簡明設(shè)計手冊(第 2 版)M北京：化學(xué)工業(yè)出社，2009：1944，1651827 朱家誠機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計M合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2005：2502518 周淑容沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響及其選擇方法J科技信息，2009(12)：22259崔令江.汽車覆蓋件沖壓成形技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10劉緒功.基于特征的汽車覆蓋件沖壓成形性研究D. 南京:南京航空航天大學(xué)，2005.11 朱 東 波 ， 王 伊 卿 等 . 電 弧 噴 涂 汽 車 覆 蓋 件 沖 壓 模 具 快 速 制 造 方 法 P. 中 國 專利:03134500，2004.4.12程應(yīng)潮，范國輝.國內(nèi)外橋車覆蓋件沖壓模具設(shè)計概括.1672-0121（2004）04-0026-0413李體彬.沖壓成型工藝. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2008. 023458 號：119814李德群，肖祥芷.模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢J.模具工業(yè)，2005（7）：9-1215中國模具工業(yè)協(xié)會.模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃J.模具工業(yè)，2005（7）：3-816李大鑫，張秀錦.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述J.模具制造，2005 （2）：1-417張春水. 國內(nèi)外冷沖模技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，1991，第 1 期18Richard W.Sorenson . Push button switch with compound contac lever action.Ameica:4640998，1987-02-03.9王華，尚振國.Solid Works 在沖壓模具設(shè)計中的應(yīng)用，中國科技信息 2008 年，第 15 期：141-142.20聶蘭啟，聶伯揚(yáng). 薄壁深錐零件的拉伸成形.模具制造，2008 年，第 8 期，29-32.21鄧明，呂琳.沖壓成形工藝及模具.第 1 版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 年：117-125.22 ZHOU Li-Qun,LI Yu-Ping,ZHOU Yi-Chun.A Mechanics Model for Stamping a Sheet on8Elastic Die with Large Deformation.Journal of Shanghai Uniwersity(EnglishEdition),2002,6(2):130-135.23彭建聲.冷沖壓技術(shù)問答（上冊）.第 3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 年：336-340.91班 級09 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化（4）班姓 名趙天星課題名稱汽車摩擦片模具設(shè)計目錄1.前言2.國產(chǎn)轎車覆蓋件模具開發(fā)能力3.覆蓋件模具設(shè)計及技術(shù)31 軟件環(huán)境32 修正回彈的對策33 新斜楔機(jī)構(gòu)在外覆蓋件模具上的應(yīng)用3.4 汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù)4.總結(jié)參考文獻(xiàn)指導(dǎo)教師審批意見簽名：年月日汽車摩擦片沖壓模具設(shè)計趙天星(機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 09(4)班 B09300426)1.前言近幾年來，我國轎車市場發(fā)展十分迅猛，2002 年在轎車銷售超過 100 萬輛的基礎(chǔ)上，2003 年則向 200 萬輛大關(guān)邁進(jìn)，達(dá)到了 197 萬輛。然而，在轎車熱迅速升溫的同時，不得不尷尬地面對這樣的現(xiàn)實市場上熱銷的絕大多數(shù)車型是直接從國外引進(jìn)的。由手國內(nèi)轎車覆蓋件模具設(shè)計制造能力從總體上看還比較薄弱，為了生產(chǎn)這些車型，各大汽車公司不得不耗資幾億、十幾億元采購海外模具。與國外大汽車公司相比，由于生產(chǎn)規(guī)模比較小，這就造成單車均攤的模具成本遠(yuǎn)高于國外車，這也是造成國產(chǎn)車整車制造成本居高不下的主要原因之一1。2.國產(chǎn)轎車覆蓋件模具開發(fā)能力國內(nèi)主要的轎車模具制造商有：一汽模具制造有限公司、東風(fēng)汽車模具廠、天津汽車模具有限公司、成飛集成科技股份有限公司、南京模具裝備有限公司、上海千緣汽車車身模具有限公司等等。作為國內(nèi)最大轎車生產(chǎn)銷售商上海大眾汽車有限公司，也有自己的模具設(shè)計制造部門(TMM部)。目前，雖然國內(nèi)模具商在轎車內(nèi)覆蓋件模具設(shè)計制造方面已小有能力，并可承接整車廠的部分模具開發(fā)項目，但對于有很高型面精度和表面質(zhì)量要求的外覆蓋件，特別是中高檔轎車的外覆蓋件，整車廠很少會將這類模具交由國內(nèi)開發(fā)。上海大眾汽車有限公司為了降低整車生產(chǎn)成本，同時也為了提高公司的核心技術(shù)能力，從2001年開始，涉足轎車沖壓模具設(shè)計制造領(lǐng)域。2001年2002年完成2了POL0轎車在手動壓機(jī)線上生產(chǎn)的10只簡單零件的模具，通過了公司質(zhì)保部門驗收并投產(chǎn)。2002年開始向大型化、復(fù)雜化、自動化發(fā)展，設(shè)計制造了6000kN自動線上生產(chǎn)的POLO轎車備胎座模具(該零件外形尺寸大、拉深深度深、形狀復(fù)雜)。2003年，為進(jìn)一步提高模具設(shè)計制造的能力和水平， 他們涉足20000kN多工位壓力機(jī)和10000kN自動線生產(chǎn)使用的模具設(shè)計。過去上海大眾在20000kN多工位壓力機(jī)上使用的模具，全部需進(jìn)口，國內(nèi)模具商還沒有能力設(shè)計制造這樣的模具。為此，他們選擇了POLO轎車中柱內(nèi)板的模具進(jìn)行設(shè)計。10000kN多工位壓力機(jī)是世界上最先進(jìn)的壓力機(jī)之一，集成化自動化程度非常高，當(dāng)然這對模具設(shè)計的要求也相應(yīng)地提高。零件的送料高度、步距、機(jī)械手的位置有嚴(yán)格的要求，還要保證機(jī)械手在運(yùn)動過程中與模具無干涉，這樣給予模具設(shè)計的空間就小了很多。在考慮諸多因素之后，他們最終完成了整套模具的設(shè)計。另外，他們還完成了PoLo轎車在10000kN自動線上生產(chǎn)的后輪罩的模具設(shè)計，在去年的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步。這些工作的順利完成，標(biāo)志著上海大眾模具設(shè)計能力已經(jīng)達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平，從而為今后上海大眾汽車模具國產(chǎn)化 打 下 了 堅 實 的 基 礎(chǔ) 。 盡 管 如 此 ， 與 國 際 先 進(jìn) 水 平 比 較 ，圖1 內(nèi)板模具裝配示意圖仍有較大差距，比如在轎車外覆蓋件具設(shè)計方面還是空白。 POLO轎車中柱內(nèi)板模具裝配示意圖(a)上模裝配示意圖(b)下模裝配示意圖在轎車沖模中，難度最大的是外覆蓋件模具設(shè)計，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：（1)克服由回彈造成的零件型面偏差破裂、起皺、回彈是轎車沖壓件成形過程中的3主要缺陷。由于轎車外覆蓋件外形尺寸大、拉深深度淺、塑性變形程度低，一般不易拉裂，因而回彈就成為該類零件制造過程中的主要問題，它將嚴(yán)重影響零件間的相互配合關(guān)系。有限元模擬軟件在沖壓模具設(shè)計中得到普遍應(yīng)用，已經(jīng)能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測破裂和起皺，從而有助于設(shè)計合適的工藝補(bǔ)充面來改善拉深過程中材料的流動狀況，提高零件的成形性。然而，迄今為止，大多數(shù)有限元軟件還不能精確地預(yù)測沖壓件從模具當(dāng)中取出后的回彈變形。因此，對外覆蓋件回彈問題的處理，主要還是依靠經(jīng)驗來修改模具型面，使沖壓件過正成形，來抵消由于回彈導(dǎo)致的變形2。(2)沖壓件的取件由于外覆蓋件(如前蓋外板、車頂、翼子板)都需進(jìn)行復(fù)雜的翻邊整形或預(yù)卷邊工藝，這就使得在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮沖壓件成形后的取件問題，目前，大都依靠復(fù)雜的多斜楔機(jī)構(gòu)聯(lián)動來實現(xiàn)模具工作部分對零件讓位，以實現(xiàn)方便取件，由此造成整個模具的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜3。3.覆蓋件模具設(shè)計及技術(shù)目前，國外大汽車公司為了降低模具開發(fā)、制造成本，縮短生產(chǎn)周期，將除轎車外覆蓋件之外的大部分轎車沖壓件的模具都交由專業(yè)模具公司 (如FontanaPietro、Kuka、Laepple、Schuler Cartec、Ogihala、Fuji Techniaca等等)設(shè)計和制造，這些公司都有很強(qiáng)的開發(fā)能力，并在某些零件的模具制造方面擁有獨到的優(yōu)勢。但作為整車廠，考慮到新車型開發(fā)過程中的保密，對諸如翼子板、行李箱蓋、車門、側(cè)圍、車頂、前蓋等敏感零部件的模具，則都由自己的模具制造部門來設(shè)計和制造4。31軟件環(huán)境沖壓模具設(shè)計，除了必要的CAD軟件之外，還大量應(yīng)用了有限元模擬軟件，如AutoForm、PamStamp、DynaForm、Indeed等，來輔助沖壓工藝設(shè)計。下面，以AutoForm為例，說明如何利用CAE軟件來設(shè)計拉深I(lǐng)序工藝補(bǔ)充面。AutoForm是一款由瑞士開發(fā)的專業(yè)薄板成形快速模擬軟件，可以用于薄板、拼焊板的沖壓成形、液壓脹形等過程的模擬，配合不同的功能模塊，還可以進(jìn)行沖壓件單步法成形模擬以及拉深工序工藝補(bǔ)充面(Addendum)的設(shè)計。轎車沖壓件中，約有23可以利用AutoForm的Diedesigner Module模塊設(shè)計Addendum，該模塊根據(jù)由設(shè)計者指定的或由軟件自動4產(chǎn)生的壓邊圈型面，以及工藝補(bǔ)充面的多條截面線(Profile)，能夠快速地生成工藝補(bǔ)充面，用于拉深工序的模擬，如圖2所示。壓邊圈型面、Profile均可進(jìn)行參數(shù)化式的調(diào)整。這種快速設(shè)計是建立在對Addendum曲面的粗略構(gòu)造上的，即曲面面片本身以及曲面面片之間的連續(xù)并非十分光順，盡管這種曲面不能夠直接用于模具表面的機(jī)械加工，但是對于模擬精度的影響卻不是很大。根據(jù)模擬結(jié)果，設(shè)計者可以很方便地對工藝補(bǔ)充面進(jìn)行調(diào)整，直到模擬結(jié)果滿足設(shè)計要求。最后，將壓邊圈、Addendum曲面和Profile以中性數(shù)據(jù)格式IGS或VDA輸出，在CAD軟件中進(jìn)行曲面重構(gòu)，并結(jié)合產(chǎn)品數(shù)模，就能夠得到機(jī)加工可以使用的拉深工序模具數(shù)模5。圖2 AutoForm設(shè)計工藝補(bǔ)充面示意沖壓工藝傳統(tǒng)設(shè)計方法：首先，在經(jīng)驗基礎(chǔ)上，利用CAD設(shè)計工藝補(bǔ)充面；其次，將CAD數(shù)模傳遞給AutoForm等CAE軟件進(jìn)行拉深過程模擬；根據(jù)模擬結(jié)果，在CAD中對工藝補(bǔ)充面進(jìn)行調(diào)整，并將新的CAD數(shù)模傳遞給CAE，開始新的模擬，直到滿足要求為止。這是一個從CAD到CAE再回到CAD的不斷反復(fù)的過程。由于每次在CAD中構(gòu)造曲5面都遠(yuǎn)較在AutoForm中復(fù)雜，因此，整個過程所花費的時間就多得多。而新方法在沖壓工藝設(shè)計初期，就用Diedesigner Module在AutoForm軟件中設(shè)計并調(diào)整拉深工藝補(bǔ)充面，與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，就能夠大大提高設(shè)計效率6。由于AutoForm是一款快速模擬軟件，為了在較短的時間內(nèi)對復(fù)雜沖壓件的成形過程進(jìn)行評價，采用了膜單元來離散幾何模型，必然要降低模擬精度，因此，有些汽車公司在模具設(shè)計開始之前還要利用模擬精度高的CAE軟件，如德國大眾就采用了Indeed軟件，對拉深工序進(jìn)行再次模擬(Indeed軟件的計算是基于帶厚度的殼單元的，能夠得到更為準(zhǔn)確的計算結(jié)果，但是其計算所花費的時間通常是AutoForm的幾到十幾倍，該軟件比較適用于最終驗證 7，所有拉深工藝必須通過Indeed模擬并驗證為是可行的，才可用于模具設(shè)計。模具設(shè)計完備，應(yīng)通過圖紙結(jié)合泡沫模型進(jìn)行驗收(圖3)，各道工序用不同顏色的線條標(biāo)記在泡沫模型上，這樣做直觀而清晰。還應(yīng)組織包括工藝設(shè)計者、項目規(guī)劃員、模具調(diào)試人員、模具操作者等相關(guān)人員進(jìn)行討論驗收。對于在沖壓工藝上難以解決的成形問題，還應(yīng)邀請產(chǎn)品開發(fā)人員一同討論，尋求對產(chǎn)品進(jìn)行更改設(shè)計的n-I能性8。圖 3 沖壓工藝泡沫模型32 修正回彈的對策由前已知，回彈是轎車外覆蓋件成形過程中的主要問題，現(xiàn)以前蓋外板為例，對此進(jìn)行詳細(xì)分析。通常外覆蓋件的回彈有以下兩類：6大片平坦曲面由彈性回復(fù)造成的拱起或塌陷，如圖 4 中 C 部放大所示，虛線表示零件從模具中取出并發(fā)生回彈后的位置。這類問題，工藝設(shè)計時通常不加以考慮，工藝數(shù)模中產(chǎn)品型面部分的數(shù)據(jù)與來自于產(chǎn)品開發(fā)部門的數(shù)據(jù)相一致，并用于模具制造。待試模之后，將試件與檢具進(jìn)行對比測量，根據(jù)偏差對拉深模型面進(jìn)行修正。如果設(shè)計人員對于這類問題的控制擁有非常豐富經(jīng)驗的話，也可以事先估計出曲面彈性回復(fù)的方向以及偏移量，并將其反向疊加到產(chǎn)品數(shù)模上去，求得考慮回彈變形的拉深工藝曲面，這個計算過程需要由專門的計算機(jī)軟件來完成，在德國大眾，采用的是 ICEM。翻邊整形部分由彎曲變形回彈造成的折邊轉(zhuǎn)圖 4 平坦曲面由彈性示意圖角變化，如圖 4 中 B 部放大所示。對于這類問題，該處除拉深和剪邊外，還包括翻邊和斜楔整形，整形工藝需過正成形 23，以抵消彎曲回彈。該工藝由工藝設(shè)計完成，并體現(xiàn)在工藝方案的數(shù)模中9。3.3 新斜楔機(jī)構(gòu)在外覆蓋件模具上的應(yīng)用目前，新車型的很多外覆蓋件，如翼子板前蓋外板、車頂?shù)鹊姆呎喂ば蛑校捎昧艘环N稱之為“旋轉(zhuǎn)斜楔”的新工藝16。其工作原理為旋轉(zhuǎn)進(jìn)程。斜楔上的凹槽部分是沖壓件需整形的區(qū)域，當(dāng)整形過程完成后，氣缸驅(qū)動的托架推動旋轉(zhuǎn)斜楔繞滾筒轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到對零件讓位的目的，方便整形后的零件從模具上取出。7旋轉(zhuǎn)斜楔的優(yōu)點是：因整形部分與沖壓件托料部分的拼接處非常光順，故零件上無明顯壓痕；模具結(jié)構(gòu)簡單；維修保養(yǎng)簡便且費用低。3.4 汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù)汽車覆蓋件沖壓模具的制造技術(shù)方法有很多，具體用那種方法要看汽車覆蓋件沖壓模具的難易程度和制造精度。3.4.1 快速成型技術(shù)快速成型技術(shù)是基于離散、堆積成形思想的新型成形技術(shù)，即由三維 CAD 模型直接驅(qū)動的快速制造復(fù)雜形狀三維物理實體的技術(shù)，這是繼數(shù)字驅(qū)動設(shè)計（CAD）和數(shù)字驅(qū)動制造（CAM）之后的又一項為制造業(yè)帶來巨大變革的數(shù)字化制造技術(shù)10。快速成型技術(shù)中，三維形體在離散過程中被沿著一至三個方向分解，生成形體的各個離散面、離散線和離散點，將這些離散體（面、線和點）轉(zhuǎn)換成實體，并將它們依照原先的順序堆積還原成三維形體的實體形狀15。通過離散獲得材料堆積的路徑、順序和方式，生成一系列二維層面數(shù)據(jù)，再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加入加工參數(shù)，生成數(shù)控代碼，在數(shù)控系統(tǒng)控制下將材料逐層“迭加”起來形成三維實體，實現(xiàn)數(shù)字化成形，構(gòu)成三維物理實體。快速成形技術(shù)的特點有：（1）高度柔性。不需要傳統(tǒng)的專用工具和生產(chǎn)裝備，而利用信息技術(shù)把生產(chǎn)加工的重組集成到制造系統(tǒng)中；（2）各種先進(jìn)技術(shù)的高度集成；（3）快速性。傳統(tǒng)加工方式開發(fā)一個復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，從設(shè)計、工藝規(guī)劃到加工完成，可能需要幾天、幾個月甚至上年的時間，而采用快速成形技術(shù)，從實體建模到原型或零件加工完成，可以在幾十小時或幾個小時內(nèi)完成；（4）自由成形性。因此能夠制造特別復(fù)雜的實體；（5）材料的廣泛性。不同的工藝可制造樹脂、塑料、紙、石蠟、復(fù)合材料、金屬材料、陶瓷等原型。采用分層實體制造工藝。分層實體制造將激光用于箔材（主要是涂敷紙）的切割，逐層粘切完成后，清除被切割的廢料，就獲得了所需要的原型。該技術(shù)可保證原型件精度；能制造出大型甚至超大型的設(shè)備，得到最大尺寸，運(yùn)行費用設(shè)備中為最低。3.4.2.電磁成型技術(shù)電磁成型技術(shù)最先起源于美國。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展，電磁8成型技術(shù)逐漸發(fā)展成為制造業(yè)中一種新型的金屬塑性加工方法。它是利用瞬間的高壓脈沖磁場迫使金屬產(chǎn)生塑性變形達(dá)到成型金屬零件的目的。電磁成型加工是一種高速能的工藝，目前，電磁成型技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、原子能、汽車、儀器儀表、電子以及玩具等領(lǐng)域11，主要是金屬板材的沖孔、壓印或壓花以及管材的脹形、縮頸、沖孔、翻邊等。電磁成型的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)中的電磁感應(yīng)定律，在電場周圍會產(chǎn)生變化的磁場，而隨時間變化的磁場在其周圍空間激發(fā)渦旋電場，所以當(dāng)有導(dǎo)體處于此電場中時就會產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)。在電磁成形過程中，磁場力是工件成型的動力。電磁成型是利用脈沖磁場力來使金屬坯料變形的，脈沖磁場力是由電容器通過工作線圈瞬間放電所產(chǎn)生的。脈沖磁場里是磁場間相互排斥或相互吸引的作用。電磁成型加工的工藝特點：非機(jī)械接觸性加工，電磁力是工件變形的動力，它不同于一般的機(jī)械力，工件變形時施力設(shè)備無需與工件進(jìn)行直接接觸，因此工件表面無機(jī)械擦痕，也無需添加潤滑劑，工件表面質(zhì)量較好；工件變形源于工件內(nèi)部帶電粒子受磁場力的作用14。因此，工件變形受力均勻，殘余應(yīng)力小，疲勞強(qiáng)度高，使用壽命長，加工后不影響零件的力學(xué)、物理、化學(xué)性能，也不需要熱處理；施力元件(線圈)相對壓力機(jī)尺寸小，易在真空和氣保下進(jìn)行，將感應(yīng)加壓一次完成；由電磁力的控制精度其誤差可在 0.5%以內(nèi)，因此加工精度高；加工效率高、時間短、成本低，便于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化；電磁成型設(shè)備可實現(xiàn)工件的多步、多點、多工位成型，有助于實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化；污染較輕，有利于環(huán)境的保護(hù)。電磁成型加工作為一種新型的金屬塑性加工技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的冷鍛、溫鍛和熱鍛等加工方法，它以其獨特的加工特點展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?2。3.4.3.無模多點成形無模多點成形就是將多點成形技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的先進(jìn)制造技術(shù)。該技術(shù)利用一系列規(guī)則排列的、高度可調(diào)的基本體，通過對各基本體運(yùn)動的實時控制，自由地構(gòu)造出成形面，實現(xiàn)板材的三維曲面成形。它是對三維曲面扳類件傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的重大創(chuàng)新。實現(xiàn)無模成形：取代傳統(tǒng)的整體模具，節(jié)省模具設(shè)計、制造、調(diào)試和保存所需人力、物力和財力，顯著地縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的競爭力。與模具成形法相比，不但節(jié)省巨額加工、制造模具的費用，而且節(jié)省大量的修模與調(diào)模時間，與手工成形方法相比，成形的產(chǎn)品精度高、質(zhì)量9好，并且顯著提高生產(chǎn)效率。優(yōu)化變形路徑：通過基本體調(diào)整，實時控制變形曲面，隨意改變板材的變形路徑和受力狀態(tài)，提高材料成形極限，實現(xiàn)難加工材料的塑性變形，擴(kuò)大加工范圍。實現(xiàn)無回彈成形：可采用反復(fù)成形新技術(shù)，消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，并實現(xiàn)少無回彈成形、保證工件的成形精度。小設(shè)備成形大型件：采用分段成形新技術(shù)，連續(xù)逐次成形超過設(shè)備工作臺尺寸數(shù)倍的大型工件。易于實現(xiàn)自動化：曲面造型、工藝計算。壓力機(jī)控制、工件測試等整個過程全部采用計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn) cad cam cat 一體化生產(chǎn)，工作效率高，勞動強(qiáng)度小，極大地改善勞動者作業(yè)環(huán)境13。3.4.4.其它技術(shù)采用低熔點合金澆鑄，快速制造汽車蓋件試制模具。合金的熔點低至，且凝固時幾乎沒收縮，是其兩個明顯的特點。提出工藝路線為：根據(jù)模型制造原型，再將翻制為具有足夠尺寸精度的陶瓷型，對陶瓷型進(jìn)特殊處理后，在接近的溫度下，澆鑄出低熔點合金汽車覆蓋件拉延模具。此拉延模具以制造件汽車覆蓋件零件，完全滿足試制模具的需要。主要應(yīng)注意：低熔點合金的設(shè)計；低熔點合金的澆鑄工藝；低熔點合金模具的試模與調(diào)試。采用等離子噴涂技術(shù)，也可快速制造汽車車身試制模具。在電弧噴涂研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的主要研究與開發(fā)技術(shù)為采用原型制造汽車噴涂模具的工裝8；紙原型與工藝轉(zhuǎn)化原型的設(shè)計與制造；噴涂工藝參數(shù)的選擇；噴涂型殼與紙原型的分離；噴涂模具背襯材料的選擇與制備；噴涂模具背襯的制造及后處理；噴涂模具的試模與調(diào)試。4.總結(jié)近年來，通過不懈的努力，國內(nèi)轎車沖壓模具的設(shè)計制造能力取得了顯著的進(jìn)步。但是，在轎車特別是中高檔轎車外覆蓋件模具的開發(fā)上，我們與國際水平仍有較大差距。不過，這種差距并非不能縮小，只要我們多加強(qiáng)國際交流，多吸取國外同行的設(shè)計制造經(jīng)驗，一定能夠加快轎車覆蓋件模具的國產(chǎn)化進(jìn)程。105.參考文獻(xiàn)1陳炎嗣.郭景儀.沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù).北京：北京出版社，1991042郭春生.湯寶駿.孫繼明.汽車大型覆蓋件模具.北京：國防工業(yè)出版社，1993103楊玉英.大型薄板成型技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，1996024鄧仕珍.汽車車身制造工藝學(xué).北京：北京理工大學(xué)出版社，1997-095Gang Liu，Zhongqin Liu，Youxia gaoOptimization desing of drawbead in drawing toolsof autobody cover paneljournal of Engineering mateials 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