汽车大地板左右外侧梁拉延模具设计 西南科技大学学位论文.doc

第 1章 绪论 1.1 课题背景及其研究意义 汽车工业在国民经济中具有重要地位，对国民经济具有极大的拉动作用。近年来国内汽车制造得到了迅速发展，汽车产量已经名列世界汽车生产前茅。模具工业是汽车产品开发和大批量生产的重要组成部分。一辆汽车上有80%的零件是用模具加工制造的，而又以冲压模最多。其中汽车覆盖件模具又以其大型、复杂、精密等特点成为模具中举足轻重的部分。目前我国汽车模具工业还不能适应整车开发和换型的要求，其中一个原因是汽车模具设计与制造水平较低，制造装配落后。我国汽车模具产业发展还不平衡。有一些企业使用了计算机辅助设计和计算机辅助制造等先进技术，也有较多的企业还处于较低的设计制造水平。 汽车制造中有60%-70%的金属零部件需经塑性加工成形，如车身上的各种覆盖件、车内支撑件、结构加强件，还有大量的汽车零部件，如发动机的排气弯管及消声器、空心凸轮轴、油底壳、发动机支架、框架结构件、横纵梁等等。冲压工件的制造工艺水平及质量，在较大程度上对汽车制造质量和成本有直接的影响[2]。 冲压加工是通过模具来实现的，从模具角度来看，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。据统计，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。同时，冲压加工也创造了巨大的价值增值，模具是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。其中冲压模具在所有模具（锻造模、压铸模、注塑模等）中，无论从数量、重量或者是从价值上都位居榜首。 由此可见，板料冲压加工及其模具制造技术对国民经济的发展已经并将继续作出重大的贡献。随着我国经济的发展，对这种生产技术的发展及专业技术人才的需求将与日俱增。加强对板料冲压加工及其模具制造技术的研究，具有重要的意义。覆盖件作为汽车的重要组成部分，对汽车覆盖件模具新产品的开发及设计具有极为深远的意义。 1.2 汽车覆盖件模具的发展现状 汽车覆盖件作为汽车的重要组成部分，覆盖件最有难度的是外覆盖件模具设计，主要表现在以下两个方面: 1、克服由回弹造成的零件型面偏差： 破裂、起皱、回弹是汽车冲压件成形过程中的主要缺陷，由于汽车外覆盖件外形尺寸大、拉深深度浅、塑性变形程度低，一般不易拉裂，因而回弹就成为该类零件制造过程中的主要问题，它将严重影响零件间的相互配合关系。有限元模拟软件在冲压模具设计中得到普遍应用，已经能够比较准确地预测破裂和起皱，从而有助于设计合适的工艺补充面来改善拉深过程中材料的流动状况，提高零件的成形性能。然而，迄今为此，大多数有限元软件还不能精确地预测冲压件从模具当中取出后的回弹变形。因此，对外覆盖件回弹问题的处理，主要还是依靠经验来修改模具型面，使冲压件过正成形，来抵消由于回弹导致的变形。 2、冲压件的取件： 由于外覆盖件(如前盖外板、车顶、翼子板)都需进行复杂的翻边整形或预卷边工艺，这就使得在模具结构设计时，必须考虑冲压件成形后的取件问题，目前，大都依靠复杂的多斜楔机构联动来实现模具工作部分对零件让位，以实现方便取件，由此造成整个模具的结构十分复杂。 1.2.1国外覆盖件模具设计 鉴于传统模具型面设计的种种问题，随着近年来计算机技术的飞速发展，世界各主要工业发达国家都在大力发展计算机技术在模具型面设计中的应用。尤其是计算机辅助技术、虚拟产品开发技术的应用，正在汽车覆盖件模具的设计和制造中起着越来越大的作用。 目前外国发达国家较先进的覆盖件模具前期设计和制造流程见图1。 图1 先进覆盖件模具设计与制造流程 从这个流程中，我们可以清楚的看到国外汽车覆盖件冲压模具设计过程中，先进的软件环境的大量应用。除了必要的CAD软件之外，还大量应用了有限元模拟软件来辅助冲压工艺设计。而这正是国内落后世界先进水平的主要因素之一。下面，以autoform为例，说明计算机辅助技术在汽车覆盖件冲压模具设计过程中先进性。 autoform是一款由瑞士开发的专业薄板成形快速模拟软件，可以用于薄板、拼焊板的冲压成形、液压胀形等过程的模拟，配合不同的功能模块，还可以进行冲压件单步法成形模拟以及拉深工序工艺补充面((addendum)的设计。轿车冲压件中，约有2/3可以利用autoform的diedesigner module模块设计addendum，该模块根据由设计者指定的或