汽车中马鞍形零件冲压工艺分析及模具设计

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1、汽车中马鞍形零件冲压工艺分析及模具设计摘要：该零件属于轿车中央通道内的一个加强零件，其产品设计要求不允许有皱折和裂痕等现象。针对该零件的形状特点，分别对弯曲、成形，拉延进行工艺分析，模拟对比。阐述成形拉延的各自优点，制定出合理工艺方案及模具结构，制造出合格零件。关键词：塑性变形、应力、应变、成形、拉延、模具设计。TheStampingTechnologicalAnalysisandDesignoftheDiefortheSaddlePartsinAutomobiles.Kongyuminwangyiwen(JingBoAut

2、omobileDiesCo.,Ltd,BotouCity,HebeiProvince)Abstract:Thispartisoneofthestrengthenpartsofthecentralchannelsincars.Theproductsdesignedmustavoidcrinkleandcracking.Forthecharacteristicsshapeofthispart,wedothestampingtechnologicalanalysisandsimulationcontractforeachbendi

3、ng,forminganddrawing.Theappropriatetechnologicalplananddiestructureisestablishedbythemeritsoftheforminganddrawingexpounded,inordertoproducteligibleparts.Keywords:plasticdistortion;stress;strain;forming;drawing;diedesigning.前言：零件形状特点；图1料厚：1.0㎜材料：H220YD+2F；长275㎜、宽129

4、㎜、高191㎜。零件凸沿距凹底相差66㎜，零件虽然看似简单，但是四周有焊接凸沿与中间凹槽高差比较大，形状似马鞍。见图1,该零件既可分为成型、弯曲类零件又可列为拉延类零件。一、工艺分析根据零件结构形状，我们首先分别按照弯曲、成型、拉延工艺，进行分析和比较，得出优良的理论依据和设计参数，为保障设计出先进的工艺方案和先进的模具结构提供重要的因素依据。1.弯曲分析采用弯曲形式进行工艺排定的情况是将大的U形弯出，再进行两侧弯曲或者先弯曲两侧，再弯U形弯，经过整型达到产品要求。（图1）A、B处，两种形式都会出现在零件的弹性变阶段，应力和

5、应变均产生剧烈变化，按塑性变形时应力应变关系分析，变形区应力与应变特点：图a①.A处零件内R处产生压缩最大变形，零件材料受到径向拉应力δ1和切向压应力δ3厚度方向受到的垂直压应力δ2，此处径向伸长较大，切向压缩减小，零件会出现变薄或出现零件破裂等现象。②.B处零件外R处产生拉应力最大变形为零件底部受径向拉应力δ1切向压应力δ3和厚度方向压应力δ2的作用，径向伸长，切向压缩厚度增加，零件此处出现零件材料折叠等现象。其理论分析结果与CAE模拟基本一致(图a)，显然以上条件不符合弯曲类零件的设计要求。2.成型分析该零件如果按照成型

6、工艺方法进行顺序排列，形式可分两种情况：①模具可以按照（图2）a方向进行成型方式，模芯可以利用有气垫装置，凹模在下的原理方式。②模具可以按照（图2）b方向相反方向进行成型方式，凹模在上的原理方式，上模型腔内采用弹性压料装置。以上两个条件虽然能解决弯曲中出现的（图1）A处及R处沿形状处产生压缩最大变形不再继续，但是对于B处及外R处沿形状产生拉应力最大变形，超过了变形极限，即起伏成形的变形程度，可利用延伸率计算：ab图2ε=(L1-L)/L*100式中:L1---变形后沿截面的材料长度㎜;L----变形前材料原有长度㎜;ε--延

7、伸率;按照一次起伏成形延伸率ε,不能超过材料拉伸率δ的70-75%.既ε＜(70-75%)δ.（图1）主视图截面尺寸L1=512㎜、L=276㎜.ε=(L1-L)/L*100=86.81（图1）侧视图截面尺寸L1=200㎜、L=129㎜.ε=(L1-L)/L*100=55查:黑色金属机械性能:该材料拉伸率δ%≈33～35间.显然ε＞(70-75%)δ的数倍.因此会造成B处严重破裂,所以采用成型工艺方法同样不成立。3.拉延分析拉延也可以分两个冲压方向。见图2，a和b无论是哪个冲压方向，图3，R处会出现材料折叠和起皱等现象。原因

8、是：图3①图3中，A处1-2间的长度虽然小于R弧的展开长度，可是并不一定保证最后不起皱，这是因为从凸模开始接触毛坯到下死点的过程中，在每一瞬间位置的压料面展开长度有长、有短，若短则凸模使毛坯产生拉伸作用，若长则拉伸作用减小，甚至无拉伸作用导致零件起皱。在弯曲分析中的应力与应变同样符合此拉延