大型覆盖件成形工艺及模具设计

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1、覆盖件主要指覆盖汽车发动机和底盘、构成驾驶室和车身的一些零件，如轿车的挡泥板、顶盖、车门外板、发动机盖、水箱盖、行李箱盖等。由于覆盖件的结构尺寸较大，所以也称为大型覆盖件。除汽车外，拖拉机、摩托车、部分燃气灶面等也有覆盖件。和一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面且曲面间有较高的连接要求、结构尺寸较大、表面质量要求高、刚性好等特点。所以覆盖件在冲压工艺制定、冲模设计和模具制造上难度都较大，并具有其独自的特点.6.1覆盖件的成形特点和主要成形障碍   6.1.1 覆盖件的成形特点

2、       由于覆盖件有形状复杂、表面质量要求高等特点，与普通冲压加工相比有如下成形特点：  （1）成形工序多。覆盖件的冲压工序一般要4～6道工序，多的有近10道工序。要获得一个合格的覆盖件，通常要经过下料、拉深、修边（或有冲孔）、翻边（或有冲孔）、冲孔等工序才能完成。拉深、修边和翻边是最基本的三道工序，其中拉深工序是比较关键的一道工序。  （2）覆盖件拉深往往不是单纯的拉深，而是拉深、胀形、弯曲等的复合成形。不论形状如何复杂，常采用一次拉深成形。   (3）由于覆盖件多为非轴对称、非回转体的

3、复杂曲面形状零件，拉深时变形不均匀，主要成形障碍是起皱和拉裂。为此，常采用加工艺补充面和拉深筋等控制变形的措施。  （4）对大型覆盖件拉深，需要较大和较稳定的压边力。所以，广泛采用双动压力机。  （5）为易于拉深成形，材料多采用如08钢等冲压性能好的钢板，且要求钢板表面质量好、尺寸精度高。  （6）制定覆盖件的拉深工艺和设计模具时，要以覆盖件图样和主模型为依据。覆盖件图样是在主图板的基础上绘制的，在覆盖件图样上只能标注一些主要尺寸，以满足与相邻的覆盖件的装配尺寸要求和外形的协调一致，尺寸一般以覆

4、盖件的内表面为基准来标注。主模型是根据定型后的主图板、主样板及覆盖件图样为依据制作的尺寸比例为1：1的汽车外形的模型。它是模具、焊装夹具和检验夹具制造的标准，常用木材和玻璃钢制作。主模型是覆盖件图必要的补充，只有主模型才能真正表示覆盖件的信息。以上是传统设计方法，由于CAD/CAM技术的推广应用，主模型正在被计算机虚拟实体模型所代替。传统的由油泥模型到主模型的汽车设计过程，正在被概念设计、参数化设计等现代设计方法所取代，因而从根本上改变了设计制造过程，大大提高了设计与制造周期，提高了制造精度。6

5、.1.2 覆盖件的主要成形障碍   由于覆盖件形状复杂，多为非轴对称、非回转体的复杂曲面形状零件，因而决定了拉深时的变形不均匀，所以拉深时的起皱和开裂是主要成形障碍。   1. 覆盖件成形时的起皱及防皱措施   在覆盖件的拉深过程中，当板料与凸模刚开始接触，板面内就会产生压应力，随着拉深的进行，当压应力超过允许值时，板料就会失稳起皱。薄板失稳起皱其实质是由板面内的压应力引起的。但是，产生失稳起皱的原因的直观表现形式是多种多样的，如不均匀拉伸起皱、剪应力起皱、板内弯曲起皱等，所以覆盖件拉深时起皱的

6、皱纹多少、形态和部位有多种多样。   除材料的性能因素外，各种拉深条件对失稳起皱有如下影响：（1）拉深时板料的曲率半径越小越容易引起压应力，越容易起皱；（2）凸模与板料的初始接触位置越靠近板料的中央部位，引起的压应力越小，产生起皱的危险性就越小；（3）从凸模与板料开始接触到板料全面贴合凸模，贴模量越大，越容易发生起皱，且起皱越不容易消除；（4）拉深的深度越深，越容易起皱；（5）板料与凸模的接触面越大，压应力越靠近模具刃口或凸模与板料的接触区域，由于接触对材料流动的约束，所以随着拉深成形的进行而使

7、接触面增大，对起皱的产生和发展的抑制作用将增加。图6.1.3给出了材料面内受力与起皱皱纹方向之间的关系，根据受力与皱纹方向之间的关系，可以定性判断覆盖件拉深起皱时板料面内的受力及其变形情况，并制定出减皱防皱的相应措施。  生产实际中，可结合覆盖件的几何形状、精度要求和成形特点等情况，根据失稳起皱的力学机理以及拉深条件对失稳起皱的影响等因素，从覆盖件的结构、成形工艺以及模具设计多方面采取相应的防皱措施。对于形状比较简单变形比较容易的零件，或零件的相对厚度较大（因薄板的临界起皱压应力近似与板厚的平方

8、成正比）的零件，采用平面压边装置（或不用压边装置）即可防止起皱。对形状复杂变形比较困难的零件，则要通过设置合理的工艺补充面和拉深筋等方法才能防止起皱。可以通过设计合理的压料面形状和拉深筋，使沿毛坯全部周边都产生接近均匀而数量又足以引起毛坯的中间部分在各个方向上都产生比较均的、足够大的胀形所需要的径向拉应力，即减小或消除引起起皱的压应力，以达到减防皱的目的。   2. 覆盖件成形时的开裂及防裂措施   覆盖件成形时的开裂是由于局部拉应力过大造成的，由于局部拉应力过大导致局部大的胀形变形而开裂。开裂