行李艙蓋沖壓工藝及模具設(shè)計

王建兵

摘 要 行李艙蓋設(shè)計必須既符合功能要求又符合人的審美要求，行李艙蓋在材料。形狀、結(jié)構(gòu)尺寸和表面質(zhì)量等方面要求較高，在沖壓成型時，應(yīng)力應(yīng)變分布較為復(fù)雜，影響精度的因素較多。針對于行李艙蓋的成型工藝進行設(shè)計分析。預(yù)測可能的缺陷及失效形式，考慮設(shè)計中壓料面、拉深筋和工藝補充部分等方面，設(shè)計一套合理沖壓成型工藝方案。

關(guān)鍵詞 行李艙；沖壓工藝；模具設(shè)計

中圖分類號 TG7 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0199-02

汽車車身件的設(shè)計，特別是行李艙蓋曲面形狀復(fù)雜，同時其在沖壓等條件要求精度較高。在模具開發(fā)方面，表面質(zhì)量和精度等都有著嚴格的要求，行李艙蓋模具設(shè)計是轎車車身設(shè)計的重要一環(huán)，涉及到艙蓋與其他車身件的匹配，匹配精度的高低影響到模具開發(fā)設(shè)計的成敗。行李艙蓋模具設(shè)計軟件主要是用CAD/CAE軟件進行有效設(shè)計，應(yīng)用CAD/CAE技術(shù)能有效提高行李艙蓋曲面形狀設(shè)計精度和效率，同時能減少整車開發(fā)的時間和成本。

1 覆蓋件沖壓工藝的基本工序

由于覆蓋件形狀復(fù)雜、輪廓尺寸大，故不可能在以、兩道沖壓工序中制成，需要多道工序才能完成。覆蓋件沖壓工藝基本工序有：落料、拉伸、整形、修邊、翻邊和沖孔等。實際生產(chǎn)需要和可能性可將一些工序合并，如落料拉伸、修邊沖孔、修邊翻邊、翻邊沖孔等。沖壓工藝設(shè)計時應(yīng)考慮：沖壓方向、送料方向、工序間的定位。

沖壓工藝卡是指導(dǎo)覆蓋件沖壓生產(chǎn)過程的技術(shù)文件，其包括的內(nèi)容有：以及工序編號、工序名稱、工序內(nèi)容、所用設(shè)備、簡圖、各沖壓工序的加工形狀和加工部位、各工序的加工基準等等。

其中，拉深工藝的沖壓機選擇計算如下：

行李艙蓋零件展開后尺寸為：741.126mm×1 534.76mm。

設(shè)計工藝補充部分之后，胚料的尺寸為（取整）：815mm×1 615mm。

壓邊圈面積大?。?.178676mm2。

沖壓力計算：F0=L·h·t=1 458kN。

式中：F0——沖載力（kN）；

L——件周長（mm）；

h——厚度（mm）；

t——抗剪強度（Mp）。

于是選取J36—800雙動壓力機，其主要參數(shù)為：

公稱壓力：8 000kN；滑塊行程：500mm；工作臺墊板尺寸（前后，左右，厚度）：4 000mm×1 800mm×210mm。

2 沖壓方向的設(shè)計

車身覆蓋件拉深成形時，所選擇的拉深沖壓方向是否合理，將直接影響到凸模能否進入凹模。

本設(shè)計利用CATIA軟件進行沖壓方向設(shè)計，對汽車行李艙蓋拉伸模具設(shè)計時并制定沖壓方向，在設(shè)計沖壓件的同時，下一步驟就是對汽車行李艙蓋模具進行設(shè)計，根據(jù)壓料面設(shè)計原則和實際零件的尺寸大小，設(shè)計出模具壓料面形狀如圖1所示。

模具零件要具有較好的形狀精度和剛度，模具表面質(zhì)量要求較高的拉深件最好加一段直壁。根據(jù)設(shè)計原則和實際零件尺寸，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，在本設(shè)計中選取的數(shù)據(jù)為：

b=8°C=15mm R=6mm F=8mm D=50mm

3 拉深筋的設(shè)計

模具設(shè)計中采用的拉深筋的形式，在用CATIA進行行李艙蓋拉伸模具設(shè)計時，選用該類型拉深筋時所采用的參數(shù)為：

b=8mm r=2mm h=5mm

拉深筋設(shè)計步驟如下：

將行李艙蓋的邊界線投影到設(shè)計好的壓料面上，向外擴展50mm，留出壓邊圈的部分，最后制定好修邊線。拉深筋選定之后的形狀設(shè)計草圖及位置安排在此同時對部分的工藝進行有效補充。如圖2所示。

4 模具零件及裝配設(shè)計

依據(jù)已確定的沖壓方向、壓料面、工藝補充部分和拉深筋，利用CATIA設(shè)計出拉深件的外形。在拉深件的基礎(chǔ)上，根據(jù)模具設(shè)計的原則和具體的參數(shù)進行行李艙蓋拉深模具的設(shè)計。

凹模設(shè)計根據(jù)行李艙蓋的大小，確定凹模的尺寸為1650mm×750mm，高度為450mm。其減輕筋設(shè)計，厚度為20mm，間隔為100mm。凸模尺寸為1600mm×600mm，高度為550mm。減輕筋厚度為20mm，間距為100mm。凸模圓角半徑為6mm。其CATIA三維模具設(shè)計如圖3。

裝配設(shè)計根據(jù)拉伸過程確定整個拉伸模的零件的裝配。保證壓邊圈與凹模上的壓料面完全重合。凸模在與壓邊圈內(nèi)滑動便面相配合的同時，要注意是凹模與凸模能夠完全接觸，以保證工件的成型精度。

完成各零件間約束后，CATIA設(shè)計的行李艙蓋拉伸模裝配圖如圖4和顯示其沖壓過程的模具裝配爆炸圖如圖5。

5 結(jié)論

利用CATIA齊全的曲面造型工具，得到預(yù)期的各種曲面。同時運用不同的模塊對曲面進行處理，得到近乎實際的效果圖片，并得到各個零件以及整車爆炸圖，到達實際生產(chǎn)需要。部分重點闡述了車身覆蓋件沖壓成形的力學(xué)特點。

本文討論了車身覆蓋件沖壓成形的沖壓方式，分析了車身覆蓋件沖壓成形中存在的一些缺陷及其應(yīng)對之策。

參考文獻

[1]曹巖.CATIA曲面建模實例精解.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]常方李，孫廣建.轎車車身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計[D].中國科技論文，2006.

[3]李江雄，柯映林，程耀東.基十實物的復(fù)雜曲而產(chǎn)品反求工程中的CAD建模技術(shù).中國機械工程.1999，10（4）：390-394.

[4]關(guān)洪濤.日本縮短汽車車身生產(chǎn)準備周期的有效途徑汽車技術(shù)[J].汽車技術(shù)，1990（6）：9-12.

[5]田曉東，史桂蓉，阮雪榆.復(fù)雜曲而實物的逆向工程及其關(guān)鍵技術(shù)[J].機械設(shè)計制造工程.2000，29（4）：1-6.

[6]楊景周.汽車車身設(shè)計方法的發(fā)展[J].世界汽車，1995（3）：4-6.