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钩钉块厚板的冲小孔模具设计及有限元模拟【优秀】【带proe三维】【word+16张CAD图纸全套】【冲压模具类】【毕设】
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厚板的冲小孔模具设计及有限元模拟钩钉块厚板的冲小孔模具设计及有限元模拟【优秀】【word+16张CAD图纸全套】【冲压模具类】【毕业设计】【带任务书+开题报告+评阅评语表+答辩资格审查表+工作中期检查表+指导教师评阅表+外文翻译】【44页@正文17700字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ】1封面.doc2设计任务书.doc3开题报告.doc4中期审查表.doc5指导教师审阅表.doc6评阅教师评阅表；.doc7答辩资格审核表.doc8答辩小组意见及综合成绩评定.doc9厚板料冲小孔模具设计及有限元模拟正文.docproe三维外文原文.PDF译文.doc零件及装配图合计16张.dwg课题任务书课题名称厚板冲小孔模具设计及有限元模拟内容及任务根据所给定的冲压零件产品（如左图所示），设计出冲压模具。主要内容如下：1、绘制产品零件图。2、绘制模具装配图。3、绘制整套模具零件图，标准件除外。4、编写设计说明书。5、自选一个重要模具零件编制加工工艺路线，进行相关计算，并编制加工工艺卡和工序卡。 & & & & & & & & & & & & & 拟达到的要求或技术指标按照“湖南工学院毕业设计（论文）工作管理规定”，本课题设计要求及技术指标如下：（一）模具1、保证规定的生产率和高质量产品的同时，力求成本低、寿命长。2、模具结构设计合理，工艺性好，具有一定的创新性。3、操作安全、方便，易于维修，便于管理。4、在保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。（二）设计图纸1、模具绘图布局合理，视图完整、清晰，各项内容符合标准要求。2、设计图纸应符合学校的要求，不少于3张零号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含一张以上用计算机绘制的具有中等难度的1号图纸，同时至少有折合1号图幅以上的图纸用手工绘制。（三）设计说明书1、资料数据充分，并标明数据出处。2、计算过程详细、完全。3、公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。4、内容条理清楚，按步骤书写。5、说明书按照学校的有关规定，编写不少于12000字的设计说明书，同时上交电子文档。（四）其他要求1、查阅到10篇以上与题目相关的文献2、翻译一篇本专业外文文献（10000个以上印刷符号），并附译文。进度安排起止日期工作内容备注2011年3月21日~ 3月28日3月29日~4月 10日4月11日~4月 30日5月 4 日~5月 &8日5月 9 日~5月 12日5月15日~5月 30日6月 1 日~6月 10日完成毕业设计的选题和开题报告；进行毕业实习及调研；进行工艺及结构设计；绘制装配图和零件图；对整个设计进行合理性检查； 撰写设计说明书及毕业答辩的准备；毕业设计答辩。主要参考资料 & &[1]陈旭娟. 浅析冲压模具制造技术现状及发展趋势[J]. 内蒙古科技与经济 . 2005,(17) &[2] 中国标准出版社. 中国机械工业标准汇编冲压模具卷[M].北京:中国标准出版社,1998,12.[3] 王立人,张辉.冲压模设计指导[M]. 北京:北京理工大学出版社, 2009,8.[4]张成爱. 我国模具技术与市场浅析. 湖南冶金.1996，（3）[5] 牟林、魏峥.冷冲压工艺及模具设计(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2009,7.[6] 肖景容,姜奎华.冲压工艺学[M].北京:机械工业出版社,2006,3. [7] 梁炳文.实用板金冲压工艺图集[M].北京:机械工业出版社，2003,8.[8] 冲模设计手册编写组.冲模设计手册[M].北京:机械工业版社,2007,3.[9]J.J.Sheu, M.E.jiang . The blank design and spring back control of a stamping die by using the bi-arc surface model. Journal of Materials Processing Technology187-188，(.摘 &要本文详细地阐述了厚板料冲小孔模具的设计及有限元模拟过程。首先简明叙述了现代国内外模具发展概况，通过有限元模拟分析模具可能出现的问题，然后重点设计了冲裁模具中相关部件，如凹凸模、模架设计以及压力机选择，并对冲压材料性能进行了分析。最后根据冲裁件的产品数量要求，以及结构要求，设计出来整套模具。整个设计过程都是用CAD、Pro/Engineering软件进行参数化设计，使整个模具设计过程简单明了。利用DEFORM软件进行有限元模拟分析，为模具设计和成型工艺的指定提供参照依据。 & & &在设计过程中首先使用CAD软件设计成型零件以及非标零件，然后在Pro/Engineering软件中实现三维实体设计，最后导入DEFORM中，分析工件上选取点的应力、应变以及应变速率等相关因素，从而完成模具的整体设计以及有限元模拟，对直接指导生产有一定的意义。 关键词 ：厚板料；冲小孔；参数化设计；有限元模拟ABSTRACTThe design of a die used for punching small holes on thick sheets and its finite element simulation were investigated in this paper. Elaborated the modern die & mould development situation concisely. First， by using finite analysis Microsoft to simulate the deformation processing for avoiding serious &problems that may occur， then focusing on the calculation of the relevant parts in mould design， such as designing the die、bump， and formwork and choosing for punching machine ， and analysis of material performance. &Finally， according to the requirement of the structure and amounts of the product， we design the set of mold， and then carry out some related simulation analysis. We use CAD and Pro/Engineering software parameterization design in the process of whole designing， making the whole mold design process simple and clear to mend. Also， we use DEFORM software to provide reference basis of mould design and forming technology for the finite element analysis.
First， using CAD software design molding parts and non-standard parts in the design process， then， designing the 3D entity in Pro/Engineering software， finally， put the 3D entity into DEFORM to analyze the stress、strain and strain rate of selecting points. Thus， complete the overall design and finite element simulation and analysis， there must be have certain significance to direct production.Key words & finite element simulation目 &录1 &前 &言11.1模具行业发展的现状11.2我国模具发展的现状11.3参数化技术及有限元模拟慨述22 &工件成型工艺性分析52.1钩钉块二维图52.2结构特征分析及成型工艺性分析52.2.1结构特性分析52.2.2成型工艺性分析62.2.3 冲裁件材料的基本性能63 &厚板冲小孔有限元模拟及其相关分析83.1有限元模拟及厚板冲小孔概述83.1.1有限元模拟83.1.2厚板冲裁模拟概述83.1.3金属弹塑性大变形的有限元模拟93.1.4材料断裂准则及断裂模拟103.1.5有限元网格重划分113.2 导入deform前相关准备113.3 冲裁加工模拟的建模123.3.1前处理133.3.2模拟过程线框图153.3.3后处理器153.4 模拟结果及讨论173.5 &结论184 &模具结构设计194.1计算冲压力194.1.1 冲裁力194.1.2 卸料力及推料力194.1.3 总冲压力204.2冲裁间隙204.3凸凹模工作部分尺寸与公差204.4 冲孔凸模的结构设计224.4.1 冲孔凸模的长度尺寸224.4.2 冲孔凸模工作部分结构如下图224.4.3 冲孔凸模的强度校核234.5 凹模的结构设计234.5.1 凹模板的材料，外形和尺寸234.5.2 凹模板的厚度234.5.3 凹模板上孔壁的最小尺寸234.5.4 凹模工作部分结构图245 &冲压成形工艺与设备255.1冲压工艺方案及模具形式的确定255.1.1 工序的确定255.1.2 模具形式的确定255.2 冲压设备的确定255.2.1 规格选用原则255.3 设备及相关模架确定265.3.1 压力机确定及其参数265.3.2 模架相关确定275.4模具整体设计形式326 & 填写冲压工艺卡和编写技术文件35参考文献37致 &谢381 &前 &言1.1模具行业发展的现状模具行业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。1.模具行业的现状现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求， 市场需求量维持在每年600 亿至650 亿美元， 同时， 我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年， 我国模具产业总产值保持13%的年增长率( 据不完全统计， 2004 年国内模具进口总值达到600多亿， 同时， 有近200 个亿的出口) ， 到2005 年模具产值已达650 亿元， 模具及模具标准件出口2005 已达到2 亿美元左右。单就汽车产业而言， 一个型号的汽车所需模具达几千副， 价值上亿元， 而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003 年我国汽车产销量均突破400万辆， 2004 年产销量各突破500 万辆， 轿车产量将达到260 万辆。另外， 电子和通讯产品对模具的需求也非常大， 在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前， 电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中， 60%- 80%的零部件， 都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗， 是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。日前， 据第十一届中国国际模具技术和设备展览会主办方之一的中国模具工业协会透露，我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一， 生产销量排名世界第三。有关资料显示， 在我国， 模具直到1987 年才正式成为一个行业，与世界发达工业国家的模具业相比， 我国模具业的起步要晚几十年，但近20 年的努力发展取得了长足的进步。1.2我国模具发展的现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一国产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。 目前，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比差距任然不小。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求，然而精密加工设备还很少，一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。许多先进的技术如ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技术的普及率还不高，我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，还存在很多方面的问题。现在国外发达国家模具标准化程度为70％～80％，而我国只有30％左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期25％～40％，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。现在应用模具CAD／CAM技术设计模具已较为普遍，随着通用机械CAD/CAM技术的发展，塑料注射模CAD/CAM已经不断的深化。从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始， 到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特徵的参数化实体/曲面造型技术的完善，为塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内外巿场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系统。而且通过推广使用模具标准件，实现了部分资源共享，这样就大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展CAD／CAM技术、提高模具的精密度有重要意义。因此，模具成为国家重点鼓励与支持发展的技术和产品。现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。1.3参数化技术及有限元模拟慨述参数化技术是当前CAD技术重要的研究领域之一，通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动。在设计过程中，系统自动地捕获用户的设计意图，并把各个设计对象以及对象之间的关系记录下来，当用户修改图纸中的设计参数时，系统能够自动地更新图纸，使图纸中反映用户设计意图的设计对象之间的关系依旧可以维持。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在慨念设计、初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，并体现出很高的应用价值，能否实现参数化目前已成为评价CAD系统优劣的重要技术指标。PRO/ENGINEER 集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动量测、机构仿真、应力分析等功能于一体。是塑料模具实现参数化的一个必备的软件。EM×（E×pert Moldbase E×tension）是CAD系统中的一个外挂模块，专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件，能够建立冷却水管，能够自动产生模具工程图和明细表，还可以模拟模具开模过程进行动态仿真和干涉检查，并可将仿真结果输出成视频文件，是个功能非常强大且使用非常方便的模具设计工具。DEFORM--3D系统简介：DEFORM-3D是美国Battelle Columbus实验室开发的一套有限元分析软件。DEFORM-3D在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析，适用于热、冷、温成形，并提供极有价值的工艺分析数据。如:材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。DEFORM-3D还具有以下特点:不需要人工干预，全自动网格再剖分;前处理中自动生成边界条件，确保数据准备快速可靠;单步模具应力分析方便快捷，适用于多个变形体、组合模具、带有预应力环时的成形过程分析;材料模型有弹性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定义类型;实体之间或实体内部的热交换分析既可以单独求解，也可以耦合在成形模拟中进行分析。这些特点使DEFORM2，3D这一有限元分析软件在工业生产中显得实用而可靠。 &DEFORM-3D的内部结构DEFORM23D的结构由前处理器、模拟处理器和后处理器三大模块组成。 &前处理器前处理器包括三个子模块①数据输入模块，便于数据的交互式输入，如: 初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程以及摩擦系数等初始条件。②网格的自动划分与自动再划分模块。③数据传递模块，当网格重划分后，能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递，从而保证计算的连续性。 &模拟处理器真正的有限元分析过程是在模拟处理器中完成的，DEFORM 运行时，首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线形方程组， 然后通过直接迭代法和Newton2Raphson法进行求解，求解的结果以二进制的形式进行保存，用户可在后处理器中获取所需要的结果。 &后处理器后处理器用于显示计算结果，结果可以是图形形式，也可以是数字、文字混编的形式。可获取的结果可为每一步的①有限元网格; ②等效应力、等效应变以及破坏程度的等高线和等色图;③速度场; ④温度场; ⑤行程载荷曲线等。此外用户还可以列点进行定点跟踪，对个别点的轨迹、应力、应变、温度等进行跟踪观察，并可根据需要抽取数据。参考文献[1] 冯炳尧，韩泰荣，蒋文森编． 模具设计与制造简明手册． 第二版 &上海：上海科学技术出版社 1998．[2] 刘鸿文主编．材料力学．第四版 &北京：高等教育出版社 2004年．[3] 杨峰主编. 模具设计 .北京：人民邮电出版社，2003年[4] 陈于萍、周兆元主编.互换性与测量基础，第二版 北京：机械工业出版社 2005年[5] 李维钺主编.中外钢铁牌号速查手册.北京：机械工业出版社 2004年[6] 黄毅宏、李明辉主编. 模具制造工艺学 北京：机械工业出版社 [7] 李传明等主编.DEFORM5.03金属成型有限元分析实例指导教程.北京：机械工业出版社 2007年[8] 王新华主编.冲模设计与制造实用计算手册.北京：机械工业出版社 2003年[9] 王巍主编. 机械制图. 北京：高等教育出版社，2003年7月
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汽车车身冲压模具开发同步工程的关键技术研究
作 者：程国良1 ,谢 晖2 ,杨大宇2 ,钟志华1(1. 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室 2. 天津汽车模具有限公司 )
关 键 词：同步工程;模具开发;汽车车身设计
文献摘要：同步工程(SE) 技术,通过先进的三维造型,模拟仿真和有限元分析软件将汽车产品设计问题最大限度地消除在前期三维数模设计阶段,大大缩短后期模具制造的时间。分析了同步工程的关键技术,提出了汽车车身冲压模具开发同步工程的模型,并进行了可行性验证,同步工程是一种合理有效的方法。
进入新世纪以来,我国的汽车行业发展迅猛。2006 年,我国汽车总产量达到720 万辆,跃至世界第三位。随着市场竞争的日益加剧,汽车产品的市场生命周期也越来越短。汽车整车模具制造周期几乎占整个产品周期的2/ 3 ,如何在保证质量,控制成本的前提下,有效缩短模具制造周期成为缩短整个产品周期的关键。同步工程(SE) 技术集成了汽车设计公司和模具制造公司各自的优势,在车身开发阶段就考虑到产品模具制造各个环节可能遇到的问题,同步的进行车身设计和模具制造的可行性分析,提高了产品的设计质量,降低产品成本,有效缩短了模具制造周期,是一种行之有效的方法。
传统的汽车车身模具开发流程基本上是串行的,如图1 所示。
图1 传统的汽车模具开发流程
它主要存在以下问题:
(1) 汽车设计公司独立开发车身,模具公司被动接受产品,二者之间相互独立,优势不能互补;
(2) 整车车身三维数模到达模具制造公司前,数模尺寸基本冻结,后期接到模具公司提出的修改后数模,由于涉及到很多产品前期相关工作,例如焊接关系,主断面图,汽车整车外形等,数型修改可能性很小,严重影响模具的制造周期;
(3) 汽车设计公司和模具制造公司之间对数型的修改方案无法有效快速的沟通,其中模具公司等待数型的修改和确认周期很长,影响公司的计划和进度;
(4) 由于数型的反复修改和确认给模具公司的工艺分析,数型的整理带来大量重复的工作,严重影响整个产品周期。
1 同步工程模型的建立
同步工程SE( simultaneous engineering) 是并行的,集成的设计产品的系统方法。它的实质是在产品的设计阶段,就充分地预测该产品在制造、装配、销售、以及回收等环节中可能出现的“问题”,对“问题”提前进行修改和优化,是一种对产品及其实现过程进行同步的,一体化设计的工作模式。
在汽车车身模具开发领域,同步工程主要体现在:汽车模具制造制造商派出具有一定汽车模具CAE 工艺分析和模具制造工程性分析经验的设计人员参与汽车前期车身设计,利用掌握的有限元分析软件(主要是AU TOFORM ,DYNAFORM ,PAM2STAMP 等) 和模具制造经验,对产品制件进行初期成型CAE 和模具工程性预分析,提早发现问题,之后在车身设计人员的共同参与下对数模进行合理优化修改,最后将优化后数模提供给模具制造公司进行进一步的CAE 工艺分析、制作和模具制造。具体的流程如图2 所示。
图2 同步的汽车模具开发流程
2 同步工程的关键技术
在汽车车身冲压模具开发的过程中,同步工程全面采用计算机辅助技术,将产品三维数模造型、制件的工艺分析、成型过程虚拟调试,直至最终冲压模具的加工制造等各个环节紧密联系在一起,通过对各影响因素的处理集成,有效缩短了产品的生命周期,降低了整车开发成本,提高了市场的竞争力。同步工程技术的应用可以使汽车公司根据市场需求持续不断地、低成本地、及时地设计制造出新车型。整个应用过程中涉及的关键技术主要包括以下4 个方面。
2. 1 计算机辅助设计( CAD) 技术汽车车身是复杂的自由曲面的集合体,功能强大的CAD 三维造型软件( 本文主要CA TIA) 可以将设计者的思想和实物模型转化为CAD 模型。应用CAD 技术可以在计算机中完成整车制件的测量点云数据处理、三维数模的建立、数模表面的光顺处理、特征分布处理、搭接件的干涉检查、整车主断面的布置、焊点布置、整车装配以及产品图的制作等工作。它的应用加速了产品的设计和创新,增强了企业的知识积累,缩短了新车型的开发周期,提高了企业的核心竞争力。
2. 2 计算机辅助工程分析( CAE) 技术
CAD 模型的建立为车身开发提供了基础,但如何评价整车的性能和产品设计的合理性至关重要。CAE 技术利用功能强大的有限元分析仿真软件(本文主要指AU TOFORM) 可以很好的完成车身零件的工艺参数设定、工艺和模具的优化工作。应用CAE 技术可以准确的预测制件的起皱、破裂、表面质量、回弹、冲击和滑移线等缺陷;可以完整地模拟制件成型的整个过程:重力、压边、拉延、切边、整形、回弹。根据CAE 分析结果可以对制件的三维数模进行处理优化,这样减少了数据的相互传递次数,降低了产品开发成本,增强了产品的竞争力。
2. 3 虚拟制造技术( virtual technology)
虚拟制造技术主要以计算机CAD/ CAE 技术为基础,在计算机的虚拟环境下实现产品从开始的产品规划阶段到投入销售的全过程。应用虚拟制造技术可以在计算机中实现整车车身和零部件的概念设计,造型设计,工艺设计,模具设计,模具加工,模具制造的整个过程并可以实时进行相关修改。它的应用使数据管理更加条理化,工作的流程更加清晰化,数模的改动更加简洁化。同时它还可以有效的组织市场信息、技术信息、以及资源信息,促进异地分布式协同产品开发的实现,为创新产品的开发、企业之间有效的合作提供良好的运行机制和条件。
2. 4 产品的工程性分析技术
产品的工程性分析技术主要指合理的利用现有的模具设计制造“知识库”,在产品设计初期,对整车车身制件的制造工序、模具大小、模具结构、机床的选择以及冲压生产线的布置等方面进行合理化分析。模具设计制造“知识库”的建立,将现有成熟的模具制造经验和标准进行集成总结,使设计人员在模具设计最初阶段,最大限度的发现问题,并根据相应知识对问题提早进行优化处理。随着知识的不断积累,知识库的容量也在不断的膨胀,技术人员水平也会迅速的提高,这将大大缩短后期车型开发和制造的周期,促进企业的可持续性发展。
3 典型案例
某车型整车车身前期冲压模具开发过程中左/ 右后轮罩内板的同步工程产品的前期工程性评价,综合考虑零件的特点和模具工艺的需要,最终决定采用左、右两件共用一套模具。在三维造型软件中将2 个零件调整到冲压坐标系
下的产品数模如图3 所示。
图3 产品数模
根据产品做出简要工艺补充和压料面后的数模如图4 所示。
图4 工艺补充数模
最初安排工序为五序,分别是:1 . 落料;2.拉延; 3. 修边冲孔侧冲孔; 4. 修边侧修边侧冲孔;5. 整形冲孔切开。
初始材料: DC04 , 主要参数为: 屈服强度1 760 MPa , 拉深强度3 210 MPa , 硬化指数n = 0. 217 ,各向异性指数r = 1. 94 , 产品料厚t = 0. 8 mm。
经过初期的产品分析发现: 左右两件均存在孔的布置不合理问题( 产品图A 处所指区域) 。
缺陷分析: 此孔边界距离产品边界只有3 mm左右(图5) ,由于相对的位置关系,修边、冲孔和侧冲孔工艺必须分三序进行,并且冲孔时模具强度太弱,不利于产品成型和模具铸造。
改进方法:将此孔向内侧最大偏离2 mm ,其他不变(图6) 。修改后,不但解决了模具问题,而且可以将修边冲孔2 个工序合为一序,节省了一套模具,大大降低了模具成本。
图5 孔的最初位置 图6 修改后孔的位置
改进后的工序为: 1. 落料; 2. 拉延; 3. 修边冲孔侧冲孔;4. 修边侧修边侧冲孔整形。
工艺成型性(CAE) 辅助分析: 使用给定的DC04 材料,在基本确定坯料形状及拉延筋布置的情况下,在Autoform 中计算结果如图7 所示。
图7 材料为DC04 的模拟结果
经过分析判断:通过调节拉延筋、压边力、冲压方向等辅助手段不能有效解决破裂问题(图3B、C 所指区域) 。由此判定:不更换材料,开裂严重,几乎无法成型;如果前期不做任何处理分析,模具公司按照最初的材料设计工艺和模具,将会产生大量困难,甚至会影响整个车身的装车时间以及最终的上市。
最后确定把材料更换为DC06 ,主要参数为:屈服强度1 500 MPa ,拉深强度3 000 MPa ,硬化指数n = 0. 23 ,各向异性指数r = 2. 2。更换新材料后模拟结果如图8 所示。
图8 材料为DC06 的模拟结果
结果分析:虽然仍有小区域的开裂现象,但可以判定经过对型面的微小调整(5 mm 以内)可以成形,且成形性较好,有利于后序模具的制造,缩短调模的时间。最后确定数型如图9 所示。
图9 最终确定的数模
相关的搭接件分析: 由于前期的同步工程的协调,对轮罩内部与之搭接制件的相关区域进行了少量的修改(图10) ;如果没有前期的同步工程,后期将可能导致该零件的工艺修改,模具修改甚至影响现场模具调试情况。
图10 搭接件
同步工程技术的应用有效减少了整车模具的开发周期,为汽车公司和模具制造公司双方节约了大量的成本,大大提高了各自公司的竞争力。但由于同步工程应用的范围和深度还远远不够,有些方面的管理还不够成熟,在以后的应用过程中,同步工程的发展方向主要表现在以下几个方面:
(1) 汽车模具制造公司设计人员大量参与汽车公司前期的车身设计工作;
(2) 汽车设计公司和模具公司之间相互合作,大大提高双方科研实力和技术水平,增强各自的竞争力;
(3) 建立同步工程( SE) 方面相关的规范、标准和相关方面的知识库;
(4) 通过摸索,不断扩大同步工程在整个汽车制造过程中的应用。
综上所述,同步工程技术应用到汽车车身冲压模具开发领域将成为汽车车身设计和汽车模具开发的必然趋势,相信通过不断的摸索和经验的积累,一定会大大缩小和国外先进汽车制造企业的差距,提高国内自主品牌的竞争力。
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