行李艙蓋沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

王建兵

摘 要 行李艙蓋設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)力應(yīng)變分布較為復(fù)雜，影響精度的因素較多。針對(duì)于行李艙蓋的成型工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。預(yù)測(cè)可能的缺陷及失效形式，考慮設(shè)計(jì)中壓料面、拉深筋和工藝補(bǔ)充部分等方面，設(shè)計(jì)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(jì)

中圖分類號(hào) TG7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0199-02

汽車車身件的設(shè)計(jì)，特別是行李艙蓋曲面形狀復(fù)雜，同時(shí)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(yán)格的要求，行李艙蓋模具設(shè)計(jì)是轎車車身設(shè)計(jì)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(jì)的成敗。行李艙蓋模具設(shè)計(jì)軟件主要是用CAD/CAE軟件進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，應(yīng)用CAD/CAE技術(shù)能有效提高行李艙蓋曲面形狀設(shè)計(jì)精度和效率，同時(shí)能減少整車開發(fā)的時(shí)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(shí)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(jì)時(shí)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(guò)程的技術(shù)文件，其包括的內(nèi)容有：以及工序編號(hào)、工序名稱、工序內(nèi)容、所用設(shè)備、簡(jiǎn)圖、各沖壓工序的加工形狀和加工部位、各工序的加工基準(zhǔn)等等。

其中，拉深工藝的沖壓機(jī)選擇計(jì)算如下：

行李艙蓋零件展開后尺寸為：741.126mm×1 534.76mm。

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

壓邊圈面積大小：0.178676mm2。

沖壓力計(jì)算：F0=L·h·t=1 458kN。

式中：F0——沖載力（kN）；

L——件周長(zhǎng)（mm）；

h——厚度（mm）；

t——抗剪強(qiáng)度（Mp）。

于是選取J36—800雙動(dòng)壓力機(jī)，其主要參數(shù)為：

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

2 沖壓方向的設(shè)計(jì)

車身覆蓋件拉深成形時(shí)，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(jìn)入凹模。

本設(shè)計(jì)利用CATIA軟件進(jìn)行沖壓方向設(shè)計(jì)，對(duì)汽車行李艙蓋拉伸模具設(shè)計(jì)時(shí)并制定沖壓方向，在設(shè)計(jì)沖壓件的同時(shí)，下一步驟就是對(duì)汽車行李艙蓋模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)壓料面設(shè)計(jì)原則和實(shí)際零件的尺寸大小，設(shè)計(jì)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(jì)原則和實(shí)際零件尺寸，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，在本設(shè)計(jì)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(jì)

模具設(shè)計(jì)中采用的拉深筋的形式，在用CATIA進(jìn)行行李艙蓋拉伸模具設(shè)計(jì)時(shí)，選用該類型拉深筋時(shí)所采用的參數(shù)為：

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

拉深筋設(shè)計(jì)步驟如下：

將行李艙蓋的邊界線投影到設(shè)計(jì)好的壓料面上，向外擴(kuò)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(jì)草圖及位置安排在此同時(shí)對(duì)部分的工藝進(jìn)行有效補(bǔ)充。如圖2所示。

4 模具零件及裝配設(shè)計(jì)

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

凹模設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)如圖3。

裝配設(shè)計(jì)根據(jù)拉伸過(guò)程確定整個(gè)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(dòng)便面相配合的同時(shí)，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(jì)的行李艙蓋拉伸模裝配圖如圖4和顯示其沖壓過(guò)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(shí)運(yùn)用不同的模塊對(duì)曲面進(jìn)行處理，得到近乎實(shí)際的效果圖片，并得到各個(gè)零件以及整車爆炸圖，到達(dá)實(shí)際生產(chǎn)需要。部分重點(diǎn)闡述了車身覆蓋件沖壓成形的力學(xué)特點(diǎn)。

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(duì)之策。

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