汽車關鍵件車門-引擎蓋-翼子板模具設計

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1、 82 以上尺寸精度要求表示的符號只是某一個汽車車身制造商制定的，其他汽車車身制造商制定的尺寸精度要求表示的符號不一定相同，但是內容是類同的。 對于一些沒有提供工程圖的客戶，作為模具設計制造商的技術部門，也必須事先向客戶明確汽車車身沖壓件在以上尺寸精度各個方面的要求。以便在制定汽車車身沖壓件的沖壓工法和設計拉延制件圖時采取相當?shù)募夹g措施，防止事后因為種種原因達不到車身沖壓件的裝配效果而返修，遺誤工程。 2，制定汽車車身沖壓件的拉延制件圖，確認拉延制件的沖壓方向： 在了解汽車車身沖壓件的裝配情況和精度要求之后，再根據(jù)前面闡述的“塑性變形理論”和“拉延制件塑性變形應遵守的準則”來觀測和思考，抓住最

2、主要的矛盾點，即沖壓方向選擇不當事后無法解決的問題點，并按以下步驟制定沖壓方向： （1）設定基準點： 為了準確地說明汽車車身沖壓件在各道沖壓工序模具中的放置位置，以及它原本處在汽車白車身座標系中的方位與車身沖壓件在各道沖壓工序模具座標系中的方位之間的關系，均要求在車身沖壓件的尺寸鏈中設定一個基準點。我們注明這個基準點（標明它在汽車白車身座標系中的三維座標值，以及它的白車身座標系方位與模具座標系方位之間的轉動角度值）在模具座標系中的位置座標值。有了基準點在模具中的座標，就等于在模具座標系中有了車身沖壓件的全部尺寸。（圖八十三）是驕車車身右后側門外板三維立體圖，它標注了基準點這個概念。三維立體圖能

3、使設計工程師一目了然，比較能正確地選擇合適 （圖八十三）注明了基準點的驕車車身右后側門外板三維立體圖沖壓方向。（圖八十四）是驕車車身右后側門外板二維三向視圖（第三象限），它也標注了基準點這個概念。二維三向視圖（第三象限）能把設計工程師的設計企圖和設計數(shù)據(jù)詳細的表達出來，方便于使用設計圖的人取得三維立體圖所不能表達的技術說明。 使用UGS輔助設計軟件能很方便地建立三維立體圖，也能很方便地利用三維立體圖再來建立二維三向視圖（第三象限）。我們使用三維立體圖和二維三向視圖（第三象限）相輔相成地設計汽車車身沖壓件的拉延制件圖，無疑是一個比較完妥的方法。如果我們僅僅只是使用其中一種方法、或者使用先建立二維

4、三向視圖而后再建立三維立體圖，其結果都不如先建立三維立體圖而后再建立二維三向視圖來得方便、準確和合理。83（圖八十四）注明了基準點的驕車車身右后側門外板二維三向視圖（第三象限） 基準點應設立在汽車車身沖壓覆蓋件的原本處在汽車白車身座標系中成整數(shù)座標線的交叉點上，如（圖八十三）和（圖八十四）所示，便于尋找。 汽車車身沖壓覆蓋件基準點還應設立在該沖壓覆蓋件的內側，不宜設立在該沖壓覆蓋件之外的空間。換句話說，它應設立在凸模型面和凹模型腔之內。我們在測定凸模和凹模型面尺寸時，均能方便地找到這個沖壓件基準點，便于確認它們之間座標關系，如（圖八十三）和（圖八十四）所示。 汽車車身沖壓覆蓋件基準點還應設立在

5、該沖壓覆蓋件靠近中央的部位，如（圖八十三）和（圖八十四）所示。它有利于與模具中心或模具重心的重合，也有利于與壓力機的壓力中心相重合，三者能夠重合于一點是模具設計最希望的狀況，因為統(tǒng)一于一個基準點最為簡明。 （2）旋轉汽車車身沖壓覆蓋件原本白車身座標系，確認各道沖壓工序的沖壓方向： 以基準點為中心，旋轉沖壓件圖形至最適合拉延成形的方向，這個方向也就是拉延模的沖壓方向。通過基準點旋轉沖壓件圖形即使基準點不動旋轉沖壓件原本汽車白車身座標系，最多經過二個座標方向的旋轉而成。旋轉后的新座標就是拉延模的座標系，只要我們標明了這二個座標系旋轉了的角度值、基準點在模具座標系中的三維座標值，即完整地表達了汽車車

6、身沖壓覆蓋件在拉延模中的位置，以及汽車車身沖壓覆蓋件各個部位在拉延模座標系中的三維座標值（即尺寸）。我們用這樣的方法得到各道沖壓工序想要的沖壓方向。 基準點不動旋轉沖壓件原本汽車白車身座標系為模具座標系有以下三種方式： 1 沖壓件原本汽車白車身座標系按900倍數(shù)旋轉(含不旋轉)： 此時沖壓件原本汽車白車身座標系與沖壓模具座標系是統(tǒng)一的，或稱沖壓件原本汽車白車身座標系方位與沖壓模具座標系方位互為900或是相同的，這是最簡便的一種情況。如果我們以TL代表車身長度X方向（X軸）、以BL代表車身寬度Y方向（Y軸）、以WL代表車身高度Z方向（Z軸），然后將它們分別設置在模具座標系的長度x方向（x軸）、模

7、具座標系的寬度y方向（y軸）、和模具座標系的高度z方向（z軸），就構成了這種最簡的一種情況。如（圖八十六）和（圖八十七）所示，（圖八十六）是注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身后底板三維立體圖，（圖八十七）是注明了旋轉到沖壓方的驕車車身后底板84a）圖面的右上方之處（圖八十五）驕車后側門外板（左/右）二維沖壓工法圖85b）圖面的右下方之處（圖八十五）驕車后側門外板（左/右）二維沖壓工法圖86c）圖面的中上方之處（圖八十五）驕車后側門外板（左/右）二維沖壓工法圖87d）圖面的中下方之處（圖八十五）驕車后側門外板（左/右）二維沖壓工法圖88e）圖面的左上方之處（圖八十五）驕車后側門外板（左/右）二維沖壓

8、工法圖89f）圖面的左下方之處（圖八十五）驕車后側門外板（左/右）二維沖壓工法圖90（圖八十六）注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身后底板三維立體圖（圖八十七）注明了旋轉到沖壓方的驕車車身后底板二維三向視圖二維三向視圖，它們也就是屬于這種最簡便的一種情況。2 沖壓件按原本汽車白車身座標系沿XZ平面繞Y軸旋轉了一個角度（或者沿其它平面繞對應的軸旋轉了一個角度）：此時沖壓件原本汽車白車身座標系與沖壓模具座標系僅繞一個座標軸旋轉了一個角度，但是它們有一個共同使用的基準點，把二個座標系聯(lián)絡在一起，通過換算沖壓件每一個部分的尺寸都可以在模具座標系得到表達，這也是沖壓件取得合適沖壓方向的常用情況。如果我們以TL

9、代表車身長度X方向（X軸）、以BL代表車身寬度Y方向（Y軸）、以WL代表車身高度Z方向（Z軸），我們只能將以BL代表車身寬度Y方向（Y軸）設置在模具座標系的寬度y方向（y軸）上，如（圖八十八）和（圖八十九）所示。（圖八十91（圖八十八）注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身發(fā)動機蓋外板三維立體圖（圖八十九）注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身發(fā)動機蓋外板二維三向視圖八）是注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身發(fā)動機蓋外板三維立體圖，（圖八十九）是注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身發(fā)動機蓋外板二維三向視圖。 （圖八十四）表達的該沖壓件是按原本汽車白車身座標系沿YZ平面繞X軸旋轉了一個角度，也屬于這一常用情況，只是將以TL

10、代表車身長度X方向（X軸）設置在模具座標系的寬度y方向（y軸）上。3 沖壓件按原本汽車白車身座標系沿XZ平面繞Y軸旋轉了一個角度（或者沿其它平面繞對應的軸旋轉了一個角度），得到X1、Y、Z1座標系；然后沖壓件再沿YZ1平面繞X1軸又旋轉了一個角度（或者在X1、Y、Z1座標系中沿其它平面繞對應的軸旋轉了一個角度），得到模具座標系：92此時沖壓件原本汽車白車身座標系與沖壓模具座標系繞二個座標軸旋轉了二個角度，但是它們仍然還是一個共同使用的基準點，仍然把汽車白車身座標系與沖壓模具座標座標系聯(lián)絡在一起，通過換算沖壓件每一個部分的尺寸都可以在模具座標系得到表達，這也是沖壓件取得合適沖壓方向的一種情況。如

11、果我們以TL代表車身長度X方向（X軸）、以B （圖九十）注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身左前側翼子板外板三維立體圖（圖九十一）注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身左前側翼子板外板二維三向視圖L代表車身寬度Y方向（Y軸）、以WL代表車身高度Z方向（Z軸），我們只能將以BL代表車身寬度Y方向（Y軸）在第二次旋轉后的投影軸設置在模具座標系的高度z方向（z軸）上，如（圖九十）和（圖九十一）所示。（圖九十）是注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身左前側翼子板外板三維立體圖，（圖九十一）是注明了旋轉到沖壓方向的驕車車身左前側翼子板外板二維三向視圖。93 為了使得三維立體圖形的模具座標系與二維三向視圖的模具座標系表達的座標

12、值數(shù)據(jù)完全一致，在使用UGNX3軟件將三維立體圖形轉換成二維三向視圖時，二維三向主視圖一定是選擇三維立體圖形第二次旋轉所沿用的車身座標平面方向視圖，然后先旋轉三維立體圖形第二次旋轉的角度，再旋轉三維立體圖形第一次旋轉的角度，如此倒過來得到二維三向視圖。 確定沖壓方向是個繁瑣而又擾人的工作，但是決不能因繁瑣而省略旋轉沖壓件原本汽車白車身座標系為模具座標系的方式，從而得不到理想的沖壓成形效果。 3，制定汽車車身沖壓件的拉延制件圖，選擇拉延制件工藝壓料面： 汽車車身沖壓件的曲面形狀是我們應當做到的目標，它是不可改變的，然而它們的形狀是各個不一的，差異甚大，又很難滿足沖壓件拉延變形的要求，因此利用選擇

13、拉延制件工藝壓料面形狀來統(tǒng)一汽車車身沖壓件的曲面形狀與沖壓件拉延變形的要求之間的矛盾。換句話說，通過選擇拉延制件工藝壓料面合適形狀，比較容易得到沖壓件各個部位的塑性變形趨向均勻化。 當拉延模的凹模和壓邊圈的工藝壓料面夾緊展開料鋼板材料，凸模開始拉延引伸之前，使板材夾緊變形的壓料面曲面形狀應該是光滑圓順的，不能產生波紋和折痕，否則，事后在凸模拉延成形路徑中無法消除，最終在覆蓋件曲面上流下難以消除的皺紋和折痕，達不到覆蓋件的質量要求。同時還將造成拉延凸模的早期磨損，降低覆蓋件的尺寸精度。 我們從以下幾個方面來說明制作拉延制件工藝壓料面的一些方法：（1） 最合適的拉延制件工藝壓料面有以下幾種基本形狀

14、： 1由單曲面構成的拉延制件工藝壓料面如（圖九十二）所示：它可以是各種不同曲率（圖九十二）構成的拉延制件工藝壓料面的種單曲面（必須大于相對應覆蓋件部位曲面曲率）的圓柱面，包括凸柱面和凹柱面；它也可以是各種不同曲率（必須大于相對應覆蓋件部位曲面曲率）的圓錐面，包括凸錐面和凹錐面；它還可以是各種不同曲率（必須大于相對應覆蓋件部位曲面曲率）的四角拽起的圓柱面，包括向上拽起的圓柱面和向下拽起的圓柱面。 2由大曲率半徑組成的雙曲面構成的拉延制件工藝壓料面如（圖九十三）所示：它可以是各種不同曲率（必須大于相對應覆蓋件部位曲面曲率）的雙曲面，包括凸曲面、凹曲面、和雙向曲面。雙曲面自身的雙向曲率半徑是要受到一

15、定限制的，因為簡單地彎曲雙曲面（當雙向曲率半徑比較小時），會造成變形鋼板中部產生波紋和折痕，事后在凸模拉延成形路徑中無法消除，最終在覆蓋件曲面上流下難以消除的皺紋和折痕，達不到覆蓋件的質量要求。只要是在拉延模的凹模和壓邊圈的工藝壓料面夾緊展開料鋼板材料時，不要產94-（圖九十三）構成的拉延制件工藝壓料面的種雙曲面生意外的波紋和折痕，或者事后在凸模拉延成形路徑中能將鋼板材料上產生意外的輕微波紋和折痕消除，即在事后拉延成形路徑中鋼板材料上仍然能產生雙軸向拉伸變形來消除已產生輕微的波紋和折痕也是可以的，但是最終在覆蓋件曲面上不能流下難以消除的皺紋和折痕。雙向曲率半徑大到甚么程度才是可以成功的呢？這種

16、定量分析還得依靠我們在日常模具設計中累積經驗數(shù)據(jù)，用相似比較法才能解決。 （2）根據(jù)確定了拉延沖壓方向的沖壓件型面配選沖壓工藝壓料面形狀的方法： （圖九十四）是驕車頂蓋外板的拉延制件壓料面制定方法圖，工藝壓料面的曲率必需（圖九十四）驕車頂蓋外板的拉延制件壓料面制定方法圖大于旋轉至拉延方向之頂蓋型面相對應的曲率，以便得到理想的拉伸變形狀態(tài)。同時工藝壓料面還應滿足（圖九十二）和（圖九十三）的要求。在這里我們以（圖八十三）、（圖八十四）和（圖九十四）來敘述如何建立覆蓋件的工藝壓料面形狀： 1將無法在拉延中成形的翻邊型面變換為可以在拉延中成形的修邊型面： 構成覆蓋件的主要三維曲面均應是在拉延中成形出來

17、，因為拉延成形是在塑性狀態(tài)下發(fā)生的變形，屬于永久變形為主體的變形，變形形狀比較到位，變形尺寸也比較準確。但是，覆蓋件有些局部三維曲面（例如構成覆蓋件相連接的接合邊之翻邊，而不能是覆蓋件外表面）是不太可能在拉延中全部成形出來，因此我們必須對這一部分三維曲面（特別是曲面邊緣處）進行酌情的曲面變換，改變后的曲面既能適合事后模具修邊，又能在95（圖九十五）旋轉到拉延方向的驕車車身右后側門外板修邊制件三維立體圖a）三向視圖及剖面b）輔助視圖及剖面（圖九十六）旋轉到拉延方向的驕車車身右后側門外板修邊制件二維三向視圖96事后模具翻邊變形中其實際變形量在許可變形程度范圍之內，并且可以發(fā)生永久變形為主體的變形，

18、與此同時，翻邊變形還不能造成已經在拉延成形中變形好的覆蓋件主要的三維曲面再來發(fā)生意外變形。以上正如（圖五十）至（圖五十四）中所述。改變后的曲面還應該是促成拉延成形實現(xiàn)的式樣，正如前面“拉延制件塑性變形應遵守的準則”所述。（圖九十五）和（圖九十六）就是說明這個道理的一個例子：驕車車身右后側門外板的前邊、后邊、和底邊都有一個為門包邊（扣合）而設立的九十度翻邊，顯然，這些翻邊在拉延成形中是成形不出來的。（圖九十六）b）中K放大視圖說明車身右后側門外板底邊的翻邊型面變換為修邊型面的情況，它沿翻邊線逆拉延方向將翻邊水平向下傾斜了150和下沉了2mm，并用R5過度，計算延伸長度為7.7mm，得到修邊型面及

19、修邊尺寸，其H放大視圖還說明了小曲率角部的變小延伸長度的情況，其結果完全符合以上所陳述的道理，它側重滿足了翻邊變形不能造成已經在拉延成形中變形好的覆蓋件主要的三維曲面再來發(fā)生意外變形。（圖九十六）b）中L放大視圖說明車身右后側門外板后邊的翻邊型面變換為修邊型面的情況，它也是沿翻邊線放寬0.5mm和逆拉延方向將翻邊水平向下傾斜了150，計算延伸長度為8.8mm，得到修邊型面及修邊尺寸，主視圖也說明了主三維曲面凸起和凹陷處變小延伸長度的情況，其結果完全符合以上所陳述的道理，它側重滿足了提高主三維曲面中間部位的拉伸性，因為它有利與拉伸變形力的傳遞。（圖九十六）b）中M放大視圖說明車身右后側門外板前邊

20、的翻邊型面變換為修邊型面的情況，因為它是一個臺階形狀，主三維曲面邊緣的凸模圓角要求比較尖，該處輪廓線只好放寬3mm，并逆拉延方向向外傾斜了150，并用R3凸模圓角半徑過度，形成過拉延，側重滿足了提高該處的拉伸性；而臺階面沿其向外延伸了9mm，其結果完全符合以上所陳述的道理，它側重滿足了“以模具成形中心對稱兩端需遵守各瞬間板材成形流動阻力相等”這個道理。 2 根據(jù)覆蓋件可以在拉延中成形的修邊型面設定拉延工藝壓料面曲面： 根據(jù)前面陳述“塑性變形的理論基礎”中所述【成形度】和【角部圓筒許可拉延系數(shù)】等變形理論，我們可以沿覆蓋件修邊型面四周（靠近拉延凸模底部沿周輪廓）近視計算出各個邊緣部位需要遵守的拉

21、延深度尺寸范圍，如（圖九十四）所示的h1、h2、h3、h4等。然后再根據(jù)h值選擇構成工藝壓拉料面曲面的控制點，以點連線，以線連網(wǎng)，以網(wǎng)建面。（圖九十七）和（圖九十八）就是說明這個作法的一個例子：（圖九十七）是按驕（圖九十七）按驕車車身右后側門外板修邊型面設定拉延工藝壓拉料面曲面的三維立體圖97a）三向視圖及剖面b）輔助視圖及剖面（圖九十八）按驕車車身右后側門外板修邊型面設定拉延工藝壓拉料面曲面二維三向視圖車車身右后側門外板修邊型面設定拉延工藝壓拉料面曲面的三維立體圖，（圖九十八）是按驕車車身右后側門外板修邊型面設定拉延工藝壓拉料面曲面二維三向視圖。它們就是事先近視計算出各個邊緣部位需要遵守的拉

22、延深度尺寸范圍，然后再根據(jù)（圖九十二）和（圖九十三）所陳述的最合適的拉延制件工藝壓料面的幾種基本形狀的要求，選擇構成工藝壓拉料面曲面的控制點，以點連線，以線連網(wǎng)，以網(wǎng)建面。此時，還需再次核定拉延制件的變形程度以及工藝壓料預壓的穩(wěn)定性。這樣定奪得拉延工藝壓料才是比較可行的。4， 制定汽車車身沖壓制件的拉延制件圖，設計凸模底部和凹?？谘刂茌喞€：98從覆蓋件可以在拉延中成形的修邊型面的俯視方向看，其周邊投影曲線不太可能是符合拉延、修邊和翻邊成形要求的。因此，必需對其周邊投影曲線向四周開外擴展，將其變換為由合適的凸曲線、凹曲線、和直線所組成，新的周邊投影曲線就是拉延凹?？诓垦刂茌喞€，這個輪廓線是能符合拉延、修邊和翻邊成形要求的，它是由前面陳述的“拉延制件塑性變形應遵守的準則”綜合考慮而決定的。（圖九十九）是驕車車身右后側門外（圖九十九）驕車車身右后側門外板拉延凸模底部和凹?？谘刂茌喞娴娜S立體圖， 板拉延凸模底部和凹模口沿周輪廓曲面的三維立體圖，（圖一百）是驕車車身右后側門外板拉延凸模底部和凹模口沿周輪廓曲面的二維三向視圖，