汽车覆盖件模具设计与制造

汽车覆盖件模具设计与制造•专业：车辆工程•班级：081-3•教材：•课程属性：考察•教师：王怀臣第一章概述•一、开课目的：•1、车身设计的知识外延•2、加大就业面•3、当前汽车业发展及对汽车模具的需求•二、汽车覆盖件的定义、分类：•1、定义：汽车覆盖件（以下简称覆盖件）是指构成汽车车身或驾驶室、发动机、底盘等薄金属板料制成的异形体表面或内部零件。•2、分类：•按功能和部位：•a、外部覆盖件：A级表面精度的汽车覆盖件有引擎盖板，车顶盖，左、右车侧围，前、后车门，前、后、左、右翼子板，行礼箱盖板等•b、内部覆盖件：车门内板、地板等•c、结构类：B柱、C柱、发动机加强板等骨架类零件•按工艺特征分类如下：•a、对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。这类覆盖件又可分为深度浅呈凹形弯曲形状的、深度均匀形状比较复杂的、深度相差大形状复杂的和深度深的几种。•b、不对称的覆盖件。诸如车门的内、外板，翼子板，侧围板等。这类覆盖件又可分为深度浅度比较平坦的、深度均匀形状较复杂的和深度深的几种•••c、可以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件，也指切开后变成两件的半封闭型的覆盖件。•d、具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板，其凸缘面可直接选作压料面;•e、压弯成型的覆盖件。汽车（轿车）拆解简图三、覆盖件的特点与要求•同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来，作为一各特殊的类别加以研究和分析。覆盖件的特点决定了它的特殊要求。•1、表面质量•外观覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。•2.尺寸形状•覆盖件的形状多为空间立体曲面，其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助数模来描述。数模是覆盖件的主要制造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状，其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等，都应和数模一致，图面上无法标注的尺寸要依赖数模量取，从这个意义上看，数模是覆盖件图必要的补充。•3.刚性•覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受至振动后会产生空洞声，用这样零件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏，因此覆盖件的刚性要求不可忽视。•4.工艺性•覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都采用一次成型法，为了创造一个良好的拉延条件，通常将翻边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。四、覆盖件模具的分类（一）、覆盖件冲模1.拉延模拉延模是保证制成合格覆盖件最主要的装备。其作用是将平板状毛料经过拉延工序使之成型为立体空间工件。拉延模有正装和倒装两种型式。正装拉延模和凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，凸模安装在内滑块上，压料圈安装在外滑块上，成型时外滑块首先下行，压料圈将毛料紧紧压在凹模面上，然后内滑块下行，凸模将毛料引伸到凹模腔内，毛料在凸模、凹模和压料圈的作用下进行大塑性变形。倒装拉延模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接装在下工作台上，压料圈则使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力。倒装型式拉延模只有在顶出压力能够满足压料需要的情况下方可采用。2.修边模修边模用于将拉延件的工艺补充部分和压料凸缘的多余料切除，为翻边和整形准备条件。在小批量生产时，可以用手工和其他简单装备代替。修边模修边往往兼冲孔。修边模在修边的同时，要将废料切成若干段，每段长在200～300mm之间，分割后的废料便于打包外运。3.翻边模翻边模是将半成品工件的一部分材料相对另一部分材料发生翻转，根据翻边的冲压方向不同，翻边模可分为垂直翻边模和水平翻边模两大类。水平翻边（含倾斜翻边）则需要斜楔结构完成翻边成型工作。番边模也是制成合格覆盖件的必要装备。四、覆盖件模具的分类（续）（二）、覆盖件夹具1.焊装夹具焊装夹具是覆盖件总成焊装的重要装备，按照总成的内容和层次，可分为若干种类夹具，通常冠以各种总成的名称。2.检验夹具检验夹具是对覆盖件及其总成件进行综合性检测的主体量具，其检测内容主要是立体型面、轮廓形状和尺寸。检测数据和检查基准书内规定的公差要求进行对照，用来判断工件是否合格。（三）、模型1.实体模型传统的冲模加工方法是采用实体模型作为加工依据。实体模型具有直观、采集数据可靠、加工设备要求低等优点。因此，目前国内大多数厂家仍采用实体模型加工方法。2.数学模型应用电子计算机建立覆盖件的数学模型，为汽车模具的计算机辅助设计与制造创造了条件，数学模型可以在计算机的屏幕上进行模拟装配、调整冲压方向，这是实体模型无法实现的。因此，采用数学模型加工模具代表了模具工业的发展方向，它将彻底改变模具质量依靠工匠技艺的状态。四、覆盖件模具的分类（续）（四）、覆盖件模具的成套覆盖件具的成套性有两个含意，一个是指全车模具的成套性，另一个指某个覆盖件所需若干模具的成套性。汽车车身由数百个冲压件构成、全车所需冲模高达一千套以上（见下表）。全车模具的协调一致和成套性供应是保证全车质量的关键。如果把全车模个的成套性视为一个大的系统工程，则每个覆盖件的成套模具就是一个子系统，子系统的成套协调是保证全车质量的基础。采用计算机辅助设计和辅助制造方法，可有效地保证模具的成套性。思考题•1、目前汽车行业的发展前景如何？•2、汽车覆盖件特点是什么？•3、如何检测覆盖件的准确性？五、汽车覆盖件成型工艺分析（一）、工艺内容设计工艺设计是在模具设计制造之前的技术准备工作，通常由用户方进行，其主要内容有以下诸项：（1）根据生产纲领确定工艺方案。（2）根据覆盖件结构形状，分析成型可能性和确定工序数及模具品种。（3）根据装配要求确定覆盖件的验收标准。（4）根据工厂条件决定模具使用的压床。（5）根据制造要求确定协调方法。（6）提出模具设计技术条件，其中包括结构要求、材料要求等。五、汽车覆盖件成型工艺分析（二）、成型可能性分析覆盖件成形的可能性分析是一项艰苦细致的工作。由于覆盖形状十分复杂，其成型可能性计算没有固定的方法。下面仅介绍几种最基本的分析方法。1.用基本冲压工序的计算方法进行类比分析2.变形特点分析覆盖件的成型工序，大都可以认为是一种平面应力状态下进行的，垂直板料方向的应力一般为零，或者数值很小，可以忽略不计。因此板料的变形方式，基本上可以分为以下两大类。（1）以拉伸为主的变形方式。（2）以压缩为主的变形方式。3.成型度α值判断法对不规则形状拉延件的成型，还可以用成型度α值进行估算和判断。成型度：α＝（L/L0-1）×100%式中L0——成型前毛坯长度；L——成型后工件长度。五、汽车覆盖件成型工艺分析（二）、成型可能性分析覆盖件成形的可能性分析是一项艰苦细致的工作。由于覆盖形状十分复杂，其成型可能性计算没有固定的方法。下面仅介绍几种最基本的分析方法。1.用基本冲压工序的计算方法进行类比分析2.变形特点分析覆盖件的成型工序，大都可以认为是一种平面应力状态下进行的，垂直板料方向的应力一般为零，或者数值很小，可以忽略不计。因此板料的变形方式，基本上可以分为以下两大类。（1）以拉伸为主的变形方式。（2）以压缩为主的变形方式。3.成型度α值判断法对不规则形状拉延件的成型，还可以用成型度α值进行估算和判断。成型度：α＝（L0/L-1）×100%式中L0——成型前毛坯长度；L——成型后工件长度。4.CAE软件分析用CAE常软件：DYNAFORM、AUTOFORM、DEFORM等五、汽车覆盖件成型工艺分析五、汽车覆盖件成型工艺分析（三）、工艺方案覆盖件的冲压工艺方案编制依据是产品的生产纲领。工艺方案应保证产品的高质量、生产的高效率和降低成本。1.小批量生产的覆盖件冲压工艺方案小批量生产是指月产量小于1000件，此时的生产稳定性极差，限期生产形状改变可能性大.小批量生产的拉延模，常采用锌铝合金和HT200、HT250灰口铸铁制造，也可采用焊接骨架结构作模体2.中批量生产的覆盖件冲压工艺方案当月产量大于1000件，且小于10000件（卡车）或30000件（轿车）是被视为是中批量生产。拉延模常用HT200、HT250灰口铸铁制造，表面火焰淬火处理。模具结构采用导板导向，机械取件3.大批量生产的覆盖件冲压工艺方案当月产量大于10000件（卡车）或30000件（轿车），且小于100000件时，属于大批量生产。大批量生产的冲模选择系数一般为1：4以上，冲模结构要求功能齐全，对于容易损坏的模具，不但要求快速更换易损冲头，而且要制造备模，以使模具修复时冲压生产线照常运转。六、汽车覆盖件DL图设计六、汽车覆盖件DL图设计六、汽车覆盖件DL图设计六、汽车覆盖件DL图设计六、汽车覆盖件DL图设计六、汽车覆盖件DL图设计六、汽车覆盖件DL图设计七、汽车覆盖件模具发展现状1概况从20世纪以来，我国就开始重视模具行业的发展。提出政府要支持模具行业的发展，以带动制造业的蓬勃发展。我国制造业加工成本相对较低，模具加工业日趋成熟，技术水平不断提高。人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多国外企业选择我国作为模具加工的基地。目前，我国模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80％以上。以汽车行业为例，一种车型的轿车共需模具约4000副，价值达2--3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350副，价值约400万元。国家统计局数据(统计范围包括全部国有企业和年销售收入500万元以上的非国有企业，以下同)显示，2008年1--5月，全国模具行业工业总产值已经超过360亿元，与2007年同期相比保持平稳上升趋势，模具行业近9年工业总产值与产销率情况见图1。图12000-2008年5月模具行业工业总产值与产销率情况2008年全年模具行业产值预计仍会有20％左右的增长。模具生产将继续朝着信息化、数字化、精细化、高速化、自动化的方向发展，模具企业将继续向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。为了适应企业发展和市场竞争的需要。中汽车模具公司还应积极寻求国际合作。尝试由单纯的生产型企业转向资本运营型企业。国家统计局数据显示，2007年，中国模具市场容量已超过700亿元人民币，预计“十一五”末期，中国模具业市场份额将达l400亿元人民币。七、汽车覆盖件模具发展现状最近几年，模具行业市场容量不断扩大，整体发展良好。整个模具行业的良好发展带动了模具企业的快速进步。国家统计局数据显示，2008年前5个月，企业数量就比2007年全年增加了15％。我国模具企业最近9年大概的发展状况见图2。随着我国模具行业的产品细分化、专业化的发展，汽车模具行业迅速发展起来，但汽车模具是在最近几年才发展成为一个行业。我国汽车模具业的建立可以追溯到国内汽车工业发展之初。诸如一汽、东风等整车企业当时都设有配套的模具厂。生产的模具仅仅为了企业能自给自足。随着市场需求逐年增大。在原有大型国有企业基础上，一些民营、合资甚至外商独资企业也纷纷涌入这一市场，这也使得汽车模具行业竞争愈发激烈。目前，具有一定规模的国内汽车车身模具制造企业有100多家。其中产值超过1亿元的就有20家。国内大型数控机床数量已经超过800台，与德国、美国、日本的大型数控机床数量相近。以中国目前逐年递升的汽车产量，外资纷纷进入中国设厂．要同时满足炽热的内需及出口需求。汽车模具的需求必然是中国模具行业迈入升级换代的一个良好契机。5年前中国进出口模具