国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计研究_国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计研究进展

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  1. 李光耀的主要业绩
  2. 汽车覆盖件的介绍
  3. 冲压工艺与模具设计实例分析的目录
  4. 精密成形技术的国外的应用现状及对中国发展的启示

汽车覆盖件(以下简称覆盖件)是指构成汽车车身驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。轿车的车前板和车身、载重车的车前板和驾驶室等都是由覆盖件和一般冲压件构成的。

覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状,它既是外观装饰性的零件,又是封闭薄壳状的受力零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。

一、覆盖件的分类

国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计研究_国外汽车覆盖件冲压工艺及模具设计研究进展
(图片来源网络,侵删)

功能和部位分类,可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。外部覆盖件和骨架类覆盖件的外观质量有特殊要求,内部覆盖件的形状往往更复杂。

工艺特征分类如下:

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)压弯成型的覆盖件。

以上各类覆盖件的工艺方案各有不同,模具设计结构亦有很大差别。

二、覆盖件的特点和要求

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

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主模型来描述。主模型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,都应和主模型一致,图面上无法标注的尺寸要依赖主模型量取,从这个意义上看,主模型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。检查覆盖件刚性的方法,一是敲打零件以分辨其不同部位声音的异同,另一是用手按看其是否发生松驰和鼓动现象。

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***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。

工艺补充是拉延件不可缺少的组成部分,它既是实现拉延的条件,又是增加变形程度获得刚性零件 的必要补充。工艺补充的多少取决于覆盖件的形状和尺寸,也和材料的的性能有关,形状复杂的深拉延件,要使用08ZF钢板。工艺补充的多余料需要在以后工序中去除。

拉延工序以后的工艺性,仅仅是确定工序次数和安排工序顺序的问题。工艺性好可以减少工序次数,进行必要的工序合并。审查后续工序的工艺性要注意定位基准的一致性或定位基准的转换,前道工序为后续工序创造必要的条件,后道工序要注意和前道工序衔接好。

李光耀的主要业绩

人这一辈子一眨眼就过去了,我觉得还是去做自己喜欢做的事情好,而且你有兴趣的东西你才有动力去做,没有兴趣的东西就算你去做了相信也不会太的太好。我建议你走模具设计的路,因为这个做好了前途我觉得要比做钳工好的多。

汽车覆盖件的介绍

13年来,李教授一直与钟志华教授共同潜心研究“汽车覆盖件冲压成型工艺与模具计算机***设计、计算机仿真、计算机***制造一体化技术与装备”等国家重点科技攻关项目,取得了一系列居国内外先进水平的成果,成为我国汽车制造领域的学术带头人。2003年,钟志华教授和李光耀教授等完成的“薄板冲压工艺与模具设计理论、计算方法和关键技术及在车身制造中的应用”项目获得国家科技进步一等奖;2005年,钟志华教授和李光耀教授等完成的“汽车碰撞安全性设计与改进理论、方法及关键技术”获得国家科技进步二等奖。十多年来,李光耀教授负责国家***3项目子课题1项、国家自然科学基金重点项目2项、国家杰出青年科学基金项目1项、国家科技攻关重点项目2项和企业项目多项;在国内外重要杂志上发表论文40余篇,其中SCI收录14篇,EI收录30多篇,SCI论文他人引用总计31次。李教授先后还获得湖南省最高科技成就奖———湖南光召科技奖,国际杂志“工程计算”2001年度最佳论文奖,湖南省科技进步一等奖,第七届中国青年五四奖章,中国机械工业青年科技专家,教育部跨世纪优秀人才培养***人选,新世纪百千万人才工程国家级人选,中国高校科技进步二等奖,通用中国科技成就一等奖,并被湖南省***聘为“湖南省首届芙蓉学者***”特聘教授。

李光耀教授 是湖南省首届芙蓉学者***特聘教授,先后承担国家“九五”和“十五”攻关项目、国家“***3”项目、国家“863”项目、国家自然科学基金重点项目等10余项国家级项目。近几年,在国内外重要刊物上发表论文80多篇,相继获得国家科技进步一等奖,国家科技进步二等奖,湖南省科技进步一等奖,中国高校自然科学二等奖,国际著名杂志“工程计算”2001年度最佳论文奖,并获第七届“中国青年五四奖章”,通用汽车中国科技成就一等奖,入选为新世纪百千万人才工程国家级人选。

冲压工艺与模具设计实例分析的目录

汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘,构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件。按功能和部位可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类。它们在工艺设计、模具加工、设备选择及质量控制(尺寸公差、形状精度、零件刚度、表面质量)等方面都具有与一般冲压零件不同的特点。

精密成形技术的国外的应用现状及对中国发展的启示

前言

第一篇 设计实例分析

第一章 冲裁模具

一、挂钩

二、焊片

三、***

四、卡垫

五、一字、山字形铁心片

六、山字形铁心片(一)

七、山字形铁心片(二)

八、山字形铁心片双复合冲裁

九、电动机用定子、转子

十、定子、转子片连续冲裁

十一、定子、转子自动叠装级进模

十二、步进电动机定子、转子双回转叠片级进模

十三、撬板冲裁

十四、印刷线路板冲孔模

十五、风罩冲侧孑L

十六、冲侧孑L模具结构设计分析

十七、斜楔式机构冲侧孔的设计分析

十八、矩形拉深件切边

十九、矩形拉深件切边方案的设计分析

二十、有凸缘拉深件的切边模设计分析

二十一、大型覆盖件切边模设计分析

二十二、连接片少废料连续冲裁模

二十三、垫圈硬质合金连续冲裁模

二十四、引线框连续冲裁模设计分析

二十五、限位凸轮精冲模设计分析

二十六、角钢切断、切口模设计分析

二十七、槽钢切断、冲孔模设计分析

二十八、棒料切断模的设计分析

二十九、管材冲裁模设计分析

第二章 弯曲模具

一、V形、U形零件弯曲工艺设计分析

二、圆角处整形弯曲模

三、翻转模块式精密弯曲模设计

四、***弯曲模

五、大圆角半径零件的弯曲

六、扭弯成形工艺设计分析

七、摆动夹卷圆工艺设计分析

八、铰链卷圆成形工艺设计分析

九、转轴式弯曲模设计分析

十、斜楔式弯曲成形模设计分析

十一、摆动块弯曲模设计分析

十二、出形类弯曲件冲压工艺设计分析

十三、把手弯曲校正模的设计分析

十四、框形件切断弯曲模设计分析

十五、型材弯曲工艺设计分析

十六、方管弯曲的设计分析

十七、圆管弯曲的设计分析

十八、连续弯曲模设计分析

十九、小连接板硬质合金连续弯曲模设计分析

二十、侧弯支座连续弯曲多工位级进模

二十一、电器插座连续弯曲多工位级进模设计

二十二、导电片连续弯曲多工位级进模设计

二十三、铰链支座多工位级进模设计

二十四、冰箱下横条连续弯曲用集成式模具设计

二十五、顶棚骨架成形模具设计

第三章 拉深模具

一、旋转体拉深件毛坯直径计算分析

二、圆筒形拉深件工艺设计分析

三、有凸缘圆筒形件——套筒拉深工艺设计

四、电动机端盖拉深工艺设计分析(一)

五、外壳拉深工艺设计分析

六、电动机端盖拉深工艺设计分析(二)

七、电动机壳体拉深工艺设计分析

八、开关按钮零件拉深工艺设计分析

九、双层凸边零件成形工艺的设计分析

十、盖圈的拉深成形

十一、半球形零件的拉深工艺设计分析

十二、空心球的成形工艺

十三、球形零件拉深成形工艺设计分析

十四、圆锥形件拉深工艺设计分析

十五、深锥形件拉深工艺设计分析

十六、表罩零件拉深工艺的设计分析

十七、双槽零件的拉深

十八、不锈钢传动座拉深工艺设计分析

十九、三角锥形件拉深成形工艺

二十、方盒拉深工艺设计分析

二十一、外壳零件的拉深工艺设计分析

二十二、箱盖零件拉深工艺设计分析

二十三、阶梯罩拉深工艺设计

二十四、曲线零件罩的拉深工艺设计

第四章 连续拉深模具

一、弹簧导套连续拉深设计

二、压扣冲切连续拉深设计

三、宽凸缘筒形件连续拉深设计

四、连接片连续拉深工艺设计

五、电池钢壳自动送料连续拉深工艺设计

六、环形撕拉盖多工位连续模设计

第五章 大型覆盖件拉深成形

一、发动机油底壳拉深成形工艺设计

二、侧围外板拉深工艺设计分析

三、车顶盖拉深工艺设计分析

四、车门外板拉深成形工艺设计

五、前翼子板工艺分析和整形翻边模具设计

六、汽车地板成形工艺设计

七、汽车覆盖件包合模设计分析

八、机罩上壳铋基合金拉深成形模设计分析

第六章 冷挤模具

一、外罩冷挤工艺和模具设计分析

二、打火机壳冷挤压工艺设计

三、铆管冷挤压工艺和模具设计

四、纯铜接线柱的冷挤压工艺设计

五、夹头冷挤压工艺设计分析

六、轴碗冷挤压工艺和模具设计

七、活塞销冷挤压工艺设计分析

八、轴承内圈冷挤压工艺设计

九、不锈钢外壳温热挤压工艺设计分析

第七章 成形模具

一、护网成形工艺设计分析

二、龟甲网连续成形工艺和模具设计

三、曲面波纹板成形工艺设计

四、百叶窗切口成形工艺和模具设计

五、管接头胀形工艺分析

六、刚性凸模胀形的设计分析

七、三通管接头胀形工艺设计分析

八、灯罩缩口工艺分析

九、带自动夹紧装置的缩口模设计

十、半球形盆件翻边扩口成形工艺分析

十一、板金结构件沉头螺钉孔成形工艺结构设计

十二、穿刺翻孔铆接工艺的设计分析

十三、电动机叶轮成形工艺分析

十四、翻边、卷边成形工艺分析

十五、波形膜片成形工艺设计分析

十六、后电极冷镦工艺设计分析

十七、加热板铆合模具设计分析

第二篇 工艺设计程序

第八章 冲压工艺设计的程序

一、冲压工艺规程编制的依据

二、冲压工艺规程编制的步骤

三、冲裁工艺方案

四、弯曲工艺方案

五、拉深工艺方案

第九章 冲压工艺规程的内容

一、冷冲压工艺卡片

二、下料卡片

三、检验卡片

第十章 冲模设计的程序

一、模具设计任务书

二、冲压模具的快捷设计

三、CAD设计流程

附表

参考文献

数字化精密成形技术主要包括数字化精密塑性成形和数字化精密铸造两方面。数字化精密塑性成形技术是一项在塑性成形全过程中融合数字化技术,以系统工程为理论基础的技术体系,实现优质、高效、低耗、清洁的生产。研究内容包括:建立以计算机图形学为基础的数字化模型,以统一的数据交换标准和工程数据库进行不同需求的交互,实现模型和信息共享;以数字化模型为基础,进行基于精密塑性成形的产品设计;以数字化模型为基础,进行基于精密塑性成形过程的产品性能分析;产品的数字化制造包括工艺过程和制造装备的数字化。

当前,精密塑性成形过程模拟在工业发达国家进入实用阶段。美国Bat tlelle 研究室在美国军方的资助下开发的有限元程序AL PID (Analysis ofLarge Plastic Incremental Deformation) 是塑性成形数值模拟技术的开始。在美国发动机覆盖件模具设计制造中,都要求在设计完成后必须经过计算机模拟检验,才能投入试验软模的制造。俄罗斯Quntor公司的Biba 等用数值模拟方法优化锻模,达到了提高模具寿命、改善零件精度的目的。具体方法是用数值模拟结果优化模具参数,如圆角半径、减少应力集中,***用收缩环和镶块。

目前,精密塑性成形出现的大量研究热点,与数值模拟技术相关的有模具的设计、板材各向异性问

题、材料回弹问题、损伤预测、成形极限线和管件液压成形技术等。

美国通用汽车公司开发了冲压模具的数字化开发平台与系统,该系统用三维设计平台对模具进行参数化和变量化设计,以专家系统和可制造性设计为基础进行模具型面开发,使传统的技艺型模具开发过程转变为以科学为基础的数字化开发。系统集成了通用公司几十年冲压工艺经验、规范,用数值模拟软件进行零件的成形性和质量分析、修改,从而定量地预测和解决模具开发中的问题。形成了数字化环境下的模具设计、模具制造、试模、冲压生产,可成形性预测准确度达90 %~95 %,克服了模具开发人员个人经验的局限性,一般模具试模1~2 天即可完成。以军用悍马车车身等冲压件为例,用数字化模具开发系统使模具开发周期减少80 %,模具费用降低50 %。此外,通用汽车公司还将优化技术与数值模拟技术有机地结合起来,实现了基于数值模拟的优化。

韩国Yeungnan 大学的Shim 和Son 用敏感性法确定初始板料形状,通过Pam2Stamp 有限元模拟确定形状敏感性,可以达到优化任意形状板材零件拉伸成形工艺设计。

加拿大成形(FTI) 公司用于金属板材设计仿真的CA TIA 方法将设计与分析统一在一个程序中。通过简单地更改几何形状、材料特性或板材厚度,利用计算机***进行最佳化设计,仿真结果起到了作为预警系统的作用。通过颜色特征表示“工件设计的可靠”“,存在折边趋势”或“工件在红色面上有裂纹”,从而实现工艺设计的优化。 数字化精密铸造技术是指在铸造成形的过程中全面融合数字化技术,其中包括计算机***工程分析(铸造CAE) 、铸造工艺计算机***设计(铸造CAD) 、铸造专家系统等多项技术。

目前,信息技术在国外国防工艺铸造工程研究与应用中日趋深入,正在全面的提升铸造技术水平。美国等工艺发达国家已利用计算机***精密铸造技术成功完成了多种航天、航空、兵器等关键部件的试制,并取得了明显的经济效益。

美国国防部2006启动的CIR ***开展了多个铸造数字化相关的项目。如由普渡大学承担的“面向铸造工艺的几何约束设计工具”项目,并推荐其它铸造工艺的改进方法。为达到提高铸件的质量的目的,该项目研究将首先收集已经得到业内证实的“推荐设计参数”,然后开发新的铸件设计软件和工具。软件工具的开发将针对复杂结构件铸造,以及铸件的几何特征对金属铸造工艺的影响,重点针对砂型铸造工艺和金属型铸造工艺。

美国国防部的Man Tech ***也非常重视铸造数字化技术的开发和应用。如ABC2NACO 公司等单位承担的“面向工作性能的钢铁铸造集成设计”Man Tech 项目,其目标在于研究碳钢和低合金钢铸造中,收缩不连续组织对其结构性能的影响,并开发出相应的计算机工具。该技术的实施将降低铸件质量,提高铸造产量,扩展钢铁铸造的应用,缩短订货2交货周期并降低成本。

美国洛克达因公司研制德尔它4 火箭芯级发动机RS268 初期时,创建了集成产品并行开发的工作环境,利用先进的设计工具、3D 立体建模技术,完成了发动机数字建模工作。涡轮泵的设计充分体现了洛克达因先进过程集成开发项目(RAPID) 实施的效果。建立以模型为中心的水平集成设计系统(HIDS),制造出铸芯的HIDS 三维数字模型,然后将模型送至铸造厂生产试件,技术人员根据这些试件对浇口进行优化,并能够将各种特性直接反映到铸件的设计中,从而提高浇铸质量。

经过多年的不断发展,铸造过程模拟仿真技术从宏观到微观,由试验研究向实际应用,发展到现在已是一项十分成熟的工程应用技术,并有大量的实用模拟软件和丰富的热物性数据库,可以较准确地模拟大多数合金的铸造过程,实现工艺优化设计。通过数值模拟技术对铸件的结构工艺性、铸造工艺进行模拟,为技术人员设计较合理的铸件结构和确定合理的工艺方案提供了有效的科学依据,从而避免了传统的依靠经验进行结构设计和工艺制定的随意性。在工业发达国家中,已有15 %~20 %的铸造企业在生产中***用凝固模拟分析技术,精确地预测缺陷以及改进铸件的出品率。 近年来,国内相关企业及高校相继开展了一些数字化精密成形技术的相关研究,但是缺乏系统的集成研究,不能实现单项促进集成,局部带动整体,技术优势不能转化为产品优势,全行业精密成形技术水平没有质的跃升。因此,国内精密成形技术的研究应加强自主创新,突破关键技术。如产品信息建模技术、工艺模拟及优化技术、模具设计智能生成技术等,从而实现精密成形技术综合集成,提高工艺设计水平,进一步实现数字化设计制造一体化,缩短产品开发周期,降***造成本。同时应加强成果应用,提高全行业精密成形技术水平。

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