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重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 文獻(xiàn)綜述
轎車A級(jí)面覆蓋件成形技術(shù)發(fā)展
林洋
( 重慶理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 ，重慶 40054 )
摘要:通過對(duì)某轎車車身覆蓋件的引擎蓋外板拉深模具型面的設(shè)計(jì),介紹了復(fù)雜型面拉深件拉深模具型面的設(shè)計(jì)流程,研究了復(fù)雜型面拉深件拉深模具型面的造型設(shè)計(jì)方法和原則。利用板料成形分析有限元軟件Dynaform對(duì)引擎蓋外板的拉深成形過程進(jìn)行仿真模擬,探討了仿真過程中出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷(如破裂、起皺、變形不足等)的原因,并針對(duì)這些現(xiàn)象對(duì)拉深模具型面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)。并根據(jù)仿真模擬結(jié)果,制造加工了合格的拉深件模具。對(duì)于復(fù)雜型面拉深件的拉深模具的設(shè)計(jì)和制造具有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：車身覆蓋件;沖壓成形；模具；優(yōu)化設(shè)計(jì)；有限元分析
Abstract: The designing process of drawing die for complex surface drawing part in designing the drawing model of the automotive hood outer panel surface and the design method and principle were studied. The stamping process using the sheet metal forming analysis software Dynaform was simulated. The reason causing quality defect in simulation, such as cracking and wrinkle etc., was investigated. Based on these reasons, the design of drawing die surface for automobile hood outer panel was optimized. According to the simulated results, the qualified drawing die was made, which had a instructing meaning for the
design and manufacture of drawing die for complex surface drawing part.
前言
隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個(gè)性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢(shì)。而汽車引擎蓋設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一。它是屬于汽車覆蓋件上的一部分，汽車覆蓋件，是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的異形體表面和內(nèi)部的汽車零件。汽車覆蓋件既是外觀裝飾性的零件，又是封閉薄殼狀的受力零件。在對(duì)汽車性能要求越來越高的今天，對(duì)于汽車而言，任何一個(gè)零件的設(shè)計(jì)都將影響到汽車的性能。
本設(shè)計(jì)基于某轎車引擎蓋外板，利用了計(jì)算機(jī)Dynaform，UG等軟件的模擬計(jì)算及建模，深入探討了轎車引擎蓋模具設(shè)計(jì)以及成型模擬分析等問題，從而使乘用車的流暢性與動(dòng)力性進(jìn)一步提高。
一、 汽車工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與汽車零件成形
汽車覆蓋件的成形工藝和模具制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，“汽車工業(yè)作為資金和技術(shù)密集的支柱產(chǎn)業(yè)之一,充分將信息技術(shù)和傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合,展現(xiàn)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造工藝和設(shè)備、制造業(yè)自動(dòng)化、系統(tǒng)管理、綜合集成等現(xiàn)代化先進(jìn)制造技術(shù)。政府在2005年開始圍繞節(jié)能、安全與環(huán)保三大戰(zhàn)略,鼓勵(lì)在汽車工業(yè)中的各種新車型及零部件制造中采用先進(jìn)制造技術(shù),對(duì)新能源、新材料、新工藝技術(shù)進(jìn)行開發(fā),并將這作為現(xiàn)代汽車生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向和重點(diǎn)。在車身零部件中,絕大部分都需要采用沖壓工藝獲得,因此,在汽車車身開發(fā)中,汽車零部件的成形技術(shù),尤其是覆蓋件的成形工藝技術(shù)和模具制造技術(shù)占據(jù)至關(guān)重要的地位”。從上述的文獻(xiàn)中，不難發(fā)現(xiàn)汽車工業(yè)已經(jīng)成為世界發(fā)達(dá)國(guó)家一大支柱，而我國(guó)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)勢(shì)在必行，世界經(jīng)濟(jì)一體化給我國(guó)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我國(guó)汽車工業(yè)迅速興起，從數(shù)量上已成為了汽車大國(guó)。世界各國(guó)汽車公司都爭(zhēng)先恐后地涌入我國(guó)，由原先向中國(guó)出口汽車，轉(zhuǎn)為在中國(guó)國(guó)內(nèi)合作生產(chǎn)汽車，并帶來了大量先進(jìn)技術(shù)。其中汽車各個(gè)覆蓋件的模具設(shè)計(jì)就成為一個(gè)典型例子。
二、覆蓋件的特點(diǎn)和要求
同一般沖壓件相比，覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性。因此，在實(shí)踐中常把覆蓋件從一般沖壓件中分離出來，作為一各特殊的類別加以研究和分析。覆蓋件的特點(diǎn)決定了它的特殊要求。
2.1 表面質(zhì)量
覆蓋件表面上任何微小的缺陷都會(huì)在涂漆后引起光線的漫反射而損壞外形的美觀，因此覆蓋件表面不允許有波紋、皺折、凹痕、擦傷、邊緣拉痕和其他破壞表面美感的缺陷。覆蓋件上的裝飾棱線和筋條要求清晰、平滑、左右對(duì)稱和過渡均勻，覆蓋件之間的棱線銜接應(yīng)吻合流暢，不允許參差不齊?？傊采w件不僅要滿足結(jié)構(gòu)上的功能要求，更要滿足表面裝飾的美觀要求。
2.2 尺寸形狀
覆蓋件的形狀多為空間立體曲面，其形狀很難在覆蓋件圖上完整準(zhǔn)確地表達(dá)出來，因此覆蓋件的尺寸形狀常常借助主模型來描述。主模型是覆蓋件的主要制造依據(jù)，覆蓋件圖上標(biāo)注出來的尺寸形狀，其中包括立體曲面形狀、各種孔的位置尺寸、形狀過渡尺寸等，都應(yīng)和主模型一致，圖面上無(wú)法標(biāo)注的尺寸要依賴主模型量取，從這個(gè)意義上看，主模型是覆蓋件圖必要的補(bǔ)充。
2.3 剛性
覆蓋件拉延成型時(shí)，由于其塑性變形的不均勻性，往往會(huì)使某些部位剛性較差。剛性差的覆蓋件受至振動(dòng)后會(huì)產(chǎn)生空洞聲，用這樣零件裝車，汽車在高速行駛時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng)，造成覆蓋件早期破壞，因此覆蓋件的剛性要求不可忽視。檢查覆蓋件剛性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位聲音的異同，另一是用手按看其是否發(fā)生松弛和鼓動(dòng)現(xiàn)象。
2.4 工藝性
覆蓋件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸決定該件的工藝性。覆蓋件的工藝性關(guān)鍵是拉延工藝性。覆蓋件一般都采用一次成型法，為了創(chuàng)造一個(gè)良好的拉延條件，通常將翻邊展開，窗口補(bǔ)滿，再加添上工藝補(bǔ)充部分，構(gòu)成一個(gè)拉延件。
三、傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代工藝CAE的應(yīng)用
首先來說，現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，完全得力于計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，因此由20世紀(jì)進(jìn)入21世紀(jì)，引導(dǎo)人類科技再次進(jìn)步的必然是與計(jì)算機(jī)結(jié)合的科技。而計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用與發(fā)展也得力于計(jì)算機(jī)科技的進(jìn)步，將計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件用于產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計(jì)、分析與制造，已成為近代工業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的主要方法。
“傳統(tǒng)的工業(yè)皆依據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)累積而成，同時(shí)以經(jīng)驗(yàn)做出初步的設(shè)計(jì)，再由此初步的設(shè)計(jì)去做出原始模型，再做出成品。成品完成以后，使進(jìn)行試驗(yàn)以確保產(chǎn)品的可靠性”，而此種方法基本上稱為試湊法，此種方法費(fèi)時(shí)且成本相當(dāng)?shù)母??！叭羰褂肅AE，則在設(shè)計(jì)圖完成后即連接CAE，做各式各樣的分析，并且導(dǎo)入最優(yōu)化成品，即可在短時(shí)間內(nèi)完成成品”，“機(jī)構(gòu)動(dòng)力的傳動(dòng)可以借著機(jī)構(gòu)系統(tǒng)仿真軟件來虛擬各組件之間的有可能產(chǎn)生的摩擦力或接觸力”。有上述文件可以看見，隨著高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，CAE軟件將成為工程師實(shí)現(xiàn)其工程創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的得力助手和有效工具。人們使用CAE軟件，對(duì)其創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案快速實(shí)施性能與可靠性分析，并進(jìn)行虛擬運(yùn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的同時(shí)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低研究開發(fā)成本，縮短研究開發(fā)周期。可以預(yù)測(cè)在未來的發(fā)展中，CAE軟件的發(fā)展和應(yīng)用就像當(dāng)年CAD軟件的使用一樣得到普及。因此，對(duì)于機(jī)械工程類的學(xué)生掌握一門CAE軟件技術(shù)已成為了時(shí)代的需要。
汽車引擎蓋的設(shè)計(jì)及分析對(duì)汽車設(shè)計(jì)具有極重要的意義，通過本文的研究和探索，結(jié)合研究中的不足之處，可以總結(jié)出以后研究的具體內(nèi)容: 1、繼續(xù)學(xué)習(xí)深化汽車覆蓋件的相關(guān)知識(shí)，掌握現(xiàn)代分析方法。 2、對(duì)引擎蓋外拉板優(yōu)化設(shè)計(jì)，模擬裝配并通過CAE分析軟件分析以獲得更好的模具。
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