变形件模具（共9篇）
变形件模具 篇1
0引言
结构单薄的模具件铸造容易变形,回厂后将此种变形件进行ATOS光学检测,检测前多数不进行底面加工,工艺需在工序表达清楚,并明确指示白光扫描。经ATOS光学检测后由检测人员出具报告,对于余量正常的,只扫描一次即可,当余量出现异常与工艺人员沟通后,由工艺负责人员确定是否在加工完基准后重新扫描,此种情形多为需现场旋转垫活对底面进行加工,对于底面加工要求较高,如风险较大为了避免报废可以采取此种办法,但尽量一次扫描成功。对于包含型面的工件在淬火后还需进行余量检测,工艺需在工艺方案上明确表达。
1 ATOS规范
ATOS检测人员负责对铸件进行扫描并出具扫描结果报告,扫描数据为STL格式,将型面与结构面、辅助支撑面分开存档。
1.1正常余量的处理方法
将扫描结果与实体及加工数模进行比对,拟合过程中尽量保证坐标系方向与背面导板面平行,使得余量均匀。给出背面基准面尺寸及拉出正面辅助支撑尺寸做成PDF文档形式,以备加工辅助支撑参考用,如无辅助支撑需将与背面平行的台面尺寸给出,此规范同样适用于滑块淬火后余量检测报告,但淬火后白光检测的数据拟合需保证型面余量0.3~0.5mm,具体见图1~图4。
1.2问题余量的处理方法
对于有问题的将数据重新进行拟合,移动中心,尽量不要旋转垫活,如铸件缺量可采取旋转,如图5。对于个别余量变形较大需旋转坐标系与底面成角度垫活的工件,需给出旋转垫活处数值,并做特殊说明,如有必要需底面加工完后重新扫描确定加工余量,但尽量不要重复扫描。
对于余量小于5mm的部位以PDF文档形式进行标识,对于正常余量的数据可直接出具数据结果,以PDF文档形式给出加工面余量最小部位图片及余量数值,如图6所示。
2工艺编程规范
数控编程员按照数据结果进行分析,如有疑义与ATOS人员沟通。于余量少处出具检测程序或尺寸,提示操作者加工时注意,余量正常处出具干涉检查程序,编程加工,并给出导板导滑面理论数值。如果前期已做基准面,数据是按照基准面生成的则可直接按照扫描结果进行编程加工,不出干涉检查程序。
编程员按照数据分析结果确定工件加工工艺合理性,指示出垫活基准,提示操作者垫活时保证辅助支撑点的数据与检测所给数据一致后超平辅助支撑,再将活翻转将背面导板面等结构面按照检测报告的结果进行核对,保证加工余量一致,所有加工部位尽量与检测数据基准保持一致,防止铸件变形缺量。
淬火后工件操作者按照检测报告直接垫活加工背面,垫活高低参照检测报告辅助支撑数据,严格按照报告尺寸建立中心定出X、Y、Z向,保证背面余量与报告基本吻合后方可进行加工。
3结语
易变形件模具铸件经过ATOS光学检测后,现场人员需严格按照检测结果进行垫活及去量加工,保证余量数值不超过3~4 mm,确立中心,这样易变形模具铸件就大大提高了加工合格率。
摘要：研究了结构单薄易变形件的模具铸件ATOS光学检测方法及工艺规范,如侧围滑块、盖板等均为易变形件,此类模具的光学检测对生产有着积极的意义。
关键词：变形件模具,ATOS,工艺
参考文献
[1]郭鸣骥.某汽车车门玻璃导轨结构件多工位级进模设计[J].锻压技术,2014,39(9):97-101.
[2]蒋震林.加快中小型企业中级进模的发展应用[J].中国高新技术企业,2013(33):66-68.
浅谈汽车覆盖件模具制造工艺 篇2
【关键词】汽车覆盖件；模具加工工艺软件
一、前言
汽车覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、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。它既是外观装饰性零件，也是受力剥壳状的受力零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的重要环节。外覆盖件包括：四门、两盖、左右翼子板、左右侧围、顶盖。其表面质量要求为不允许有波纹、褶皱、凹痕、划伤、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要吻合流畅。这样的一个标准就已经决定了汽车覆盖件模具也需要达到相关标准，对形位精度和表面质量都提出了一些更高的要求。一个汽车覆盖件一般需要经过拉延、修边、冲孔、整形翻边等工序才能完成冲压成型，因此汽车覆盖件模具大致分为拉延模、修边冲孔模、整形翻边模，每一套的模具又由不同部分组成。具体如下：拉延模：凸模、凹模、压边圈等；修边冲孔模：凸模、压料芯、修边刀、冲头等；翻边整形模：凸模、压料芯、翻边刀（整形刀）等。
二、制造工艺
（1）加工工艺确定。加工工艺其实是一个涵盖领域比较大的范畴，小到如何装夹，大到如何加工制造，都是由一个个工艺步骤组成。装夹要求：压板必须压在垫块上面，千斤顶叠加时不允许超过2个，即使压板下面不能放置垫铁，也必须加千斤顶辅助支撑，在使用千斤顶辅助支撑时，必须使用百分表在此处模具上校验零位，然后旋转千斤顶，查看百分表针有没有变动。一个完整而又先进的工艺应包含以下几方面：详细的加工对象名称；详细的公差精度要求；详细的加工步骤；严格的核对程序。（2）设备参数的选用。先进的加工技术与设备是提高生产率和保证产品质量的重要基础。数控加工已由单纯的型面加工发展到型面和结构面的全面加工。根据丰田、COMAU等汽车模具制造经验来看，一般由6台数控机床组成的加工模具生产线已基本满足整个模具系统的开发制造。从国内实际情况来看，目前大多选用的是日本大偎机床、SNK以及国内的沈阳机床为主。模具的粗加工、半精加工及精加工应在不同的机床上完成，其原因在于考虑其成本的情况下，不同的机床发挥各自不同的作用。（3）编程策略选择。在数据、设备及加工工艺都相对完善的情况下，最能体现模具表面质量的一环便是在编程策略上，刀具轨迹在模具表面加工出来的情况是最能体现质量好坏的。在此，列举以下几点：合理的开粗方式如何实现，从而提升效率节约成本；不同形状的产品如何选择加工方式，从而实现质量的提高。以上两点，是国内覆盖件制造商共同面临的问题，由于产品要求及模具质量要求的日益提高，多数厂家不得不面临以上此类问题。以门外板拉延凸模為例，用D50R25球刀、D63R8牛鼻刀开粗作比较，各参数如（表1）所示：
由（表1）结果得出，其他条件相同的情况下与传统的球刀开粗相比，选用牛鼻刀是最为合适的，整体开粗效率提升约为32%，同时机床的受力稳定性、安全性等都得到相应的提高。在此，提出一个对覆盖件编程加工另一个理念：根据形状特征、区域重要程度选择不同的加工方式结合。以前门外板拉延凸模为例，单一的平行加工和三维偏置加工所显露的缺点是在刀路拐角处产生拐角折痕，这会使产品表面留下明显的刀痕，对于外板件模具来说，这是不允许的。而平行加工整体效果相对不错，但是在陡壁处会造成部分刀路步距不均匀，这也会造成局部型面加工不到位，影响模具表面质量。根据最新的理念，不同的位置选择不同的加工方式相结合加工，前门外板拉延凸模型面是通过产品区域用90°平行加工以及工艺补充面用三维偏置加工结合而成。具体的效果表现良好。根据实际加工效果显示，根据不同部位和特征选择相应的加工方式相结合，这样做的好处是关键部位刀路均匀，表面质量高，无折痕，减少刀具磨损，多刀路接刀部位无明显接刀痕，减轻机床负载。
三、结语
结合以上所述，通过对覆盖件模具新技术与新知识的积累与研究，使得本人认识到了创新和突破的重要性，要想使我们国家汽车覆盖件模具行业向前跨一大步，这需要我们有求新的渴望、创新的意识和刻苦的探索努力。只有这样，才能使我们模具行业摆脱老旧的工艺、守旧的思想。也只有这样，才能使我们国家机械制造业水平更上一层楼。
参 考 文 献
[1]李用哲编.汽车覆盖件模具设计与制造全过程检验图解[M].机械工业出版社，2010-09
外覆盖件试制模具开发 篇3
试制模具又称软模或者快速模具, 其作用是制作工程样机或者样车, 满足验证设计方案的试验需求。试制模具既要满足产品的设计和使用要求, 又要在最短时间内用最少成本作出实物制件。因此, 试制模具的制造工艺方式与正式
量产模具不尽相同。
1 后围外板介绍
后围外板 (图1) 的尺寸为760 mm×982 mm×362 mm, 材料厚度为0.8 mm, 相关参数见表1。
后围外板属于车身外覆盖件, 其模具的设计要求和制造精度要求比较高, 同时冲压过程中不允许出现大的凸包和凹陷、起皱、波纹、棱线错位、划伤和拉毛等缺陷。
2 模具设计
2.1 模具设计流程
工艺方案确定→冲压方向选择→压料面设计→工艺补充设计→拉延筋布置→CAE分析→评审→模具结构设计→模具会签→2D图纸。
2.2 模面设计介绍
模面设计是根据冲压工艺和模具设计知识, 完成优选冲压方向、压料面形状确定、工艺补充面设计以及拉延筋的设计与布置等, 以获得最佳的材料流动状态, 达到拉延出合格拉延件的目的[1]。
在确定工艺补充之前, 首先需要进行冲压方向的选择, 在将后围外板沿Y轴旋转-81°为最优冲压方向, 此时后围外板的拉延深度为290 mm (图2a) 。
压料面是凹模型面圆角半径以外的部分, 其设计原则如下。
a.保证拉延深度最小。
b.保证各部分进料阻力均匀。
c.压料面应为平面、单曲面或者曲率很小的双曲面。
根据上述原则结合后围外板的形状特点设计压料面的形状如图2b。
2.3 成形性分析
2.3.1 四种模面设计的对比分析
在冲压方向和压料面形状确定后, 就要进行工艺补充面和拉延筋等的设计。对于主要由大曲率曲面组成的汽车车身覆盖件 (如前侧车门外板、轿车顶盖和后围等) 而言, 它们都是浅拉延成形的冲压件, 覆盖件曲面主要的变形方式是延伸变薄成形, 要求制件成形后具有良好的刚度和较高的表面质量。
根据后围外板的成形特点, 先后设计了4种不同的模面设计方案, 见图3, 主要区别是拉延筋位置、数量的变化和工艺补充筋的变化。方案1在压边圈上布置一圈直径Ф16 mm、高度8 mm的圆筋;方案2在压边圈上和窗口分别布置一圈直径Ф16 mm、高度8 mm的圆筋;方案3在压边圈上、窗口和凸模型面外轮廓分别布置一圈Ф16 mm、高度8 mm的圆筋;方案4在压边圈上布置一圈直径Ф16 mm、高度8 mm的圆筋, 在后围下部额外布置1条相同参数的圆筋, 同时在凸模型面外轮廓布置1圈直径较大的工艺筋。对这4种工艺方案采用相同的模拟参数得到图4所示的成形极限图 (FLD) 。
由图4可知, 这4种方案均无破裂现象出现。前3种方案拉延均出现大面积的不充分现象, 这将直接影响产品的刚度;同时产品表面均出现起皱现象和趋势, 涂装后该缺陷会显现而影响美观, 根据筋的数量和位置的不同, 起皱呈现减小趋势。充分验证了后围属于浅拉延件的分类特点, 要想使之充分变形, 必须在工艺补充面上设置较大的工艺筋, 根据经验沿工艺补充周边 (凸模型面轮廓处) 设置Ф36 mm的圆筋。选取模面上有代表性的6个位置点 (图5) , 分别为压料面 (1点) 、窗口工艺补充 (1点) 、产品表面 (4点) , 对上述6点的主应变值进行对比分析, 结果见表2。
一般认为, 汽车覆盖件冲压成形时应变达到3% 5%才能有较好的形状冻结性, 最小伸长变形量不应<2%[2]。由表2可见, 每种方案相比前一方案的主应变均有提高, 其中方案4比其它方案的主应变提高较为明显, 且除窗口工艺补充主应变比较小之外, 其他各处应变均>3%, 可以满足最小伸长变形量要求, 因此决定采用方案4。
2.3.2 润滑条件的选择
冲压调试时, 毛坯与模具接触面的润滑条件对拉延过程是至关重要的。由经验数据可知, 钢与铸铁模具的常温摩擦系数一般取0.12左右 (模具精研) ;如果在毛坯的上、下表面均涂抹润滑油加垫塑料薄膜 (试制) , 可以降低摩擦系数。为了证明降低摩擦系数对扩大拉延成形极限的效果, 取润滑时摩擦系数为0.08进行模拟, 分析结果见表3。
由表3可知, 改善润滑条件可以降低拉延力, 这对形状复杂零件防止局部拉延较深的形状破裂起到关键的作用。
2.4 模具结构设计
2.4.1 模具材料的确定
模具常用的铸铁材料有H T 2 5 0、H T 3 0 0、QT500和合金铸铁。根据零件数量选择模具材料, 小批量采用灰口铸铁, 中批量采用球墨铸铁, 大批量采用镍铬铸铁等合金铸铁。综合考虑零件的形状、数量及其技术要求, 采用了HT300铸铁材料, 模具详细结构见图6。
2.4.2 试制模具结构设计的关键控制因素
(1) 减重结构的设计是否合理?型面、外壁和立筋的厚度选择是否合理?目前试制模具根据模具大小选用“345”、“456”两个系列的模具壁厚。
(2) 模具上各种用途的孔是否齐全?试制常用的有通气孔、激光定位孔、排水孔和起吊孔等。
(3) 合理设置加工面与非加工面的, 以便减少数控加工区域。
(4) 是否需要设置导向装置?导向装置在拉延全过程中是否都起作用?特别是压边圈的高度要满足图7要求, 以保证压边圈内侧的导向在推杆顶起过程中始终与凸模的导向面进行接触。
(5) 确认料厚间隙、凸模与压边圈的间隙、导向面之间的间隙等。
(6) 模具安装用U形紧固槽的位置和尺寸是否合理[3]。
(7) 起吊装置是否可靠[4]?无法布置起吊装置的需要在铸造时根据标准和工艺要求在特定的位置预埋起吊螺母。
3 模具制造与冲压调试
3.1 模具制造流程
消失模泡沫数控加工→泡沫组装→尺寸和余量确认→粘工艺橛和吊耳→预埋起吊螺母→排水孔布置→铸造→铸造模具的确认→龙门刨刨底面→数控加工凸、凹模型面→钻孔→刻线→刷漆。
3.2 试制模具制造过程的关键控制点
模具的制造过程涉及铸造和数控加工两个工艺过程 (图8) , 有如下几个关键控制点。
(1) 泡沫材料的选择是否正确?
(2) 必须确认模具型面的厚度和预留数控余量是否满足设计要求?工艺橛的设置是否合理?减重孔的设置是否合理?
(3) 确认铸造模具的材料和铸造缺陷。
(4) 确认模具加工的精度、表面质量和余量, 凸模是否完成产品修边线、孔及孔位中心线的的刻制?刻线深度是否达到要求?
(5) 模具是否设置了加工基准孔和基准面?模具上的各种孔位是否加工完全?
3.3 冲压调试流程
确认模具状态→型面抛光→间隙研磨→修模→模具装配→试压→调模→确定毛坯尺寸→冲压→制作激光切割夹具→激光切割。
3.4 冲压调试过程
模具首先需要抛光, 特别是外板类模具需要将数控加工的刀痕完全去掉;抛光结束后, 将凸、凹模反装在2 000 t压力机上, 利用0.8 mm的条状料片进行凸、凹模的定位;然后进行着色检查 (图9a) , 外板模具的型面着色率要达到80%以上;间隙确认完毕后即可开始拉延调试, 根据工艺图纸和技术要求装配模具 (图9b) , 下料试压, 根据拉延结果修整模具, 直至出现合格拉延件。
根据经验和模具型面特点, 经过初步分析计算, 决定采用1 600 mm×2 100 mm的毛坯。拉延后发现压料面上起皱严重且工艺补充处也出现起皱 (图10a) , 这是由于凸、凹模不能完全贴合导致了拉延不到位。, 经过调整, 采用1 500 mm×2 080 mm毛坯后, 该现象消失 (图10b) , 达到设计要求。
拉延结束后需要进行激光切割。由于该件不能以型面的内表面为支撑制作激光切割支架, 需要利用外表面制作激光切割支架 (图11) , 最终得到合格的制件见图12。
4 结束语
(1) 模具结构设计的规范性比以前有较大的提高, 模具轻量化水平显著提高。
(2) 同样的相似车型后围工艺为拉延+手工翻边, 经过优化设计和CAE分析一序成形即可, 节省费用和周期。
(3) 积累了大型覆盖件模具设计和制造质量控制的经验, 为后续更多车型的试制奠定基础。
摘要：以后围外板试制模具为例, 介绍了模具的设计、制造和冲压调试过程。重点介绍了后围外板试制模具的设计过程, 详细对比了4种方案的CAE分析结果和不同润滑条件对成形过程的影响, 并简要说明了模具设计、制造和冲压调试过程中需要重点控制的因素。
关键词：外覆盖件,试制模具,CAE分析
参考文献
[1]李建华, 等.模具CAE技术在轿车发动机罩外板模具调试中的应用[J]。汽车工程, 2005, (1) :122.
[2]中国机械工程学会锻压学会.锻压手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.
[3]李用哲.汽车覆盖件模具设计与制造全过程检验图解[M].北京:机械工业出版社, 2010.
变形件模具 篇4
关键词：汽车覆盖件 模具设计 CAE技术 应用
中图分类号：U462文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0039-01
1 汽車覆盖件和CAE技术概述
汽车覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、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。汽车覆盖件模具设计必须采取较高的尺寸精度，保障焊装或组装时的准确性和互换性：形状上要保证质量，不出现压凹痕、褶皱、擦伤等，棱线应清晰、平直，曲线应圆滑、过渡均匀；材料要足够塑性；零件要足够刚性。
CAE技术即计算机辅助工程技术，能够贯穿汽车开发全过程，包括结构分析优化；噪声、振动与不平顺分析；汽车碰撞模拟分析；覆盖件成形性模拟分析等，应用十分广泛，但CAE技术难度大，深度深。
2 汽车覆盖件模具设计应用CAE技术的一般过程
应用CAE技术进行汽车覆盖件模具设计制造需要反复设计，其一般的理论过程主要是：（1）设计零件几何模型。即应用CAE技术，首先要在根据金属塑性成形过程的材料流动规律，在三维CAD软件中设计出零件的几何模型，并设计出压料面和工艺补充面。（2）建立有限元模型。根据上述的成形模具的几乎模型建立有限元模型，进行有限元计算。（3）分析试运行结果。如果不满意分析结果，就需要重新返回三维CAD软件中重新修改零件的几何模型，并将修改或模型再次进行CAE分析，这其中离不开生产有限元网格和设置成形参数。
3 应用实例介绍
以一轮廓尺寸为164 cm×88.5 cm的轿车顶盖形件为例，以此来说明如何应用材料成形冲压CAE技术在汽车覆盖件冲压拉深成形数值模拟仿真过程及其工艺参数优化的应用。
3.1 设计车盖几何模型
进行工艺补充面初步设计，采用平面坯料一次拉伸成形，在UG软件①中建立盖形件三维立体模型，后进行抽面处理，并将添加补充面后的曲面模型（见图1：车盖曲面模型）导入到冲压仿真Dyanform软件中。
3.2 建立有限元模型并分析
采用自适应网格，划分坯料网格，可以采用自适应网格或者曲线划分网格。网格划分的单位数越小，模拟运算板料变形精确度越高，但所需的计算时间也相应地增长。通过网格划分，建立三维零件曲面的有限元模拟模型（见图2：有限元模型）。
3.3 试运行结果分析
采用1/2模型模拟，由于采用平面坯料一次拉伸成形，因此坯料在压边过程出现深度达10 cm以上的严重内凹（见图3：严重内凹），导致过多材料积聚于坯料中间部位，成形车盖中间部位材料变量过小，其刚度会受到严重影响。
3.4 优化设计
针对汽车顶盖件设计出现的上述内凹问题，优化设计可以考虑先预成形，后拉深成形，通过计算，最大主应变值为0.72%，预成形后各板料部位应变量较小，对后续拉深成形影响可以忽略不计，因此，此方案可行。
3.4.1 优化工艺补充面
通常，设计工艺补充面需要相同化板料拉延深度，促使板料均匀流动。针对在此拉深成形模拟中出现的中部板料严重变形问题，可考虑增加中部拉延深度，以避免车盖模具中间位置面积大而曲率小的缺陷，以从其他临近位置补充中间板料。或者将压料面中间位置改为平面，进一步加大中部拉延深度，结果表明，明显改善了成形效果，相应位置模具圆角的修改也很好地解决了模具出现的开裂问题。
3.4.2 优化模具圆角和坯料几何
要提高汽车覆盖件成形效果，采用修改模具圆角是常用方式，但要保障覆盖件的基本性能，本例主要修改了工艺补充面的圆角特征来解决开裂实效问题。而优化坯料的几何形状，则包括优化其尺寸，切开位置，并借助逆向法有限元计算进行估算，以估计出复杂边界零件的坯料几何。轿车顶盖覆盖件由于其边界接近矩形，因此，可以用矩形的板料作为坯料的基本形状并对其进行局部修改以最终实现成形要求。
结果证明，案例中的轿车顶盖覆盖件在应用CAE技术并进行坯料几何和模具圆角的优化设计后，明显改善了轿车顶盖的成形条件并提高了汽车顶盖的冲压成形效果。
参考文献
[1]陈剑鹤.汽车覆盖件冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]曹振雨.浅谈汽车覆盖件模具设计与制造[J].精密制造与自动化，2013（2）：54-58.
注释
变形件模具 篇5
一、影响焊接变形的因素
1、结构的刚性对焊接变形的影响
刚性是结构抵抗变形的能力, 刚性大的结构焊后变形小, 而刚性小的结构焊后变形大。结构抵抗拉伸变形的刚性, 主要取决于结构的截面面积的大小, 结构抵抗拉伸变形的刚性, 除取决于结构尺寸大小外, 更主要是结构截面形状。
2、焊缝的质量对焊接变形的影响。
焊缝在结构上的位置对焊接变形的影响是很大的, 焊缝在结构中的位置不同, 焊后所引起的变形情况也各不相同。因此, 在结构设计上应尽量避免焊缝的不对称布置。
3、由于结构的整体刚性总是比它本身的零件和部件的刚性大, 因此整体装配好之后在焊接, 比边装配, 边焊接变形要小。
4、其它因素对焊接变形的影响。
1) 线膨胀系数大的金属材料, 焊后收缩量就大。
2) 在焊缝尺寸相同的情况下, 多层焊比单层焊的收缩量小。
3) 角焊缝比对接焊缝横向收缩小。
4) 间接焊比连续焊缝收缩量小。
5) 有固定夹具条件下相对焊缝变形小。
6) 焊接规范越大, 焊缝的变形就越大。
二、焊接变形的种类
1、纵向缩短和横向缩短
两块对接的钢板焊接后, 沿长度和宽度方向都比原来尺寸缩短了, 通常把这种变形称为纵向缩短和横向缩短, 这种变形是由于焊缝的纵向及横向收缩所引起的。
2、角变形
由于焊缝截面形状上下不对称, 正反两面焊缝的横向收缩不相等, 这样产生了角变形。
3、弯曲变形
由于纵向及横向两方面变形量叠加所形成。
4、波浪变形
发生在薄板 (厚度小于10m m) 焊接结构中产生的原因一种是因为焊接的纵向收缩, 对薄板边缘的压应力超过一定数值时, 在边缘出现了波浪式的变形, 另一种是由于焊缝横向收缩所引起的角变形。
5、扭曲变形
扭曲变形产生的原因主要是装配质量不好, 焊件搁量位置不当, 以及焊接顺序和焊接方向不合理等原因所造成的。
三、减少和防止焊接变形的措施
1、反变形法
焊前首先将焊件向焊接变形相反的方向进行人为的变化, 以达到与焊接变形相抵消的目的, 如下图一是V型坡口单面对焊的变形情况, 因焊缝的横向收缩, 产生了角变形当采用图二所示方法, 将焊件预先反方向斜置, 焊接后由于焊缝角变形, 钢板上转动了一个角度因而基本消除了变形。这种方法我们在日常焊接支架及杆架中经常运用。
2、选择合理的装配和焊接顺序
装配和焊接顺序, 对焊件变形的影响很大, 如果选择不当, 不但会影响到整个工序的顺利进行, 而且使整个焊件产生较大的变形。焊接顺序的选择, 要根据具体情况来确定, 一般对称布置的焊缝, 最好由成双的焊工对称地进行焊接, 这样可以使各焊件所引起的变形相互抵消, 非对称的焊缝, 一般都是先焊焊缝少的一侧, 后焊焊缝多的一侧, 这样可以使先焊焊缝所引起的变形部分得到抵消。对焊件上的长焊缝, 如采用连续焊接的方法, 将会使焊件产生较大的变形。若条件允许可用断续焊缝来代替连续焊缝。或采用不同的焊接方向和顺序来焊接, 此方法适用于我们日常对汽车大梁的挖补和焊补轴类。
3、刚性固定法
刚性固定法是用强制的手段来减少焊接变形的一种方法。特别是薄板焊件, 如果焊前增加它的刚性, 焊后变形就可以显著减少, 因而在焊时可以不必过分考虑焊接顺序, 但这种方法的缺点是有些大件不易固定。另外, 焊件完全冷却后, 撤除固定夹具, 焊件还会有少许变形。如果与反变形法配使用, 其效果就更加明显。
刚性固定的方法很多, 有此采用简单的夹具和支撑, 有些是把焊件固定在刚性平台上, 有的甚至利用焊件本身来构成刚性较大的组合体。薄板焊接是可采用图三所示的方法, 在板焊接时可在板的四周固定位置与平台焊牢, 并用重物压在焊缝的两侧, 焊完后, 待焊缝全部冷却下来再铲除定位焊点和搬掉重物, 这样焊件的变形就可以减少。此方法在制作电机防盗箱时最合适。
4、锤击焊缝法
用圆头小锤锤击焊缝金属, 使焊缝金属发生塑性变形, 这样就可以减少焊接接头的应力与变形, 焊补汽车缸体时, 此法最合适。
采煤机齿轮件锻造模具设计 篇6
我公司是生产煤炭采掘机械的重点企业, 产品远销国内外, 随着能源的重要性日益突出, 公司对产品的质量也提出了更高的要求。公司生产采煤机各机型的左右摇臂, 其中装有行星减速机构, 由于矿井工作环境恶劣, 齿轮经常承受过载及非常大的冲击载荷, 易损坏, 为保证生产, 需迅速生产齿轮易损件, 而一个使用效果好、寿命长的锻造模具就显得尤为重要。
1 齿轮结构分析
齿轮材料为18Cr2Ni4WA, 此材料是一种高强度、高韧性、高淬透性的合金渗碳钢, 常用于制作采煤机的重负荷和耐磨齿轮。该齿轮在采煤机摇臂中起重要传动作用, 如图1所示。
摇臂所用齿轮件的外形结构形状复杂, 同时外圆横断面进行了收缩, 对锻造加工造成了一定的影响。
2 模具结构设计
考虑到齿轮件材料是通过模具挤压成型, 为此设计了一个封闭模型的结构, 包括上盖、外套、下垫。由于齿轮零件规范对称, 上盖和下垫采用相同的形状尺寸设计, 如图2、图3所示。
2.1 材料要求
根据综合考虑, 材料选择为5Cr Mn Mo, 该材料为热作模具钢, 适于制作边长小于500 mm的中型锤锻模。材料成分如表1。
%
2.2 壁厚要求
在锻造过程中时刻承受着锻锤的击打, 模具时刻承受着冲击功, 我们要求模具吸收的动能小于产生裂纹所需的能量, 经过大量工装模具的使用经验验证:直径小于准400 mm, 外套最薄处壁厚要求35 mm以上, 直径大于准400 mm, 外套最薄处壁厚要求40 mm以上, 这样可以保证工具的使用率达到10次以上。本例中壁厚尺寸选取了40 mm。
2.3 倒角及圆角要求
在锻造过程中, 尖角处应力集中, 极容易变形开裂, 导致整个零件报废, 所以要在圆角处以适当的倒角过渡, 由于每个零件截面变化大小不一, 对于倒角尺寸的选择必须慎之又慎, 我们曾选用R8圆角, 在实际使用过程中, 圆角处磨损严重, 还出现零件拐角处应力集中现象, 经过摸索实践, 确定出R10圆角为合适尺寸。
2.4 拔模斜度
模具在设计过程中要留有拔模斜度。拔模斜度与零件材料、模具粗糙度、热胀冷缩系数等有关, 一般情况拔模斜度选取3°~5°。特殊零件结构根据形状和实际要求可适当增加。本例通过三角函数计算公式得出零件尺寸如图2所示。
2.5 粗糙度要求
模具对零件进行挤压变形时, 表面粗糙度对加热零件的流动性影响极大, 要求与零件直接接触面的表面粗糙度为Ra3.2。以保证零件的冲型能力良好。非重要加工面要求为Ra12.5。外套外表面与机械手钳口接触, 可以不加工, 对表面粗糙度不做要求。
2.6 零件的机械加工精度
零件表面粗糙度低于Ra1.6, 机械加工余量从国标GB/T 12362-2003中查得, 粗糙度高于Ra1.6, 加工余量要适当加大, 对在锻件相邻部位截面变化较大的零件, 在高度方向适当加大局部余量。本例中单边余量为0.2 mm。
经过总体的设计规划, 锻造工装装配图如图4。
工装使用时, 首先将下垫与外套形成一个封闭的模腔, 方便零件放入, 在模腔内对零件进行锤击变形, 使零件向所需形状变化, 最后将上盖击打进外套, 在上盖、外套、下垫的各项约束下, 锻造出所要求尺寸的零件毛坯。
3 结语
本锻造模具经投产使用, 成功制作出符合工艺结构尺寸要求以及使用性能要求的零件, 节约了昂贵的材料费用。模具寿命明显提高, 材料利用率进一步提升, 在节约了大量生产成本的同时, 保证并提高了产品质量, 使采煤机质量更加安全可靠, 同时提高了齿轮零件的使用性能, 为公司赢得了更多的用户。
摘要：针对采煤机左摇臂传动用齿轮件的结构, 材质, 组织状态等基本参数的分析, 对齿轮锻造成型模具进行了整体结构设计, 着重考虑了变形应力对齿轮材料性能的影响, 通过跟踪分析及尝试试验, 选择最合适的圆弧倒角过渡尺寸, 保证了齿轮零件的成型尺寸, 降低了弯角处的应力集中现象。最终实现了产品质量的合格和稳定。
关键词：齿轮,锻造,模具设计:应力集中
参考文献
[1]黄毅宏, 李明辉.模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社, 2003.
不对称U型件模具设计 篇7
图1所示为某车型第五横梁的装配图, 从图中可以看出, 侧壁垂直度、孔位的同轴度都有较高的要求, 若控制不好, 受其影响的搭接面, 会在后序的装配、焊接中无法配合, 严重影响整车的装配效果及质量, 但该种零件成形时一面是纯弯曲成形, 另一面则是集拉深、外沿翻边加弯曲性质的成形, 极易产生回弹, 造成搭接面不平, 弯曲后的弹复使孔中心倾斜, 孔尺寸不稳定, 两侧边孔不同心, 参见图2。所以, 对上述问题进行有效的控制就显得极其重要。
1 零件冲压工艺分析
图2所示零件就是某车型的第五横梁, 料厚t=3.2, 弯曲半径R=6.8, 大于Rmin=0.8xt, 弯曲时不会产生裂纹, 侧边Φ11孔的边距弯曲中心线为9.5mm, 大于2t=6.4, 经分析论证后采用了落料、冲孔, 弯曲的成形工序。现就成形模设计及为克服回弹在凸、凹模上采取的措施作详细介绍。
2 模具设计
在模具设计方面, 上、下模及运动部件均采用导板导向, 这样提高了导向的精度还便于模具调整。成形用的片料由推板上的两个定位销定位, 这样可以保证在成形过程中不产生偏移, 为了防止工件卡在凹模中, 上模装有推料机构, 下模推板在机床气垫顶杆作用下浮动, 与上模推料装置将料压紧同时作用运动, 完成产品成形。模具结构见图3。
3 凸、凹模设计
3.1 凹模设计
凹模设计大多数情况希望凹模流料R一致, 弯曲翻边能同时进行, 这样能得到较好的成形质量, 同时翻边基面表面不易产生凹凸现象, 但对于该零件这种特殊情况, 就不能选用相同的流料R, 经过实践后将凹模的流料圆角做成大小不等的渐变R如图4所示来控制弯折顺序, 使参与弯曲的材料按照需要的方向流动, 抵消一些回弹趋势。
该零件坯料在向凹模滑动时, 两边受到的摩擦阻力不相等, 成形机理完全不同, 故发生偏移, 其不对称形状成形后差异最为显著, 针对这一现象, 且圆弧R300处在使用时为让位部分, 故经试模后作如图5所示的间隙调整, 使板料在成形过程中, 其厚度有允许的变化来克服不相等的成形摩擦阻力。
3.2 凸模设计
凸模设计时为了减少回弹, 凸模作如下改进:①凸模圆角R在零件允许的情况下采用减小弯曲半径和不等的R设计进行回弹补偿。②凸模直边侧壁采用合适的过弯工艺设计来进行回弹补偿如图6所示形状, 另一面带圆弧的侧壁采用变截面的方法进行回弹补偿。
4 结束语
该模具结构简单、紧凑、设计合理, 通过凸、凹模设计上的截面形状及流料R的设计改进, 压件生产过程稳定, 符检率95%以上, 满足了焊接装配要求。本文针对该模具在成形不对称U型件上回弹角, 凸、凹模之间间隙调整及渐变R上的探索, 提出了一些解决办法和思路, 经过生产验证, 效果良好, 可供相关技术人员参考。
摘要：分析了不对称U型件成型时存在的问题, 通过凸、凹模设计的改进, 使其达到了预期目的和要求。对该模具在成形不对称U型件时的回弹角、凸凹模间隙及渐变圆角 (R) 进行了探索, 提出了一些解决办法和思路。经过生产验证, 效果良好, 可供相关技术人员参考。
关键词：不对称U型件,回弹角,间隙,模具设计
参考文献
[1]王孝培.冲压手册[M].北京:机械工业出版社, 2004:55-60.
[2]模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例[M].北京:机械工业出版社, 1999:156-171.
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[4]吴磊, 曹昭展, 杨胜利等.高强钢胀弯成形卷曲回弹评价方法与影响规律研究[J].模具工业, 2009, 35 (6) :31-35.
变形件模具 篇8
2008年在宏观调控、特大自然灾害、股市财富效应消失及国Ⅲ排放标准实施以及2009年国际金融风暴等一系列因素的影响下, 我国的汽车业受到了一定的影响, 但我国汽车产销量仍以较高的速度增长。汽车工业的发展为汽车模具业的发展提供了极大的市场机遇, 据有关资料显示, 在美国、日本等汽车制造业发达的国家, 汽车模具在整个模具产业中占有50%左右的份额。而在我国, 仅有1/3左右的模具产品服务于汽车制造业, 因此, 汽车模具市场有相当大的发展空间, 而汽车覆盖件模具是整个汽车模具的重要组成部分, 也是技术最密集、加工难度最大的部分。
产能结构
由于汽车工业的快速发展, 汽车覆盖件模具市场需求急剧增加, 因此许多企业加大了技术改造力度, 一些新建企业也快速发展, 使汽车覆盖件模具的生产能力大为提高。经过技术改造, 原来行业中公认的四大模具厂 (一汽模具制造有限公司、东风汽车模具有限公司、天津汽车模具有限公司和四川成飞集成科技股份有限公司) 都已有了生产大中型汽车覆盖件模具200万元左右工时的能力, 模具年产值都超过1亿元, 有的还超过了2亿元。这与2000年相比, 能力已增加一倍以上。除此四家外, 近年来新涌现了一批年产模具可以超过或接近1亿元的企业。例如福臻实业公司、普什模具有限公司、北京比亚迪模具有限公司、哈尔滨哈飞汽车模具制造有限公司、跃进汽车集团南京模具装备有限公司、上海千缘汽车车身模具有限公司、河北兴林车身制造集团有限公司和潍坊模具厂等。此外具有年产5000万元左右汽车覆盖件模具能力的企业全国还约有10多家。这20多家的汽车覆盖件模具生产企业是目前市场的主力, 总能力已有20亿元左右。再加上其他一些小企业, 估计我国目前已有30亿元左右的汽车覆盖件模具生产能力。
从近年的发展情况看, 民营企业发展很快, 外资企业也开始进入中国, 其中日资和台资最为活跃。现在生产汽车覆盖件模具的企业越来越多, 仅在2004年5月第十届国际模具技术和设备展览会上参展的厂家就有40多家。估计目前全国已有百家以上了。例如, 被中国机械工业联合会授予“汽车模具之乡”的河北省泊头市已有20家生产汽车覆盖件模具的企业。上海目前也已集中了10家左右的汽车覆盖件模具生产企业, 总能力也有3亿元左右。比亚迪、长城、瑞风、屹丰、华庄和千缘等一大批民营汽车模具生产企业由于投资力度大、起点高、服务对象明确, 已成为异军突起的生力军。
发展现状
1.设计水平
汽车工业比较发达的欧美国家在进行汽车覆盖件模具设计时, 大量采用三维C A D设计, 比例高达70%~90%, P r o/E、U G等软件的应用也很普遍, 利用这些软件创建的自动绘图精确度高, 得出的计算数据可靠, 数据库功能较强, 因而设计效率很高。相对于国外的先进水平, 国内在汽车覆盖件模具的设计上则显得力不从心。国内一批大、中型汽车覆盖件模具生产企业陆续引进了一定数量的C A D系统, 并配置了一些设计、分析的专用软件, 取得了一定的经济效益。但是由于多方面的原因, 仍有不少中小型企业还停留在手工设计模具的阶段, 采用传统的设计方法和二维C A D设计, 导致设计的标准化和开发应用水平低, 效率不高, 并且在设计的理论和实践经验的积累上远远落后于国外。
2.制造水平
在汽车覆盖件模具的制造上, 国内外也有很大差距。当前国内采用C A M技术的普及率还不够高, 应用水平也不平衡, 而在国外普遍采用C A M技术。高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术, 其加工效率比传统的切削工艺要高几倍, 甚至十几倍, 国内这门技术的应用已经有很长一段时间, 但是近几年才真正用到模具加工上, 并且应用水平低, 应用企业少, 很多技术工人还不能熟练掌握高速切削的关键技术, 不熟悉其操作环境, 导致高速切削技术在国内没有发挥应有的作用。特别是在汽车覆盖件模具加工方式上, 少数企业采用了高速切削加工技术, 更多的企业则以数控为主, 大量引进数控设备机床进行分工序加工。由于没有很好地利用高速切削技术, 因而生产效率低, 生产出来的模具精度差、余量大、钳工研修量大。
高速切削技术及高速加工设备在国外得到了长足发展, 高速加工及一次装夹完成多工序加工, 不仅生产效率高, 而且精度高, 钳工研修量小, 大大缩短了模具的生产周期, 实现了从开发、设计到制造、经营一体化的计算机集成工程。
3.标准化程度
当前, 面对国内庞大的汽车模具市场, 国内的汽车模具厂商却显得有些力不从心, 特别是在汽车覆盖件模具的设计、生产和制造上, 汽车模具的标准化工作多停留在初步阶段, 汽车覆盖件模具标准件的生产量少, 产品水平低, 虽然有不少汽车企业采用了标准件, 但是许多依赖进口。汽车车身模具标准未能向国际靠拢, 尚未建立和完善多种典型的模具结构和工艺, 且尚未形成行业标准件计算机销售网, 模具标准件的供货周期长, 商品品种不全。与此相比, 国外的汽车车身模具标准件供货渠道通畅, 商品化程度高、品种齐全且出口到世界各国。
4.管理水平
在企业管理方面, 信息化管理在国外已很普遍, 而国内只有少数企业实施信息化管理。一个企业不管其有多么先进的技术, 管理上的不完善会导致其产品的总体生产水平和企业综合能力落后于管理比较完善的企业。因此, 企业管理是一个系统工程, 信息化是发展方向, 必须充分重视企业管理的信息化。
发展思路
虽然我国的汽车模具具有成本低、价格比较便宜等优势, 而且随着近几年的发展, 汽车模具技术已经有了长足的发展, 但是我国的汽车覆盖件模具在设计、制造、标准、管理等方面与国际先进水平有很大差距。因此, 在发展我国的汽车覆盖件模具的过程中应该做到:
1.调整产业结构
我国汽车市场的模具需求量已达到200多亿元, 但是我国汽车模具的生产能力只有100亿元左右。目前我国技术含量低的模具已供过于求, 市场利润空间狭小;而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应经济发展的需要, 精密、复杂的冲压模具、轿车覆盖件模具等高档模具仍有很大发展空间。只有调整我国汽车模具的产业结构, 提高高档模具的生产能力, 才能改变我国高档模具主要依靠进口的现状。
2.提高技术创新
积极改进技术, 提高设计、制造水平;借鉴国外先进技术, 引进先进设备;加快汽车覆盖件模具标准化工作, 做好标准的制订和推行工作;加快汽车模具技术的积累和研究开发能力。
3.集群化发展
技术的跨越不仅仅是一个企业的孤立行为, 而是一个行业的整体技术进步, 只有行业整体的技术跨越, 才能推动装备制造业的技术跨越。所以要大力发展我国的汽车模具单单依靠某个汽车模具企业是远远不够的, 汽车模具企业间、汽车模具企业与汽车企业间应该加强沟通、联系, 取长补短, 在合作中发现问题、解决问题, 加快汽车模具发展的步伐。
结语
我国汽车模具工业在大而不强的背景下, 要赶超欧美等发达国家, 还有很长的路要走, 任重而道远。但总体来看, 我国汽车模具的发展势头良好, 今后的发展方向, 应该注重产品结构的调整和定位, 进一步提升模具的制造技术水平, 占领结构复杂、精密度高、技术含量高的高档模具市场。从中国模具工业的发展情况看, 模具这一产品适合专业化、集团化方向发展, 模具企业在条件成熟时走联合之路是必然的发展趋势。为了适应企业发展和市场竞争的需要, 中国的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工厂走向资本运营型企业。
变形件模具 篇9
1 试验方法
试验模具及工艺参数见表1~表3。
2 试验结果
感应淬火、火焰淬火和激光淬火引起的模具最大变形数据见表4,具体变形情况见图1~图6。
沿图1~图6纵向中心线取相对应点的数值做曲线(图7和图8),可以明显看出3种不同淬火方式导致模具变形规律如下。
a.两端翘起、中间下凹是模具淬火变形的相同点。
b.感应淬火的变形量不一定比火焰淬火的变形量大,如表4、图7和图8。
激光淬火的变形量最小,因此在许多情形下,激光淬火后不再进行加工,只需要表面蹭光就可以了,节约了感应淬火和火焰淬火所需的火后加工费用。
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图1 4801项目DV511057-OP10 28.1凹模激光淬火前、后变形情况
图2 M4801 DV511058-OP10 5.1凸模激光淬火前、后变形情况
图3 M110011A 79-72D326003VW321凹模火焰淬火前、后变形情况
图4 M110011A 79-72D326003VW321凸模火焰淬火前、后变形情况
图5 M110011A 79-72D326004VW321凹模感应淬火前、后变形情况
3 分析讨论
a.加热速度快,热影响区就小,反之亦然。热影响区是淬火加热时,模具达到淬火温度的区域与未被加热区域之间的部分,表5是模具表面不同淬火方式的淬硬层深和热影响区大小。激光淬火的加热时间短,光斑行走速度快,热影响区就小;火焰淬火和感应淬火的加热时间长,热传导体积大,热影响区就大,尤其是感应加热设备输出功率小时,感应加热速度更慢,热影响区就大。
图6 M110011A 79-72D326004VW321凸模感应淬火前、后的变形情况
b.模具表面淬火后呈张应力状态。因组织转变产生的应力称作组织应力,通常以压应力形式存在;由热胀冷缩引起的应力称作热应力,多表现为张应力。材料变形多数是组织应力和热应力共同作用的结果,一般情况下,热应力起主导作用。从图1~图6可以看出,模具两端翘起,中间凹下,模具表面呈张应力状态,这也是模具型腔表面淬火后有时开裂的原因;反之,模具表面开裂,证明模具型腔表面淬火后呈张应力状态。可见降低热应力是减少变形的主要方法。
c.减少模具热处理变形的途径。一是缩短加热时间,时间越短,热影响区越小,模具变形就小;二是提高淬火加热功率,加热功率越大,加热时间越短,热影响区越小,模具变形就小。
4 结束语
a.对汽车侧围凸模和凹模而言,感应淬火与火焰淬火的变形都比较大,感应淬火为0.41 mm和0.44 mm;火焰淬火为0.36 mm和0.48 mm,一般变形量为0.50 mm左右;激光淬火的变形较小,为0.12 mm和0.16 mm,一般为0.15 mm左右。
b.热影响区越大,表面淬火后的变形也越大。