车身覆盖件结构设计工艺性的基本要求

车身覆盖件冲模设计工艺性的基本要求

摘要：本文通过介绍车身覆盖件的结构特点，分析车身覆盖件成形的的工艺性，提出覆盖件冲模结构设计的工艺性要求，以满足车身覆盖件特别是冲压工艺的加工成形。

关键字：车身覆盖件；冲模；工艺性要求

引言

车身覆盖件多数是空间复杂曲面结构、形状复杂，从而决定其冲压了成形过程中的变形复杂性，不易分析与掌握冲压变形规律，而且出现的成形质量问题也较多。分析覆盖件成形性能的目的就是要科学地、系统地研究各类设计参数与制件成形质量间的关系，并建立覆盖件成形质量的评价标准。在进行覆盖件的设计和冲压模具的设计时，掌握车身覆盖件的结构特点及其冲压过程中的变形特点，就能根据冲压件的结构形状和尺寸对冲压过程中各部位的变形特点做出合理的判断与估计，在产品设计的初期阶段就能考虑到制造时可能出现的问题，并采取相应的预防措施，从而可以在很大程度上提高覆盖件及其模具设计的水平和效率。汽车覆盖件冲模是工艺装备，对它的设计要求和对其它工艺装备一样，都是按规定（冲压工艺）冲制（加工）出合格的工序件（零件、制件、产品）。这是对汽车覆盖件冲模设计的原则要求。

1 车身覆盖件的特点

1.1车身覆盖件的结构特点

（1）尺寸大。汽车是消费品中较大的工业产品。汽车覆盖件是覆盖发动机和底盘构成汽车车身的零件。因此，其结构尺寸的大小，取决于车身分块的大小。从覆盖件本身的功能角度考虑，分块应当是越大越好。从车身的整体制造工艺性角度分析，也应当是越大越好。因此，覆盖件结构尺寸一般都比较大。

（2）板材薄。为了减轻汽车自重，覆盖件选用的板材都比较薄。薄厚是一个相对的概念。覆盖件的周长（米）和所用板料厚度（毫米）的比值一般都在1.00以上。覆盖件料厚一般在0.6毫米至1.2毫米之间。

（3）形状复杂。为满足功能和美观的需要，汽车覆盖件一般都是由三维规则曲面和不规则曲面组合而成的复合曲面。

（4）用模型表达。由于覆盖件是有立体曲面构成，使用机械制图完全表达汽车覆盖件的形状和尺寸是非常困难的。一般都用模型来表示。表示汽车覆盖件形状尺寸的模型称为主模型（有物理主模型和数学主模型之分）。

1.1车身覆盖件的工艺特点

板料成形的特点是厚度方向上的变形相对于其他两个方向来说是十分微小的。板料成形的变形方式主要有以下几种：双向拉伸、平面应变、单向拉深、深拉延、弯曲和反弯曲。而板料成形的过程则可以看成一个准静力过程，速度和加速度可以忽略。

与一般冲压件比较，覆盖件具有材料薄、形状复杂、多为空间曲面、结构尺寸大和表面质量高等特点，因此覆盖件的冲压工艺、模具设计和模具制造工艺也有其独特的特点：

①覆盖件在拉延时毛坯的变形甚为复杂，各处的应力很不均匀，故不能按一般拉延件那样用拉延系数来简单判断和计算它的拉延次数和拉延可能性。目前还只能用类比的方法，经生产调整确定。

②覆盖件在拉延时要求进料阻力均匀，因此拉延模应在材料容易流动的地方多加拉延筋，而在材料不易流动的地方不加或减少拉延筋甚至增加润滑。合理布置拉延筋可以改善拉延毛坯在压边圈下的流动条件，使各部位的变形趋于均匀，防止覆盖件起皱。

③有些深度浅的覆盖件拉延时材料得不到充分的变形，容易起皱，且刚性不够。这时需采用拉延槛来加大压边圈下材料的流动阻力，使拉延时材料得到充分的塑性变形，保证覆盖件修边后弹性变形小，刚性也好，以消除“鼓膜状”的缺陷。

④大部分覆盖件需要的拉延力和压料力都较大，因此在大量生产中，这类覆盖件的拉延工序都采用双动压力机。双动压力机的外滑块压力（压料力）可达到内滑块压力（拉延力）的60%以上，且四点连续的外滑块可进行压料力的局部调节，以满足其拉延的特殊要求。

⑤覆盖件的复杂空间曲面单靠覆盖件图是无法完全表示出来的，还必须依赖模型。主模型是制造覆盖件模具的标准，同时又是覆盖件检验的标准样品。

⑥大部分覆盖件模具的工作部分是复杂的空间曲面，而且对尺寸精度和表面粗糙度的要求高，要用特制的工艺补充部分，主模型和样架在仿形铣床上加工，然后修研，其制造工艺复杂且制造周期长，同时大部分覆盖件的模具轮廓尺寸大，需要有大型的加工设备。

⑦覆盖件各工序的模具依赖性大，模具的调整工作量也大，特别是拉延模的调整，是最复杂，最困难的。只有通过拉延模的调整，拉延出合格的拉延件之后，才能投入其他工序的模具设计和制造。覆盖件拉延毛坯的外形尺寸和拉延件的修边尺寸都需要通过试验确定。

⑧为保证覆盖件在拉延时能经受最大限度的变形而不至于产生破裂，对原材料的机械性能，金相组织，化学成分，表面质量和厚度精度都提出很高、很严的要求。因此，应将覆盖件作为一类特殊的冲压件来研究。

2 车身覆盖件冲模结构设计工艺性分析

在满足车身覆盖件预定功能可靠性的前提下，研究车身覆盖件结构设计的工艺性，应从主要车身覆盖件的毛坯材料、成形加工过程及装配几个环节来综合考虑。由于汽车车身覆盖件大多采用冲压及拉延工艺进行成形，本文主要是对车身覆盖件冲模设计提出具体的要求。

2.1 满足冲压工艺要求

为了保证覆盖件的质量，冲模作为工艺装备更应该满足工艺的要求，具体到车身覆盖件冲模应注意以下几个方面。

①工序数学模型的文件名和版本号是不是正确。

②使用压力机型号规格或代号是否满足公议要求。

③模具的轮廓尺寸是否符合工艺要求。特别是闭合高度是否按规定。

④注意坯件进入方向和工序件出件方向。

⑤坯件的定位要求，挡料机构的形式。

⑥压料方式有无特殊要求。

⑦工序件的顶起装置和取出机构形式。

⑧废料的排除方法和溜料方向。

2.2 便于安装调试

冲模在压力机上的安装和调试是冲压工作中技术含量高最高的工作。为了给安装调试提供方便，模具上应当设置安装调试的装置和结构。主要有：

①模具在压力机上按装的定位结构。

②模具在压力机上安装的压紧位置和压紧结构。

③模具行程限制器。

④精度检查平台。

有时实际使用的压力机型号和调试用的压力机型号不同。设计时应当同时考虑两种型号压力机的使用参数。