1、汽车覆盖件模具设计,教材:UG NX汽车自动化制造 班级:2004模具设计与制造 班,第1章 汽车模具发展状况及NX解决方案,1.1 汽车覆盖件模具CAD技术的发展现状 1.1.1 国内外模具CAD技术的发展状况 早在20世纪60年代初期，国外一些汽车制造公司就开始了模具CAD的研究。这一研究始于汽车车身的设计，在此基础上复杂曲面的设计方法得到了发展，各大汽车公司都先后建立了自己的CAD/CAM系统，并将其应用于模具设计与制造。,20世纪70年代以来，曲面造型与实体造型技术发展迅速，新一代的CAD软件均是实体造型与曲面造型兼备的系统，能适用于复杂模具的设计和制造，在模具界得到了广泛的应用。一些
2、模具CAD/CAM软件取代了手工设计与制造，设计方面采用人机交互进行三维图形处理、工艺分析与设计计算等工作，并最终完成二维绘图，生成生产零件图、材料表以及工序、定额、成本等文件。系统还包括一些专业工具，如工艺补充面的设计、弹塑性变形的分析、回弹控制与曲面零件外形的展开等，这些工具部分已用于生产，部分还在研究、完善当中。,我国已有许多企业采用模具CAD技术,绘图软件正在模具行业中逐渐普及，计算机绘图正在逐步取代手工绘图。国内的一批大中型企业（以汽车和家电行业为主），陆续从国外引进了相当数量的CAD系统，并配置了一些设计、分析的专用软件，取得了明显的经济效益。由于多方面的原因，现在仍有许多企业还停
3、留在手工设计模具的阶段，尽管有些单位已经甩掉了图板，实现了无图纸设计，其模具CAD工作的相当部分也只是用计算机画图和进行二维设计，只有极个别企业的汽车模具设计和制造能力接近国际先进水平。因而，需要逐步推广三维CAD系统在汽车模具行业中的应用，尽快缩短与国外的差距。,1.1.2 汽车覆盖件模具CAD的技术特点,汽车覆盖件模具型面CAD的特点 一般覆盖件成形都要依次经过拉延、切边、整形、翻边和冲孔等几道工序。第一道工序，即拉延工序中最重要的是工艺补充面的设计。工艺补充面设计的好坏直接影响到所设计的模具能否拉出合格的零件，能否减少调试模具的时间，缩短整个模具的生产周期。 2汽车覆盖件模具结构CAD的
4、特点 大型模具结构一般都比较复杂，一副大型覆盖件模具有上百个零件，模具的外形尺寸也比较大。模具结构设计一般可分为二维设计和三维设计两种，两种方法各有其优缺点。,计算机二维设计，其优点是设计速度快、占用计算机内存小、对计算机硬件配置要求不高，是一种投资小、见效快的方法；它的缺点是不直观，设计错误不易被发现，不能直接用于分析和加工。 三维设计有很多优点，如可实现参数化、基于特征、全相关等，使得产品在设计阶段易于修改，同时也使得并行工程成为可能。三维设计形象、直观，设计结构是否合理使人一目了然。同时，三维设计的自动标注尺寸减少了人为设计错误。但三维模具设计由于运算数据量大，目前也存在一些计算机资源要
5、求较高等问题，需要进一步完善。,1.1.3 目前汽车覆盖件模具CAD应用中存在的主要问题,汽车覆盖件在汽车整车中占据着重要的位置，而覆盖件模具是生产覆盖件的主要工艺装备，对车身质量的好坏起着决定性的作用。目前国外汽车覆盖件模具CAD/CAM技术的发展已进入实质性的应用阶段，不仅全面提高了模具设计的质量，而且大大缩短了模具的生产周期。近些年来，我国在汽车覆盖件模具CAD技术的应用方面也取得了显著的进步，但目前依然存在着以下一些问题：,（1）设计效率低。 （2）标准化程度低。 （3）现有CAD软件专用性差。 （4）覆盖件冲模CAD/CAM技术的开发手段相对落后，开发的CAD/CAM系统在质量、可靠
6、性上难以保证，并且开发周期长。 （5）主要应用CAD进行二维设计，而且大多停留在用计算机绘图代替手工绘图的基础上。,1.2 汽车覆盖件模具CAD的发展趋势,目前在模具CAD技术的发展方面存在着以下几种趋势。 1模具CAD的参数化 参数化造型方法是CAD技术中较先进的造型方法，也是提高CAD工作效率的有效手段。它是针对各种冲压模具总体结构一般均具有较规范形式的特点，为各个零件的基本尺寸建立相应的参变量，在实际的几何和拓扑的基础上建立各零件要素之间的相互关系。当由于模具结构不同而导致模具零件尺寸发生变化时，改变有关参变量的取值，则与之相关的零件模型中的相应尺寸值亦发生变化，通过尺寸驱动处理后，自动
7、生成大小符合实际要求的零件。,2模具CAD的智能化 冲压件模具设计的难度主要表现在设计理论的不完备性，以及只能意会而难以言传的专家经验表达和利用上。同手工设计一样，在利用通用CAD软件进行覆盖件模具设计时，在很大程度上必须依赖于模具设计专家的干预。为了实现模具结构设计的自动化，减少对模具设计专家的依赖性，必须开发专用的汽车覆盖件模具结构设计智能化软件，把总结出来的以往设计、制造中的成功经验应用到模具设计中去，形成计算机中的知识库和智能库，生成专家系统，从而使CAD系统能够胜任模具设计专家的工作，设计出符合要求的汽车覆盖件模具。,3模具CAD的一体化 模具CAD的一体化就是从传统的设计方式向CA
8、D/CAE/CAM一体化方向发展，将模具的冲压工艺设计、结构设计、成形分析、数控加工程序的编制等有机地集合起来，对模具开发过程中信息的产生、转换、存储、流通进行分析和控制，以取得最佳效益。 4模具CAD的专业化 模具CAD将走向更加专业化的道路。一些通用的软件由于其功能繁多，专业性较差，已不能满足大型模具CAD的需要。更好的方法是软件公司与专业模具厂密切合作，开发专用性很强的模具CAD软件。对于国内的模具厂家来说，在引进国外先进CAD软件的基础上，利用二次开发技术。针对本部门产品的特点，开发专用的模具CAD系统是一条可行的实用之路。,1.3 NX解决方案,针对汽车模具的设计和制造，UGS公司倡
9、导的解决方案是：运用基于知识工程的方法，将专家或专业人员的经验变为知识模板，放在NX产品设计和制造系统中，当设计或制造一个新模具时，可重复使用这个知识模板，从而达到有效缩短汽车模具的设计和制造周期的目的。在UGS提供的NX解决方案中，已经开发出冲压模具工程向导、注塑模具向导、多工位级进模具向导、加工制造向导等多种面向模具工业的专业模块。这些向导都是基于知识工程语言而开发出来的，它不同于串行或并行的模具设计和制造方式，其特点是将知识放在系统里，进行基于经验和知识的设计。,汽车覆盖件模具的工艺设计和结构设计在NX系统中主要通过模具工程和模具设计两个模块实现。同时，在NX解决方案中将产品的可制造性验
10、证融入模具开发中，以保证设计质量。NX解决方案针对汽车覆盖件模具的功能模块,l DFM顾问通过软件验证产品设计是否符合制造标准。 l 模具工程用一组工具定义和创建几何体，用三维形式描述制造过程。 l 模具设计用特殊的设计工具自动生成模具结构部件。 NX系统在提供覆盖件模具开发的专业功能的同时，将NX系统的其他功能与模具开发功能相集成，提供了产品设计、工艺设计、成型性分析、结构设计、模拟仿真、数控加工的一体化解决方案，如图1-1所示。,一体化解决方案的设计过程及特点如下：,l 获得产品数据。产品数据可以通过NX建模功能完成，如果是其他CAD软件的数据，可以通过NX提供的丰富的数据接口转换，如IG
11、S、STEP等。并可对读取的数据进行检验和修复。 l 模具工艺设计。组织和管理数据，明确模具操作步骤，创建模具冲压方向，定位产品，创建模具型面，执行修边角度检查，创建模具操作序列。,一体化解决方案的设计过程及特点如下：,l DFM顾问的应用。在设计阶段确定可制造性，验证拉伸、修边、冲孔和翻边是否符合标准，并可用户自定义DFM标准。这样可以确保设计的可制造性，在设计中考虑生产制造成本，减少下游过程的重复工作。 l 模具工艺流程由3D模型表示（如图1-2所示），使得过程模型可以永久存储在文件中。使用参数化的方法可以简单地实现模具工程改变的更新，加工过程每个阶段的片体可视化。,一体化解决方案的设计过
12、程及特点如下：,模具形面设计。提供了创建工艺补充面等必要的几何图形，以及压料面的设计。创建工艺补充面，建立模具的形面。工艺补充面如图1-3所示，工艺补充面截面线如图1-4所示。工艺补充面和压料圈用截面线参数化的定义，自动创建精确的修边线和其他模具设计所需曲线，减少手工操作，并在截面线之间提供光滑的过渡。,此模具的工艺流程如下,工艺补充面,工艺补充面截面线,l 建立回弹补偿（如图1-5所示）。可以通过翻边旋转角度，以及通过函数、通过表面和通过均匀比例的方式建立回弹补偿后的模具形面。,成型性分析。可生成网格信息，准备IGES输出，执行成型性分析。通过分析功能或借助其他分析软件，如Autoform、
13、Pamstamp、Dynaform等完成成型性分析，如图1-6所示。,l 模具结构设计。创建拉伸、修边、翻边等工序的模具结构。模具结构设计，可管理每副模具的数据，指定加工属性和结构分析等。模具设计采用全实体设计，设计过程按照设计准则进行检验，确保设计的可制造性，并改善可视化效果和分析结果，减少物理试验，并可消除2D图纸，如图所示。,冲压线分析。验证冲压模型和计划，检查干涉。通过冲压模型在冲压线中建立正确的尺寸，如图1-8所示。通过模拟，可以合理地增加行程次数，减少物理试验时间，大大节省设计费用,NX系统的这一解决方案的优势有如下几点： （1）集成的产品设计。在一个系统中具有产品设计、模具工艺和
14、结构设计以及数控加工的独特能力，避免了在不同系统间数据转换带来的错误。 （2）主模型的使用，支持并行工程。 （3）快速响应产品设计更改。参数化设计和WAVE技术的运用，提升了相关设计的水平，确保了设计更改自动更新，节省大量时间。 （4）捕获模具开发过程的知识。模具过程向导（模具工程和模具设计）捕获和提升最佳的实践；内置的可成型的知识工程，提高了模具开发质量。 （5）实现模具开发过程标准化。,NX系统的这一解决方案的优势有如下几点：,（6）在物理试验前发现问题。利用实体建模设计、数字化的验证制造性能，以及独特的冲压线模拟仿真功能，可减少物理试验。 （7）缩短模具制造周期。最佳的数控编程能力，以及
15、高速加工功能的运用，可快速准确地完成铸造模型和模具型面的加工，减少手工修磨。 （8）大大降低模具设计和制造的成本。,第二章 汽车覆盖件和模具设计,定义汽车覆盖件 汽车覆盖件的特点和要求 工艺设计的根据 拉伸件设计,重点. 拉伸件与修边件、翻边件的关系 覆盖件模具结构简介,复习上次课内容,2.1 汽车覆盖件的定义,第二章 汽车覆盖件和模具设计模具设计之前,首先清楚什么是汽车覆盖件,汽车覆盖件（以下简称覆盖件）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。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。,按功能和部位分类，可分为外部覆
16、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。,车身内板件,覆盖件的分类,车身外板件,覆盖件分类,按照工艺特征分类如下: 对称于一个平面的覆盖件,如发动机罩,前围板,后围板,散热器罩及水箱罩等 不对称的覆盖件,如车门的内外板,侧围等 可以成双冲压的覆盖件. 具有凸缘平面的覆盖件.比如车门内板,其凸缘可以直接选作压料面.,整体侧围（左、右）,翼子板（左、右两件）,机盖内板,部分汽车覆盖件构成,行李箱外板,行李箱内板,前门内板（左、右）,后门外板（左、右）,返回,2.2覆盖件的特点和要求,和一般冲压件相比,覆盖件具有材料薄,形状复杂,
17、结构尺寸大和表面质量要求高等特点.因此其工艺设计和冲模结构以及冲模制造工艺都具有特殊性.因此,在实践中作为一个特殊类别加以研究.覆盖件的特点决定了它的特殊要求: （1)表面质量要求高。不仅要满足功能上的要求，更要满足表面装饰的美观要求。 （2)尺寸精度要求高。只有高的尺寸精度，才能保证车体外观的一致性、美观性，保证实现焊接的自动化。德国 （3) 刚性要求高，以保证车子在高速运行中的振动不会带来大量的覆盖件早期破坏。 （4）工艺性。主要表现在冲压性能、焊接装配性能、操作安全性能、材料消耗和对材料性能的要求。,2.3汽车覆盖件模具工艺设计,工艺设计是在模具设计制造前的技术准备工作，通常由用户方进行
18、,主要有：,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. 根据工厂的条件决定模具使用的压床。 5. 根据制造要求确定协调办法 6. 提出模具设计技术条件，其中包括结构要求、材料要求等。,第二章 汽车覆盖件和模具设计,2.3 汽车覆盖件的工艺设计过程,2.4拉伸件设计,一般覆盖件都要经过拉伸、修边、冲孔翻边整形等工序，拉伸工序是最重要的工序,也一般是第一步工序.按照工序的要求,首先进行的是拉伸件的模具设计.,本章节介绍汽车覆盖件模具拉伸件冲压方向的确定 ，压料面的确定，工艺补充部分的设计，是拉伸
19、模具模面设计最重要的内容。,内容简介：,2.4 汽车覆盖件的拉伸件设计,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二章 汽车覆盖件和模具设计,学习目的与要求：,1 了解拉伸件设计包括的内容； 2 掌握拉伸件冲压方向的确定方法。 3 了解压料面的结构型式； 4 掌握工艺补充面的设计的方法和步骤。,重点：介绍拉伸件设计的方法和步骤,难点：工艺补充面的设计,1 拉伸件设计包括的内容,第二章 汽车覆盖件和模具设计,拉伸模拟,第二章 汽车覆盖件和模具设计,拉伸件设计的设计过程,拉伸件设计,车身侧围,返回,2.4.1 拉伸件的冲压方向,拉伸件的冲压方向。覆盖件的拉伸设计，首要是确定冲压方向。冲压方向不但决定能否拉出
20、满意的拉伸件，而且影响到工艺补充部分的多少和压料面形状。确定拉伸冲压方向，应满足如下方面的要求：,第二章 汽车覆盖件和模具设计,掌握拉伸件冲压方向的确定方法。,1） 保证拉伸件凸模能够顺利进入拉伸凹模，不应该出现凸模接触不到的死区，所有需要拉伸的部位要在一次冲压中完成。 2）拉伸开始时，凸模和拉伸毛坯要有大的接触面积。 3）压料应该尽量保证毛坯平放，压料面各部位进料阻力应该均匀，拉入角相等，才能有效地保证进料阻力均匀，避免产生破裂和皱纹。 4）拉伸方向有利于防止产生表面缺陷,保证拉伸件凸模能够顺利进入拉伸凹模,拉弯,第二章 汽车覆盖件和模具设计,2.4.2压料面的确定,覆盖件拉伸成型的压料面形
21、状是保证拉伸过程中材料不破裂和顺利成型的首要条件.压料面有两种.一种压料面是覆盖件本身的凸缘,这种压料面形状是既定的,为了便于拉伸,可以做局部修改,必须在以后的工序中进行整形以达到覆盖件的凸缘要求.另一种压料面是由工艺补充部分形成的,要求在压料圈将毛坯压紧在凹模压料面上时,不应该有皱纹和折痕,以保证凸模对拉伸毛坯的拉紧.,第二章 汽车覆盖件和模具设计,了解压料面的结构型式；,返回,返回2,确定压料面的要求,(1)有利于降低拉伸深度。一般压料面以水平压料面效果最佳,但是为了降低拉伸深度,常使用有一定倾斜角的压料面设计,使压料面沿覆盖件形成一定形状使拉伸深度均匀. (2)压料面应保证凸模对毛料有一
22、定的拉伸效应。压料圈和凸模的形状应保持一定的几何关系,使毛料在拉伸过程中始终处于紧张状态,并能平稳渐次地贴近凸模,不允许有多余的皱纹产生.为此满足ll1,Ba图示 (3)压料面尽量简单,平滑光顺有利于毛料向凸模型腔内流动.压料面和冲压方向大于90度不可取.,返回,返回,错误的例子,还要注意,有些拉伸件虽然压料面展开长度比凸模短,但在拉伸过程中,每一瞬间这种关系不能维持,发生压料面展开长度比凸模长的瞬间,就会形成皱纹,并最后留在拉伸件上无法消除.,2.4.3工艺补充面的设计的方法和步骤,工艺补充面的设计的方法和步骤 1填平窗口 2凸缘改造 3无凸缘补充压料面 为了给覆盖件创造一个良好的拉伸条件,
23、需要将覆盖件上的窗口填平,开口部分连成封闭形状. 有凸缘的需要平顺改造之成为有利成型的压料面. 无凸缘的需要增补压料面,这些增添的部分称为工艺补充部分. 工艺补充部分是拉伸工艺中不可缺少的部分,拉伸后又需要修切掉,所以工艺补充部分应尽量减少,以提高材料的利用率.,第二章 汽车覆盖件和模具设计,工艺补充部分除考虑拉伸工艺和压料面需要外,还要考虑修边和翻边工艺的需要,修边方向尽量垂直修边,至少大于50度,工艺补充部分设计的修边的结构形式： 1）修边线在拉伸件压料面上； 2）修边线在拉深件底面上； 3）修边线在拉伸件短斜面上； 4）修边线在拉伸件长斜面上； 5）修边线在拉伸件侧壁上；,第二章 汽车覆
24、盖件和模具设计,工艺补充面的设计的方法,返回,第二章 汽车覆盖件和模具设计,返回,工艺补充面的设计的步骤,第二章 汽车覆盖件和模具设计,2.4.4工艺孔及工艺切口,在制件上压出深度较大的局部突起或鼓包，有时靠从外部流入材料已很困难，继续拉深将产生破裂。这时，可考虑采用冲工艺孔或工艺切口，以从变形区内部得到材料补充。如图所示为车门内板窗口反拉深的一个工艺切口示意图。 工艺孔或工艺切口的位置、大小和形状，应保证不因拉应力过大而产生径向裂口，又不能因拉应力过小而形成皱纹，缺陷不能波及覆盖件表面。工艺孔或工艺切口必须设在拉应力最大的拐角处，因此冲工艺孔或工艺切口的位置、大小、形状和时间应在调整拉深模时
25、现场试验确定。,工艺孔或者工艺切口必须在修边线之外的多余材料上,修边时不影响工件形状. 工艺孔一般在拉伸前预先冲制,一般和落料工序合并. 工艺切口一般在拉伸过程中切出,和拉伸件一起退出模具. 工艺孔和工艺切口都要由试冲决定,2.4.5拉伸筋和拉伸槛,如图 所示，设置在压料面上的多条筋状结构就是拉伸筋。拉伸筋设置在压料面上，通过不同数量、不同位置、不同的结构尺寸以及拉伸筋与槽之间松紧的改变，以调节压料面上各部位的阻力，控制材料流入，提高制件的刚度，防止拉伸时起皱和开裂。 拉深筋可设置在压料圈压料面上，也可以设置在凹模压料面上，两者对拉深的作用效果是一样的。 拉深槛也可以说是拉深筋的一种，能增加比
26、拉深筋更强的进料阻力。拉深槛的剖面呈梯形，类似门槛，设置在凹模入口，结构如图 7所示。,拉伸筋和拉伸槛的敷设原则如下。 （1）拉伸件有圆角和直线部分，在直线部分敷设拉伸筋，使进料速度达到平衡。 （2）拉伸件有直线部分，在深度浅的直线部分敷设拉伸筋，深度深的直线部分不设拉伸筋。 （3）浅拉伸件，圆角和直线部分均敷设拉伸筋，但圆角部分只敷设一条筋，直线部分敷设13条筋。当有多条拉伸筋时，注意使外圈拉延筋“松”些，内圈拉伸筋“紧些”，改变拉伸筋高度可达到此目的。 （4）拉伸件轮廓呈凸凹曲线形状，在凸曲线部分设较宽拉伸筋，凹曲线部分不设拉伸筋。 （5）拉伸筋或拉伸槛尽量靠近凹模圆角，可增加材料利用率和
27、减少模具外廓尺寸，但要考虑不要影响修边模的强度,2.5拉伸件与修边件、翻边件的关系,拉伸件设计时要考虑到同修边件、翻边件的关系是冲模成套性的关键。其主要内容是在设计拉伸件工艺补充部分时，要考虑修边件的修边方向，修边和翻边时的定位等。 1. 覆盖件的展开 覆盖件的翻边展开不但要有利于拉伸，而且要有利于修边和翻边，即尽量造成垂直修边的条件，并使翻边容易进行。图（a）、（b）、（c）所示覆盖件展开后能垂直修边，图16（d）、（e）所示为水平修边，图16（f）所示为倾斜修边。垂直修边时，翻边展开面与垂直面的夹角应大于50，否则会使修边刃口过钝，修边边缘过尖，从而影响覆盖件质量。,2. 定位关系 拉伸件
28、在修边及其以后各工序的定位，必须在确定拉延件时一起考虑。拉延件在修边时的定位有以下三种情况。 （1）用拉伸件侧壁形状定位。这多数是空间曲面变化大的覆盖件，其外形可满足定位的要求。 （2）用拉伸槛形状定位。这多为曲面变化小的浅拉延件。 （3）用工艺孔定位。该工艺孔在拉伸成型时冲出，由于操作麻烦，尽量少用。 修边以后各工序的定位，一般都采用覆盖件本身的孔、侧壁形状或外形定位。,3. 冲压方向 各工序冲模的冲压方向尽量一致，不仅能减少工序间的工件翻转次数，而且能减少改制主模型的准备工作，从而提高工件质量和缩短制模周期。,2.6覆盖件模具结构简介,拉伸模 拉伸模是保证制成合格覆盖件最主要的装备。其作用
29、是将平板状毛料经过拉伸工序使之成型 有三种结构类型 1单动拉伸模:尺寸小或者形状简单的覆盖件常用. 2.双动拉伸模:拉伸形状复杂的大型覆盖件常用. 3.多动拉伸模:制件形状比较特殊,采取一般结构不能完成.,2.修边模 修边模用于将拉伸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200300mm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。
30、水平翻边（含倾斜翻边）则需要斜楔结构完成翻边成型工作。翻边模也是制成合格覆盖件的必要装备。,用模具成形弯曲件二,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,一般弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15。,一、弯曲件的精度,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,具有足够的塑性，屈强比（,二、弯曲件的材料,脆较大的材料， 则最小相对弯曲半径,屈服点与弹性模量的比值（,则有利于弯曲成形和工件质量的提高。,）小，,）小，,大，回弹大，不利于成形。,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,弯曲半径弯曲件的弯曲半径不宜小于
31、最小弯曲半径，否则，要多次弯曲，增加工序数；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。,三、弯曲件的结构,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,2弯曲件的形状一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动。,三、弯曲件的结构（续）,第二章 汽车覆盖件和模具设计,3弯曲件直边高度弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为hr+2t,三、弯曲件的结构（续）,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,4防止弯曲根部裂纹的工件结构在局部弯曲某一段边缘时，为避免弯曲根部撕裂，应减小不弯曲部分的长度B，使其退出弯曲线之外，即br
32、（如上页图a），或在弯曲部分与不弯曲部分之间切槽，或在弯曲前冲出工艺孔。,三、弯曲件的结构（续）,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,5弯曲件孔边距离,三、弯曲件的结构（续）,当t2mm时，,当t2mm时，,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,三、弯曲件的结构（续）,6增添连接带和定位工艺孔,增添连接带和定位工艺孔的弯曲件,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第二节 弯曲件的工艺性,7尺寸标注尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。,三、弯曲件的结构（续）,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,V形弯曲是最基本的弯曲变形。,一、弯曲变形过程,1.弯曲变
33、形时板材变形区受力情况分析,变形区主要在弯曲件的圆角部分，板料受力情况如图所示。,2.弯曲变形过程,自由弯曲,校正弯曲,弹性弯曲,塑性弯曲,弯曲效果：,表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化（减小）。,第二章 汽车覆盖件和模具设计,弯曲过程,第二章 汽车覆盖件和模具设计,V形弯曲板材受力情况,1-凸模 2-凹模,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,二、塑性弯曲变形区的应力、应变,窄板（B/t3）：,弯曲后坐标网格变化。,宽板（B/t3）：,内区宽度增加，外区宽度减小，原矩形截面变成了扇形,横截面几乎不变，仍为矩形,内区 中性层 外区,第三节 弯曲变形分析,二、塑性弯曲变形区的应力、应
34、变（续）,应力状态,宽板 （B/t3）,窄板 （B/t3）,长度方向1：内区受压，外区受拉,厚度方向2：内外均受压应力,宽度方向3：内外侧压力均为零,长度方向1：内区受压，外区受拉,厚度方向2：内外均受压应力,宽度方向3：内区受压，外区受拉,两向应力,三向应力,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,二、塑性弯曲变形区的应力、应变（续）,应变状态,宽板 （B/t3）,窄板 （B/t3）,长度方向1：内区压应变，外区拉应变,厚度方向2：内区拉应变，外区压应变,宽度方向3：内区拉应变，外区压应变,长度方向1：内区压应变，外区拉应变,厚度方向2：内区拉应变，外区压应变,宽度方向3：内外区
35、近似为零,三向应变,两向应变,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,相对弯曲半径（ r/t）：,三、变形程度及其表示方法,弯曲中心角为,表示板料弯曲变形程度的大小。,第二章 汽车覆盖件和模具设计,弯曲前坐标网格的变化,弯曲后,弯曲前,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,1中性层的内移,四、板料弯曲的变形特点,变形区板料厚度变薄和长度增加,细而长的板料弯曲后的纵向翘曲与窄板弯曲后的剖面畸变,管材、型材弯曲后的剖面畸变,第二章 汽车覆盖件和模具设计,弯曲变形区的横截面变化情况,窄板（B/t3） 宽板（B/t3）,第二章 汽车覆盖件和模具设计,型材、管材弯曲后的剖面畸变
36、,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,最小弯曲半径rmin：在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径。常用最小相对弯曲半径rmin/t表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。,五、最小弯曲半径,1.影响最小弯曲半径的因素,（）材料的力学性能,（）材料表面和侧面的质量,（）弯曲线的方向,（）弯曲中心角,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第三节 弯曲变形分析,最小弯曲半径rmin的数值,五、最小弯曲半径（续）,参见表3.2.2,3提高弯曲极限变形程度的方法,（1）经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。,（2）清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。,
37、（3）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。,（4）采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。,（5）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第七节 弯曲件的工序安排,形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形；形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。 批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。 需多次弯曲时：先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。 弯曲件形状不对称时：尽量成对弯曲，然后再剖切（图3.7.1）,一、弯曲件的工序安排原则,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第七节 弯曲件的工序安排,二、典型弯曲件的工序安排,一次弯曲,二次弯曲,第一次弯曲,第二次弯曲,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第七节 弯曲件的工序安排,二、典型弯曲件的工序安排（续）,三次弯曲,第一次弯曲,第二次弯曲,第三次弯曲,第二章 汽车覆盖件和模具设计,第七节 弯曲件的工序安排,二、典型弯曲件的工序安排（续）,四次弯曲,第一次弯曲,第二次弯曲,第三次弯曲,第四次弯曲,思考与练习题6。,作业布置：,第二章 汽车覆盖件和模具设计,成对弯曲成形,第二章 汽车覆盖件和模具设计,
