数值模拟的挡泥板成形工艺与模具设计

1、数值模拟的挡泥板成形工艺与模具设计摘要：利用Dynaform对汽车制动盘挡泥板零件进行展开计算，分析了制动盘挡泥板成形过程中金属的流动及应力应变分布规律，利用数值模拟分析的结果得出零件能一次拉深成形，设计的模具结构合理紧凑，灵活可靠，提高了生产效率和零件成形质量的稳定性，关键词：挡泥板；数值模拟；级进冲压；压边力；模具设计。引言图1所示汽车制动盘挡泥板是某企业为某款轿车配套的零件，材料为SPCC,料厚t=0.8mm,大批量生产，零件要求各面衔接处平整光滑，任何部位不允许有严重起皱。目前该企业采用的是单工序模成形该零件，由落料、拉深、修边冲孔、翻边4道工序完成，生产效率低，成形的零件质量不稳定，

2、为适应大批量生产的要求，现决定采用多工位级进模完成零件的冲压成形。1工艺分析SPCC是典型的冷轧材料，具有良好的冲压工艺性能。零件底部有直径为（pl2mm的4个小孔和直径为（p76.9mm的1个大孔，小孔与大孔之间的距离为4.1mm,大于1.53即最小孔径、最小孔边距均大于板料厚度的1.5倍，满足冲压工艺要求。零件精度介于ST6-ST10,普通冲压即可满足要求。但该零件是结构不对称的拉深件，其凸缘部分和底部的台阶形状给毛坯展开及拉深次数的确定带来困难，为此需要借助板料成形模拟软件Dynaform进行零件的尺寸展开和拉深次数的确定，同时又可以分析挡泥板成形过程的金属流动及应力应变分布规律。图2所

3、示为汽车制动盘挡泥板应力分布与壁厚分布数值模拟结果，从图2模拟结果可以看出，当压边力（含有凸缘部分的成形力）为30kN时，零件起皱发生在凸缘部分且比较严重，变薄比较严重的部位在底部台阶处，但变薄量未超差，即成形的主要缺陷是起皱，当将压边力调整到50kN时，起皱的现象消除，因此可以确定挡泥板的拉深次数一次即可。这对于传统挡泥板多次拉深成形是一次创新，不但减少了工序，而且降低了生产成本，提高了生产效率，解决了后期排样设计的困难，使得排样更加合理，方便于模具结构的设计。为了得到挡泥板的展开毛坯，利用UG软件建立挡泥板的三维模型，以igs格式导出，然后在Dy-naform中展开，得出其毛坯是直径为cp

4、340mm的圆形板料。2排样设计根据上述模拟结果，为便于板料在拉深过程中的塑性流动及后续条料的定位，设计了图3所示的带双切口的冲压工序排样，共7个工位，分别为：首次切口，冲导正销孔；第2次切口，保证需要拉深的材料与周边载体部分分离，并保证条料在拉深之后宽度不变，同时对条料进行导正；拉深，一次拉深成形带台阶凸缘和台阶底的形状；冲孔，同时冲出底部中间大孔和4个小孔；部分修边；落料与翻边复合，由于沿着修边后余下的凸缘全部需要翻边，在翻边前必须使翻边部分与载体全部分离，该工位采用落料与翻边复合;切断。3模具结构设计根据图3所示的排样设计了图4所示的挡泥板多工位级进模，模具结构特点为：载体部分采用了整体

5、式的卸料板与卸料板背板的结构，且模具闭合时卸料板背板与凸模固定板之间不留间隙，目的是对载体进行校平，保证条料的顺利送进；除第1、2工位切口共用一块卸料板外，第3工位因压边力（含凸缘部分的成形力）较大，采用单独的压边圈，且利用氮气弹簧提供压边力（凸缘部分的成形力），第4工位在底部冲孔，第5工位在凸缘上修边，各自使用单独的卸料板，这3块卸料板及压边圈全部嵌入整体卸料板中；利用槽式浮顶销给条料进行导向，精确控制导正销进距，利用槽式浮顶销和普通浮顶销相结合共同抬料；为了便于废料的回收，设置了切断载体的工位。4结束语经分析论证和实际投产证明，该模具结构合理紧凑，灵活可靠，采用级进冲压代替单工序冲压，同时确定了零件可一次拉深成形，提高了生产效率和零件成形质量的稳定性，为汽车小型结构件级进冲压提供了经验。参考文献：1柯旭贵，张荣清.冲压工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,2012:301-304.陈炎嗣.多工位级进模设计与制造（第2版）M.北京:机械工业出版社,2014:144-174.吴梦陵，张珑.材料成型CAE技术及应用M.北京:电子工业出版社,2011:165-210.朱育权，李蔚，宁生科.接插件引线脚多工位级进模设计J.模具