扬州大学,陈婷

【www.yin56.com--大学日记】

YZ4102Q柴油机气缸盖罩成形模具的设计与制造G111
篇一:扬州大学,陈婷

柴

扬州大学 陈婷 宋爱平 王召垒 扬州柴油机有限责任公司 金鸿雁

摘要：根据气缸盖罩的结构和使用要求，进行板件成型工艺分析与结构设计，采用计算机仿真技术模拟其成形过程，优化工艺方案与工艺参数。 关键词：气缸盖罩；计算机仿真；工艺方案

Design and Analysis of the Shaping Mould for Diesel Engine Cylinder Head Cover

yangzhou university ,chenting ,songaiping ,wangzhaolei Yangzhou Diesel Engine Co., LTD, JIN Hong-yan

Abstract: Technical analysis was put forword according to the structure and usage of the cylinder head cover. Using the computer simulation technology for simulating its forming process is to optimize the craft plan and the craft parameter.

Keywords: Cylinder head cover; Computer simulation; Craft plan

O 引言

柴油机的气缸盖罩位于整个发动机的最上端，图1为气缸盖罩拉深成型零件的实体图。其不仅要求其达到设计性能和可靠性要求，同时还要求外形美观、成本低。该零件的冲压过程包括拉深成型、整形、冲孔、切边、翻边。板料成形的计算机仿真分析采用弹塑性有限元方法计算成形件的应

力应变分布，通过对模拟坯料的变形过程预测其成形缺陷，及时提出模具设计及工艺设计的修改方案，避免了传统试模中更改工艺方案与工艺参数的盲目性??。图2为板料冲压成形的仿

1

真分析流程，根据板料成形模拟分析预先发现成形缺陷，指导工艺方案的改进或板件外形的修改。

图1 气缸盖罩模型与实物

图2 板料冲压成形仿真分析流程

1 模拟分析和工艺分析 1.1模拟分析

气缸盖罩成型件是非对称的盒形零件，其图形如图3所示。在螺孔周围有很多凹凸圆弧形的加强筋，整个气缸盖罩形状显得较为复杂。

该零件首先使用Solidworks软件，进行零件的三维曲面造型，数据以IGES文件格式传递到板料成形数值模拟软件Dynaform中划分网格建立仿真模型进行仿真分析，根据模拟结果，通过调整压边力，坯料尺寸来寻求最佳拉深成形工艺参数，并满足零件的起皱、拉裂要求??。该模型由板料毛

2

1.2工艺分析

汽缸盖罩长为537.5mm,宽为132.5mm, 拉深高度为80mm左右。顶面为一角度为12°的斜面，四个Φ20螺栓孔和一个加油口都是位于平行于底面的平面上，螺栓孔有高为1.5mm～2mm的向内翻边，底面周边有高为6mm的向上翻边。该板料采用厚度为1.5mm的上海宝钢ST14拉深板.

采用先在剪扳机上下料，再在拉深模上拉深成型，然后进行下面的工序。采用上述做法的主要原因是考虑毛坯形状的影响以及材料需要压边，首先当采用矩形毛坯进行仿真时，成形后在角部有大量的多余材料堆积，使四个角处的金属流动发生困难，对毛坯形状进行修改得到如图5所示坯料，变化后毛坯变形材料的流动状况得到改善，变形均匀性提高。

坯、压边圈及凸模来表达模型。Dynaform中的分析模型如图4所示。

图3 零件简图

图5 坯料轮廓示意图

该零件在初拉深成形时容易起皱，为了防止在拉深过程中发生起皱，为下道工序做准备，在加工中使用压边圈来防止起皱，压边力的大小必须适当，压边力过小，则不能防止起皱；

图4 有限元网格模型

过大，则增加了拉深力，甚至会引起工件拉裂。实际压边力的大小要根据既不起皱也不被拉裂这个原则，在试

模中加以调整。

压边力的计算公式： Q=Fq 其中： F--在压边圈下的毛坯投影面积(mm2)，q--单位压边力(MPa) 根据经验取q=2.5～3.0 MPa，由于该零件的面积比较大，适用较小的单边力，取q=2.5 MPa，得出压边力为210KN。

采用Dynaform软件进行模拟分析，无需实际试模，在虚拟环境下实施压边力的调整。

由于顶面有一角度为12°的斜面，整个零件呈非对称分布，拉深的高度为80mm左右，底部圆角部位B区域如图6所示和顶部圆角过度处A区域如图6所示，在拉深成形中易出现问题。通过改变凸模圆角半径rp和凹模圆角半径rd可以避免A区域可能出现的过度拉伸和B区域出现的起皱现象。

阻力过大，导致拉应力过大，可能使圆角内壁处出现拉破，缩颈等现象?3?，模拟计算表明，在压边力控制下，要保证坯料拉深成功，rd的数值不能大于7.5mm，否则会出现内皱现象，为提高成形质量并考虑到拉深后整形的便利，将rd值取为7mm.

通过板料成形模拟分析，在零件侧壁处与凸模圆角相接处板料变薄最为严重，是拉深时最容易破裂的断面，原因是由于圆角处的材料受二方向的拉应力，并且该处的拉应力较大，初拉深时若将其一次拉深成形，凸模圆角半径过小，会引起该处板料过度拉伸，可能会出现断裂。因此初拉深时不可一次成形，将顶部圆角半径增大，再调节压边力，则可以避免拉裂。压边力为210KN，rp为20mm时,模拟结果如图7和图8所示,底部圆角部位以及圆角内壁处发生破裂。

图6 拐角局部视图

图7 成形极限图

凹模圆角半径的取值是否合适是拉深能否成功的关键因素之一，取值过大，则有效压边面积减小，板料悬空面积增大，会造成板料受压失稳而出现内皱等缺陷，取值过小，则弯曲

图8 拉深模拟状态

图12 拉深模拟状态 最终决定采用以下工序完成该零件的加工：

1) 拉深成型：使板材在压力机和

模具的作用下初步形成总体轮廓。

2) 整形：使初步成型的轮廓进一

步成型，使制件外表形状凸凹

压边力为150KN，rp为25mm时,模拟结果如图8和9所示,发生破裂。

图9 成形极限图

彰显，去除拉深圆角，为下道工序和翻边工序作准备。 3) 切边（底边）、冲孔（四个螺

孔和一个加油口）复合：去除拉深件的周边余料，加工出底孔和加油口底孔。

4) 翻边（四个螺孔）：将冲出的

螺栓底孔进行翻边动作，以增加孔口的强度

5) 翻边（底边）：将底边上翻，

形成圆弧形截面。

图10 拉深模拟状态

压边力为100KN，rp为29mm时，由模拟结果如图11和12所示,消除了破裂。

2 模具设计

本文重点讲述拉深成型模具的设计。凸模与凹模的内侧间隙为δ=1.7～1.8mm，略大于板料厚度0.2～0.3mm。拉深和整型的凸、凹模是成型的工作部件。且凸、模形状比

图11 成形极限图

较复杂、精度要求高，同时要具有足够的强度，凸、凹模必须有很好的耐

磨性和滑动性能，选用QT500-7作为凸、凹模的材料；压料板也选用QT500-7材料；其余件选用HT200和45钢材料。

该结构用于双动液压机，模具采用倒装结构。上模下行时，由压料板将毛坯压住，凸凹模进行拉深，压料板在下液压缸的作用下紧紧压住毛坯，防止板料起皱。上模回程时，将制件脱出凸模，完成一个动作循环。图13为拉深成型模具结构示意图。

以替代原先铸铝件使用，并且大幅度的降低气缸盖罩的制造成本。

主要参考文献：扬州大学,陈婷。

[1]谭 晶,孙 胜等. 基于计算机仿真分析的拉深工艺参数优化. 锻压技术，2003.1:29-31扬州大学,陈婷。

[2]王晓路,陈 炜,高 霖等. 数值模拟对薄板冲压成形工艺设计的优化.锻压技术，2005.3:21-25

[3]翁其金，徐新成编著.《冲压工艺与冲模设计》.机械工业出版社，2004

作者简介：

（1）陈婷，1983出生，女，扬州大学机械工程学院在读研究生。

（2）宋爱平，1965出生，男，扬州大学机 械工程学院副教授，硕士导师。

（3）王召垒，1983出生，男，扬州大学机图13 拉深成型模具

械工程学院在读研究生。

1.模柄 2.上模座 3.导套 4.导杆 （4）金鸿雁，1971出生，男，扬州柴油机5.压料板 6.下模座 7.凸模固定板 8.顶板 有限责任公司，工程师。

9.凸模 10.下推杆 11.凹模 12.推杆

3 结束语

对汽缸盖进行工艺分析计算之后，再利用计算机仿真加以验证、预测，指导模具设计，避免了传统的试模中更改工艺参数的盲目性，提高了试模的成功率，缩短模具开发周期，降低开发成本。加工盒形零件尽量避免采用矩形坯料，改善成形件角部材料堆积以及材料的流动状况，提高材料的变形均匀性。 该模具实际使用效果良好，冲压成形件如图1所示，该板件可

E-mail: chenting_aa@sina.com 邮编： 225009 通讯地址：江苏省扬州大学机械学院机械研05级

陈婷

电话： 13225140680，0514－7992802

2011项目资助情况
篇二:扬州大学,陈婷

扬州大学2011年度大学生学术科技创新基金立项情况汇总表

1

2

徐永成 练亚东 陈 婷

基于无线射频识别（RFID）

16

的危险品 流转管理系统研发

徐永成

信息学院

本科在读

2012.05

陈 红 李明慧 陈广宇 朱安岭 胡妍妍 朱志广 姜雨晴 柏锦枝

17

嵌入式无线煤炭自燃预警系

统

张顺根

刘德文

信息学院

本科在读

2012.03

陈 焕 江鸽蓝 万 飞

18

太阳能智能小车的设计

赵齐齐

信息学院

本科在读扬州大学,陈婷。

2012.02

王冉冉 刘 江 张瑞忠

19

安全气囊用于建筑防震设计

——生命建筑

高亚威

朱金涛

建工学院

本科在读

2012.12

张 恒 周宇凡 朱云莎 唐崇文

20

风力发电在高层建筑中的探

索·设计与运用

包季军

葛 琦

建工学院

本科在读

2012.04

王 凯 高亚威 吴冰清

文本材料

孙旭峰 图纸、图片

样品、模型

省助

科技发明制作B类

朱卫东

文本材料 图纸、图片 样品、模型

省助

科技发明制作A类

谢 勇

样品、模型

省助

科技发明制作B类

杜宇人 实物、产品

省助

科技发明制作A类

胡孔法

文本材料 磁盘、光盘

省助

科技发明制作A类

3

4

5

化生学院04-11届本科毕业生考取全日制硕士研究生名单
篇三:扬州大学,陈婷

2007年6月4日
篇四:扬州大学,陈婷

公示

2007年6月4日，泰州市教师资格专家审查委员会召开了评议会议，你认定下列申请人为高中、职中教师资格，现予以公示，如有异议，请于6月10日前向泰州教育局师资处反映，联系电话：6839329 ，电子信箱：tz6839329@163.com.cn.

泰州市教师资格认定办公室 2007．6．5

泰州市2007年拟认定高中职中教师资格人员

扬州大学图书馆

本文来源：http://www.yin56.com/riji/122233/