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研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用
中国设备工程 2020.01 (上)
随着汽车行业的飞速发展，行业内的市场竞争也日趋激烈，全球范围内的各个汽车生产商为在竞争中占据优势，领跑市场，不断推出新的车型满足用户需求。为防止模具在使用过程中失效，通常的做法就是使模具更大、更厚，增加模具预应力或使用组合模，但在有些情况下，这些解决办法却会使模具制造变得更糟。因此，汽车覆盖件冲压成形计算机数值模拟技术已经成为国际模具加工领域的一个研究热点。1 零件的工艺分析
零件的工艺特点是拉伸深度浅，局部形状突变。材料属于高强度材料，料厚1.2mm 。中间横向分布两个20mm 直径的孔，孔间距500mm ，在右下角有一个6mm 半径的缺口，右边中心孔上边有一个直径11.7mm 的孔。可以通过冲压方法加工。材料：St 280，普通结构钢，抗拉强度≥520MPa，条件屈服强度≥205Mpa，如图1
所示。
图1
2 基于CATIA 冲压模具的设计
应用CATIA 对左侧围后门槛梁加强板进行模具设计的主要思路：（1）明确左侧围后门槛梁加强板模具的开模方向，并通过分割模型区域等拉伸命令创建左侧围后门槛梁加强板模型的分型面；（2）通过绘制矩形，设置凸台，并通过分割曲面等命令完成模具型芯型腔的设计；（3）通过应用前面创建的模具型芯型腔区域建立分解视图，并对模具设计后续工作如设置浇注系统等进行说明。通过绘制草图创建分割曲线、创建分型面等命令来完成型芯、型腔设计，并通过创建模具分解视图等一系列操作最终设计出汽车左侧围后门槛梁加强板模具的三维造型，如图2所示。
基于CATIA 的
汽车覆盖件冲压模具有限元分析
孙力伟1，高阳2
（1.长春汽车工业高等专科学校，吉林 长春 130013；2.长春一汽国际物流有限公司，吉林 长春 130011）摘要：本文介绍了冲压模具设计的CAE 技术，利用三维建模软件CATIA 完成冲压模具的设计，主要以汽车左侧围后门槛梁加强板的冲压模具设计为实例，阐述了冲压模具加工的基本理论。通过对冲压模具结构的理论分析设计，运用CATIA 软件将汽车左侧围后门槛梁加强板的模具进行设计，并以ANSYS 软件完成模具的力学分析，从而实现了批量加工生产，提高了产品的生产效率。
关键词：冲压模具；左侧围后门槛梁加强板；CATIA/ANSYS 软件；力学分析
中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号
：1671-0711（2020）01（上）-0086-02
图2
3 模具力学性能分析
本文采用的ANSYS Workbench 软件版本为ANSYS Workbench 14.0，ANSYS Workbench 14.0中求线性静力学分析是由Mechanical 模块求解的，Mechanical 模块类似于以前版本的ANSYS Design space 模块。在Workbench14.0界面的Toolbox 栏中双击“Analysis Systems”展开次目中的“Static Structural”图
标，添加结构分析模块，右击该模块中的Geometry 项选择Import Geometry →Browse，到创建的模型.igs 文件，完成模型的调入。本文所研究的零件材料为ST280，因此，需要自定义添加3Cr2W8V 的材料性能。对于静力分析来说，一般只需要添加弹性模量2E+11Pa、泊松比0.3、密度7930即可。通过网格划分，施加边界条件，最后进行求解，如图3
所示。
图3
由图3可知，所受最大应力为224MPa 。已知T10A 的屈服极限S σ为520Pa ，安全系数为S=1.3。计算T
10A 的许用
应力][σ，以验证该凸模的设计是否合理。许用应力满足计算公式S S σσ=][，因此许用应力][σ
=520MPa/1.3=400MPa。
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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2020.01 （上）
机械制造过程中最关键的是零件的质量、性能与寿命。常规的机械制造方式在一定程度上并不能够满足机械制造中对部分零件的质量、性能与寿命的要求，但是机械制造过程中结合热处理方式可以进一步改
进部分零件的质量、性能与寿命。热处理一般是人类为了获得金属材料所需性能，让金属材料在固体状态下，通过冷却、保温或者加热的方式，改变金属材料内部或表面的化学成分或者组织结构的一种金属材料热加工工艺。热处理在机械制造过程中越来越重要，地位越来越高。《中国制造2025》基本方针中提出，“坚持把质量作为建设制造强国的生命线组织实施制造业提升计划，强化工业基础能力，提升基础产品的质量、可靠性和寿命”。1 机械制造中的热处理
在日常的机械制造过程中，热处理和锻压、切削加工、焊接、铸造等加工工艺一样，都是必要的生产工艺方法，同样，也都是机械制造过程中十分重要的组成部分。热处理通过冷却、保温或者加热的方式仅仅只改变金属材料的内部或者表面的化学成分或者组织结构，不影响机械制造中零件的质量、尺寸大小、性状性能，常常被用来保证机械制造中零件使用性能、切削加工零件性能。热处理挖掘材料潜力、提高零件使用寿命、减轻零件重量的有效途径，从而直接影响零件制
浅谈热处理在机械制造过程中的作用
赵琳
（山西省机电设计研究院，山西 太原 030009）
摘要：随着我国机械制造行业的快速发展，热处理在机械制造中的作用功能进一步凸现，获得了越来越
多的重视。在机械制造过程中，热处理作为一种常见的工艺方法，将金属材料加工成为人类所需要的性能。本文列举了热处理在机械制造工艺的作用、热处理对零件毛坯质量的作用、热处理在零件切削加工性能的作用、热处理在零件表面处理的作用。
关键词：热处理；机械制造；作用；工艺方法；技术
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）01（上）-0087-02
造的质量、效率和成本。在机械制造过程中，针对不同的金属材料选择不同的热处理工艺，从而充分发挥热处理对机械制造中的加工作用，对机械制造过程有着十分重要的意义。2 热处理在机械制造过程中的作用2.1 热处理在机械制造工艺的作用
在机械制造过程中，热处理工可以根据工序位置和制造目的的不同，把热处理工艺分成预先热处理和最终热处理。预先热处理包括在机械制造工艺当中的退火、正火、调质、时效处理等一系列步骤，预先热处理的操作工艺顺序一般都在零件的毛坯生产工作完成后，在零件的毛坯切削加工工作开始之前。
主要是为了改善零件的毛坯生产中的内应力，改良零件的毛坯生产的缺陷，例如，均匀化退火可以消除铸造偏析，去应力退火可以消除锻造后应力、去氢退火可以消除大件氢等，调整零件的毛坯生产的硬度，为零件的毛坯下一步切削加工做准备工作，例如，完全退火降低中碳钢硬度、正火提高低碳钢硬度，
便于机械加工等。例如，将零件的毛坯加热到金属材料的AC3线以上的温度，等待充分奥式体后，再将温度迅速冷却到Ar3线以下，后马上进行珠光体等温转变，这种热处理工艺被称为等温正火。轴承钢锻造毛坯和渗碳钢
通过以上的分析和计算可以看出，该汽车左侧围后门槛梁加强板在极限静力载荷的情况下，其内部应力的最大值为
max σ=224MPa ，而其材料的许用应力为][σ=400MPa ，大于整
形凸模的极限应力值，所以该凸模即使在极限静载荷条件下也能满足强度要求，因此，从静力学的角度分析，该凸模的设计符合要求，能够满足实际使用中的安全性。通过ANSYS 分析结果和计算结果对比，所有应力点的评估结果均为合格，故此，本模具能够生产合格的产品，完全可以投入应用。4 结语
长春汽车展模具在加载载荷的过程中，其各个部件内部最大应力的值均在材料许用应力的安全范围内，设计成功地避免了应力的集中并减少了局部最大应力值，所以本次验证已合理，符合设计标准，能够保证在正常使用环境中的安全性。左侧围后门槛梁加强板的初步零件设计，利用CATIA 绘制零件的三维数模方便、快捷、且具有很强的可操作性。冲压模具的力
学特性可以利用ANSYS 软件进行快速的分析，降低了实验成本的同时，有利于产品的进一步优化，能够大幅度地缩短企业开发新产品的周期。
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