基于ug的左右尾灯内座板修边冲孔模设计.doc

do 勇 641719281湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 湖北汽车工业学院科技学院 毕业设计（论文） 题题 目目 基于基于 UG 的左的左/右尾灯内座板修边冲孔模设计右尾灯内座板修边冲孔模设计 学生姓名： 刘 勇 系 别： 材 料 工 程 系 专 业： 材料成型与控制工程 学 号： 20099330226 班 级： KT933-2 指导教师： 覃 群 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 I 摘要 本课题的内容是通过对给定的冲压件的结构、材料与要求，进行工艺分析以及工 艺计算，选择合理的修边工艺，然后根据修边冲孔模具设计要点，设计出合理的模具 结构，并确定模具中每个结构的尺寸及形状，最终完成一套汽车内座板的修边冲孔模 设计，课题重点是运用 UG 的建模，装配，制图等模块，采用自顶向下的设计理念完 成汽车覆盖件修边冲孔模具的三维参数化结构设计和生成工程图。 关键词：汽车覆盖件，修边冲孔，模具设计，UG do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 II ABSTRACT The content of this subject is based on the given stamping parts of the structure, materials and requirements, process analysis and calculation, selecting rational trimming process, and then based on the trimming punching die design points, design the reasonable mold structure, and determined the mold size and shape of each structure, finally completed a set of car plate trimming punching die design, the topic is focused on using UG modeling and assembly, the drawing module, adopt the top-down design concept complete automobile covering parts trimming punching mould 3D parametric structure design and generate the engineering drawing. Key words: The automobile covered piece; Trimming punching ; the molding tool design; the technique of UG do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 III 目目 录录 第一章第一章 前言前言1 1.1 课题背景及意义. 1 1.1.1 课题的来源. .1 1.1.2 课题的目的及意义 .1 1.2 国内模具工业现状.2 1.3 我国模具工业未来发展.3 1.4 汽车覆盖件的特点.3 1.5 UG 简介.4 第二章第二章 工艺分析及模具设计方案的制定工艺分析及模具设计方案的制定.5 2.1 零件的工艺性分析.5 2.2 冲压工艺方案的制定与选择.6 2.2.1 冲压工艺方案的制定.6 2.2.2 冲压工艺方案的比较与选择.7 2.3 最佳工艺方案的确定与说明.7 第三章第三章 工艺计算及工艺计算及主要参数的确定主要参数的确定.8 3.1 冲裁力的计算8 3.2 凸、凹模刃口尺寸计算9 3.2.1 冲孔凸凹模刃口尺寸的计算10 3.2.2 修边凸凹模刃口尺寸的计算11 3.3 弹簧的选用11 3.4 压力机的选用12 3.5 压力中心的确定12 3.6 模架闭合高度的校核12 第四章第四章 模具结构设计模具结构设计.13 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 4.1 修边凸凹模设计.13 4.1.1 修边凸模设计14 4.1.2 修边凹模设计.15 4.2 冲孔凸凹模设计15 4.2.1 冲孔凸模设计.16 4.2.2 冲孔凹模设计16 4.3 定位板设计17 4.4 压料和卸料装置设计18 4.5 模架的设计19 4.5.1 模座19 4.5.2 导向装置19 4.6 起重棒的选择20 4.7 废料盒的设计20 4.8 限制器的设计21 4.9 模具总体结构22 第五章第五章 模具制造及维护要点模具制造及维护要点.23 5.1 模具在制造过程中的要求.23 5.2 模具安装使用维护说明24 结结 束束 语语.24 致致 谢谢 语语.25 参参 考考 文文 献献.26 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 第一章第一章 前言前言 1.1 课题背景及意义课题背景及意义 1.1.1 课题的来源课题的来源 本课题来自某知名模具公司，其制件为汽车左右尾灯内座板本课题来自某知名模具公司，其制件为汽车左右尾灯内座板，,材料为材料为 08AL，,厚厚 度为度为 0.67mm。课题要求完成基于。课题要求完成基于 UG 的汽车内座板修边冲孔模三维设计。的汽车内座板修边冲孔模三维设计。 课题任务包括三方面：课题任务包括三方面：A、全面分析制件的冲压工艺性，并初步制定冲压工艺方案；、全面分析制件的冲压工艺性，并初步制定冲压工艺方案； B、完成汽车内座板修边冲孔模三维参数化设计；、完成汽车内座板修边冲孔模三维参数化设计； 课题制件图如下： 图 1.1 制件图 1.1.2 课题的目的及意义课题的目的及意义 修边冲孔模是汽车覆盖件成型工艺的最重要工艺，其模具设计工作量繁重、具备修边冲孔模是汽车覆盖件成型工艺的最重要工艺，其模具设计工作量繁重、具备 典型的模具结构、普遍运用于各种汽车覆盖成型工艺。汽车覆盖件模具设计是提高模典型的模具结构、普遍运用于各种汽车覆盖成型工艺。汽车覆盖件模具设计是提高模 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 具初学者水平的最佳方案之一，也是检验专业人才学识的有效途径。具初学者水平的最佳方案之一，也是检验专业人才学识的有效途径。 通过此次毕业设计可以将所学与生产实际相结合，提高我们对模具设计与制造的通过此次毕业设计可以将所学与生产实际相结合，提高我们对模具设计与制造的 理解，增强运用工程图纸理解，增强运用工程图纸 UG 绘图、查阅应用中外科技文献和工程技术的书面与口述绘图、查阅应用中外科技文献和工程技术的书面与口述 表达能力，着力培育工程师素养。表达能力，着力培育工程师素养。 1.2 国内模具工业现状国内模具工业现状 由于历史原因形成的封闭式、由于历史原因形成的封闭式、 “大而全大而全”的企业特征，我国大部分企业均设有模具车的企业特征，我国大部分企业均设有模具车 间，处于本厂的配套地位，自间，处于本厂的配套地位，自 70 年代末才有了模具工业化和生产专业化这个概念。近年代末才有了模具工业化和生产专业化这个概念。近 年我国汽车工业的快速发展极大地带动了汽车模具行业的发展。由于汽车模具是技术年我国汽车工业的快速发展极大地带动了汽车模具行业的发展。由于汽车模具是技术 型产品和典型的定制产品，尤其是汽车覆盖件模具的技术含量非常高。如何提高生产型产品和典型的定制产品，尤其是汽车覆盖件模具的技术含量非常高。如何提高生产 效率、缩短开发周期、提高模具技术水平、降低生产成本一直是模具企业面临的难题。效率、缩短开发周期、提高模具技术水平、降低生产成本一直是模具企业面临的难题。 专家分析说，国内模具工业发展过程中已凸显专家分析说，国内模具工业发展过程中已凸显“四个瓶颈四个瓶颈”： 一是产品低端，以中低档为主，同质化现象严重。大型、精密、复杂、长寿命高一是产品低端，以中低档为主，同质化现象严重。大型、精密、复杂、长寿命高 档模具制造能力严重不足，每年我国需要大量从国外进口。据海关统计，档模具制造能力严重不足，每年我国需要大量从国外进口。据海关统计，2006 年我国年我国 进口模具达进口模具达 20.47 亿美元，主要是较高档的模具。亿美元，主要是较高档的模具。 二是技术落后，技术人才短缺。统计资料显示，本土模具企业每个职工平均每年二是技术落后，技术人才短缺。统计资料显示，本土模具企业每个职工平均每年 创造模具产值约合创造模具产值约合 1 美元左右，而发达国家一个模具从业人员平均创造产值约达美元左右，而发达国家一个模具从业人员平均创造产值约达 20 万万 美元。在国外，模具企业中技术人员所占比重在美元。在国外，模具企业中技术人员所占比重在 25%至至 50%左右，而本土模具企业这左右，而本土模具企业这 一比重不足一比重不足 5%。 三是专业化程度低。在我国专业化的模具企业只占模具生产厂点的少数而且装备三是专业化程度低。在我国专业化的模具企业只占模具生产厂点的少数而且装备 也比较落后。企业结构上，我国许多模具企业经过改制很多企业现在变成了独立法人，也比较落后。企业结构上，我国许多模具企业经过改制很多企业现在变成了独立法人， 在模具行业发挥了很好的作用；但是至今沿用作坊式粗放经营管理模式，在模具行业发挥了很好的作用；但是至今沿用作坊式粗放经营管理模式， “大而全，小大而全，小 而全而全”，在模具交货期和成本、质量控制方面问题层出不断。，在模具交货期和成本、质量控制方面问题层出不断。 同时期国外企业大多呈同时期国外企业大多呈 现现“小而专，小而精小而专，小而精”的特点，欧洲某些模具企业已有向大型跨国集团发展的趋势。的特点，欧洲某些模具企业已有向大型跨国集团发展的趋势。 四是标准化程度低，模具标准件使用覆盖率不到四是标准化程度低，模具标准件使用覆盖率不到 60%，而目前发达国家模具标准，而目前发达国家模具标准 件使用覆盖率一般为件使用覆盖率一般为 80%左右。左右。 五是五是 CAD 技术的开发手段落后，目前国内自主开发的技术的开发手段落后，目前国内自主开发的 CAD 软件较少，而多数厂软件较少，而多数厂 家引进的软件多为通用软件，专用性较差。家引进的软件多为通用软件，专用性较差。 1.3 我国模具工业未来发展我国模具工业未来发展 模具模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化、标准化和网络化方向发展正向集成化、三维化、智能化、标准化和网络化方向发展 （1）模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，）模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全， 同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。国外计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。国外 集成化程度较高的软件包括：集成化程度较高的软件包括：Pro/ENGINEER、UG 和和 CATIA 等。国内有上海交通大等。国内有上海交通大 学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模 CAD/CAM 系统；北京北航海尔软件有限公系统；北京北航海尔软件有限公 司的司的 CAXA 系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压模系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压模 CAD/CAE/CAM 系统系统 等。等。 （2）模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现）模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现 代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模 具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产 品结构的品结构的 CAE 分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共 享。享。 （3）CAD/CAM 系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和模具参数库。系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和模具参数库。 标准零件库中的零件在使之能够更精确可靠的自动工作。标准零件库中的零件在使之能够更精确可靠的自动工作。 （4）模具软件应用的网络化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面）模具软件应用的网络化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面 的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚 拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。 此外，模具设计数字化，模具制造精密化，模具生产自动化，模具企业现代化是此外，模具设计数字化，模具制造精密化，模具生产自动化，模具企业现代化是 未来模具发展的方向。未来模具发展的方向。 1.4 汽车覆盖件的特点汽车覆盖件的特点 汽车覆盖件大都是空间曲面结构，形状复杂。故其冲压成形工艺相对一般零件的汽车覆盖件大都是空间曲面结构，形状复杂。故其冲压成形工艺相对一般零件的 冲压工艺更复杂，所需要考虑的问题也更多，一般需要多道冲压工序才能完成。常用冲压工艺更复杂，所需要考虑的问题也更多，一般需要多道冲压工序才能完成。常用 的主要工序有落料、拉深、校形、修边、切断、翻边、冲孔等。的主要工序有落料、拉深、校形、修边、切断、翻边、冲孔等。 汽车覆盖件冲压成形中最关键的工序是拉深工序。在拉深工序中，毛坯变形复杂，汽车覆盖件冲压成形中最关键的工序是拉深工序。在拉深工序中，毛坯变形复杂， 起成形性质已不是简单的拉深成形，而是拉深与胀形同时存在的复合成形。因此，拉起成形性质已不是简单的拉深成形，而是拉深与胀形同时存在的复合成形。因此，拉 深成形工序受到多方面因素的影响。仅按覆盖件零件本身的形状尺寸设计工艺不能实深成形工序受到多方面因素的影响。仅按覆盖件零件本身的形状尺寸设计工艺不能实 现拉深成形，必须在此基础上进行工艺补充形成合理的压料面形状，选择合理的拉深现拉深成形，必须在此基础上进行工艺补充形成合理的压料面形状，选择合理的拉深 方向、合理的毛坯形状和尺寸、方向、合理的毛坯形状和尺寸、 冲压工艺参数等。因为工艺补充量、压料面形状的确冲压工艺参数等。因为工艺补充量、压料面形状的确 定、冲压方向的选择直接关系到拉深件的质量。甚至关系到冲压拉深成形的成败，可定、冲压方向的选择直接关系到拉深件的质量。甚至关系到冲压拉深成形的成败，可 以称为是汽车覆盖件冲压成形的核心技术，标志着冲压成形工艺设计的水平。如果拉以称为是汽车覆盖件冲压成形的核心技术，标志着冲压成形工艺设计的水平。如果拉 深件设计不好或冲压成形工艺设计不合理，就会在拉深过程中出现冲压件的破裂、起深件设计不好或冲压成形工艺设计不合理，就会在拉深过程中出现冲压件的破裂、起 皱、折叠、面畸变等质量问题。皱、折叠、面畸变等质量问题。 由于汽车覆盖件的表面是空间曲面，其修边、翻边等工序的设计也与一般的冲压由于汽车覆盖件的表面是空间曲面，其修边、翻边等工序的设计也与一般的冲压 件不完全相同。需要合理确定工序件的形状与尺寸、合理选择工序的冲压方向、冲压件不完全相同。需要合理确定工序件的形状与尺寸、合理选择工序的冲压方向、冲压 参数等，才能保证冲压质量。参数等，才能保证冲压质量。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 在制定冲要工艺流程时，要根据具体冲压零件的各项质量要求来考虑工序的安排。在制定冲要工艺流程时，要根据具体冲压零件的各项质量要求来考虑工序的安排。 以最合理的工序分工保证零件质量，如把最优先保证的质量项的相关工序安排到最后以最合理的工序分工保证零件质量，如把最优先保证的质量项的相关工序安排到最后 一道工序。同时必须考虑到复合工序在模具设计时实现的可能性与难易程度。一道工序。同时必须考虑到复合工序在模具设计时实现的可能性与难易程度。 冲压工艺设计人员不仅要设计合理的工艺流程，而且要考虑各道工序的冲压方向冲压工艺设计人员不仅要设计合理的工艺流程，而且要考虑各道工序的冲压方向 在模具设计时容易确定，结合实际确定所需的冲压设备、工序件定位方便可靠、模具在模具设计时容易确定，结合实际确定所需的冲压设备、工序件定位方便可靠、模具 结构容易实现工艺要求的各种动作等。结构容易实现工艺要求的各种动作等。 1.5 UG 简介简介 随着市场经济的发展，企业竞争愈发激烈，要求企业必须缩短产品的开发周期、随着市场经济的发展，企业竞争愈发激烈，要求企业必须缩短产品的开发周期、 降低开发成本、提高产品质量，实现新产品的快速开发。对于企业要实现这一目标，降低开发成本、提高产品质量，实现新产品的快速开发。对于企业要实现这一目标， 必须改进传统的产品设计方法，谁能掌握计算机应用技术并应用于产品开发、制造，必须改进传统的产品设计方法，谁能掌握计算机应用技术并应用于产品开发、制造， 谁就能够掌握市场的主动。目前作为汽车设计中一个重要的环节，谁就能够掌握市场的主动。目前作为汽车设计中一个重要的环节，CADCAE 技术为技术为 汽车设计验证、缺陷修改、及减少对于物理实验的依赖起重要作用。汽车设计验证、缺陷修改、及减少对于物理实验的依赖起重要作用。 Unigraphics CAD/CAE/CAM 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品 开发从设计到分析加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计、分开发从设计到分析加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计、分 析与制造。析与制造。UG 面向过程驱动的技术是虚拟产品的关键技术。在面向过程驱动技术的环面向过程驱动的技术是虚拟产品的关键技术。在面向过程驱动技术的环 境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相 关，从而有效地实现了并行工程。关，从而有效地实现了并行工程。 该软件不仅具有强大的参数化实体造型、曲面造型、虚拟装配和生产工程图等设该软件不仅具有强大的参数化实体造型、曲面造型、虚拟装配和生产工程图等设 计功能，而且在设计过程中可以进行有限元分析、机构运动分析、运动学分析和仿真计功能，而且在设计过程中可以进行有限元分析、机构运动分析、运动学分析和仿真 模拟，提高设计的可靠性。同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品模拟，提高设计的可靠性。同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品 的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言 UG/Open GRIP，UG/ Open API 简单易学，实现功能多，便于用户开发专用的简单易学，实现功能多，便于用户开发专用的 CAD 系统。具体来说，该软件具有以下特点：系统。具体来说，该软件具有以下特点： 1)具有统一的数据库，真正实现了具有统一的数据库，真正实现了 CAD/CAE/CAM 等各模块之间无数据交换的自等各模块之间无数据交换的自 由切换，可实施并行工程。由切换，可实施并行工程。 2)采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示集合建模与参采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示集合建模与参 数化建模融为一体。数化建模融为一体。 3)用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体 造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。 4)曲面设计采用非均匀有理曲面设计采用非均匀有理 B 样条作基础，可采用多种方法生成复杂的曲面，特样条作基础，可采用多种方法生成复杂的曲面，特 别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计及工业造型设计等复杂曲面造型。别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计及工业造型设计等复杂曲面造型。 5)出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按 ISO 标标 准和国标标注尺寸、行位公差和汉字说明等，并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴准和国标标注尺寸、行位公差和汉字说明等，并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 测图挖切，生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。测图挖切，生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 6)以以 Parasolid 为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名的为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名的 CAD/CAE/CAM 软件均以此作为实体造型基础。软件均以此作为实体造型基础。 7)提供了界面良好的二次开发工具提供了界面良好的二次开发工具 GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和）和 UFUC（USER FUNCTION） ，并能通过高级语言接口，使，并能通过高级语言接口，使 UG 的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。 8)具有良好的用户界面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具具有良好的用户界面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具 有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正 确的选择。确的选择。 9)功能强大、专业、齐全、包括参数化模型、曲面造型、外观造型设计、虚拟装功能强大、专业、齐全、包括参数化模型、曲面造型、外观造型设计、虚拟装 配、渲染、有限元分析、机构运动仿真、电气线路、模具设计、模流分析、制图、加配、渲染、有限元分析、机构运动仿真、电气线路、模具设计、模流分析、制图、加 工等全线产品。工等全线产品。 10)简单易学，形象化的图标使用户一目了然。真正实现了最强大的软件、最简单简单易学，形象化的图标使用户一目了然。真正实现了最强大的软件、最简单 的学习方式。的学习方式。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 第二章第二章 工艺分析及冲压方案确定工艺分析及冲压方案确定 2.1 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 图 2.1 零件图 制件具有左右对称、高度变化大、形状变化较复杂等特点，是典型的汽车覆盖件。 使用材料为 08Al，厚度 1.7mm（表 2.1 所示为 08Al 的化学成分和力学性能） 。零件主 要用于固定汽车左右尾灯。 零件的工艺性是指零件的材料、形状、尺寸精度等方面是否适应冲压加工的工艺 要求。从零件的结构图可知，该零件的形状不太规则，比较复杂。零件的整体尺寸较 大，长约 420mm，,宽约 400mm，只能采取一模一件。材料为 08Al，,根据材料的抗剪 强度为 200Mpa，,屈服强度为 400 Mpa 以及其它的性能可以知道 08Al 符合冲压工艺的 要求。有拉延成型的地方，完成零件的拉延，在拉延成型后要采用整形工序以便保证 零件成型的准确性，修边、冲孔精度均较易保证。零件图上未注公差，按 IT13 级制造， do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 普通冲裁模均能达到此要求。 2.2 冲压工艺方案的制定与选择冲压工艺方案的制定与选择 2.2.1 冲压工艺方案的制定冲压工艺方案的制定 从产品的形状分析可得：生产该产品的基本工序有落料、拉延、整形、修边、冲 孔。落料一般为第一道工序。 可采取如下的工艺方案： （1） 落料-拉延-整形-修边-冲孔 （2） 落料-拉延-修边-整形-冲孔 2.2.2 冲压工艺方案的比较与选择冲压工艺方案的比较与选择 方案（1）：拉延完成后沿周可能有一定的变形，需进行整形。整形完再进行修边， 修边精度有保障，将修边和冲壳体上的水平孔复合到一套模具中，减少了一套模具， 提高了生产效率。修边完成后，最后进行冲孔。总体来说，该工艺方案比较合理。 方案（2）：拉延后不整形直接进行修边冲孔，影响了修边质量，修边精度无法保 证，不合理。 综上所述，方案（1）的工序安排合理，模具制造简单，生产效率高，且能保证成 型质量和各项精度要求，选用方案（1） 。 2.3 最佳工艺方案的确定与说明最佳工艺方案的确定与说明 2.3.1 工艺流程图工艺流程图 第一道工序：拉延。采用单动拉延，凹模在下，凸模在上。 冲压方向 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 图 2.2 拉延 第二道工序：整形 ： 送料方向 送料方向 整形 冲压方向 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 图 2.3 整形 第三道工序：修边冲孔 图 2.3 修边冲孔 我本课题需要完成的是修边冲孔模具的设计。 修边 冲孔 送料方向 冲孔 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 第第 3 章章 模具工艺参数的确定模具工艺参数的确定 3.1 冲裁力的计算冲裁力的计算 已知：材料 08Al t=1.7（） 查表得：=255353（N/2） ，取 =353（N/2） 冲裁力计算公式为 P=1.3Lt 式中 P-冲裁力 t-板料厚 -材料剪切强度 修边周长由 UG 系统分析算得 L1=1554.1097（） ,同理 圆冲孔凸模周长 L2=25.7611（） 椭圆孔凸模周长 L3=83.4066（mm） 凸台冲孔凸模周长 L4=570.7864（） 则： 修边冲裁力：P1 =1.3 L1t =1.33531554.10971.7 =1212（kN） 冲孔力 1：P2 =1.3 L2t =1.335325.76111.7=20（kN） 冲孔力 2：P3=1.3 L3t =1.335383.40661.7=65（kN） 冲孔力 3：P4=1.3 L4t =1.3353570.7641.7=445（kN） 冲裁力：P=P1P2+P3+P4 =1212+20+65+445 =1712（kN） 卸料力：P 卸=k卸P =0.041712 =68（kN） 推件力：P 推=nk推P =10.0551712 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 =94（kN） 注：上式中 查表 6-3 得 k卸=0.04，k推=0.055 采用弹性卸料装置和下出料方式，所以总的冲裁力为： 总冲裁力 P 总=PP 卸P 推 =17126894 =1874（kN） 3.2 凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸计算 3.2.1 冲孔凸凹模刃口尺寸的计算冲孔凸凹模刃口尺寸的计算 零件图上未注公差，按 IT13 级制造，由于模具的制造精度要比零件的精度高 3-4 级，所以模具的制造精度定为 IT9。 为了保证凸凹模间隙值，模具的制造公差应当满足下列条件： pdZmax-Zmin 式中 p-凸模制造公差 d-凹模制造公差 Zmin-最小初始双面间隙 Zmax-最大初始双面间隙 查表知：Zmin=0.22mm Zmax=0.32mm p=0.04mm d=0.06mm 代入上式，可知满足条件。 冲孔凸凹模计算公式： dp=(d+x)- p dd=(d+ x+ Zmin)+ d dp-凸模尺寸 dd-凹模尺寸 x-磨损系数，零件 IT13，取 X=0.75 -冲裁件制造公差，=0.18 孔 1 dp1=(d1+x) p =(6.50+0.750.18)-0.04 =6.64-0.04mm dd1=(d1+x+ Zmin)+ d =(6.50+0.750.18+0.22)+0.06 =6.86+0.06mm do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 孔 2 dp2=(d2+x) p =(6.50+0.750.18)-0.04 =6.64-0.04mm dd2=(d2+ x+ Zmin)+ d =(6.50+0.750.18+0.22)+0.06 =6.86+0.06mm 3.2.2 修边凸凹模刃口尺寸的计算修边凸凹模刃口尺寸的计算 修边凹模刃口按制件形状制造，加工精度-0.05；修边凸模刃口按凹模加工，留单 边间隙 0.12mm。 3.3 弹簧的选用弹簧的选用 选用的原则是： P 预P 卸/n 卸料力为 P 卸= 68kN，共有 13 个弹簧，每一个弹簧所要承受的力为： P 预=6813=5.2 (kN) 选用圆柱形弹簧3050。 3.4 压力机的选用压力机的选用 压力机分两种：一、,机械压力机；二、,液压机。 ；机械压力机在工作时不平稳， 容易发生振动，降低拉延精度，并带来很大的噪音，压力变化曲线不容易控制；液压 机工作时可以人为的调节其压力，并压力变化过程中很平稳，没有机械压力机那么容 易振动。本制件为汽车内板件，其精度不高，因此选用机械压力机。 通过计算可知，冲裁时所需要的冲裁力 P=1874 k N，查压力机手册可知，选择机 械压力机：JD36-500B(闭式双点压力机)。 其主要技术参数见下表。 公称压力 /(kN)5000 内滑块行程（mm）500 行程次数/次min112 封闭高度调节量 /mm400 内滑块最大装模高度 mm800 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 左右/mm1500 内滑块尺寸 前后/mm1600 左右/mm3150 工作台板尺寸 前后/mm1600 导轨间距离 /mm3230 3.5 压力中心的确定压力中心的确定 制件基本上是对称的，因此压力中心必然在制件的几何中心处。 必须要注意的是为了保证压力机和模具正常平衡的工作，模具的压力中心必须与 压力机滑块的中心线相重合，否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模 具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模 具寿命甚至损坏模具。 3.6 模架闭合高度的校核模架闭合高度的校核 模具的闭合高度为 520mm，压力机的最大装模高度为 600mm.高度调节量为 300mm. 所以可以知道满足要求。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 第 4 章 模具结构设计 4.1 修边凸凹模设计修边凸凹模设计 综合考虑模具结构和成本，该模具采用镶块结构。对于大型和复杂形状的冲模， 采用镶块结构是合理的。这不但可节约贵重的工具钢，使模具易损部位更换方便，且 能解决无法锻造大钢料、热处理变形等问题，并便于采用成形磨削，使制造简单化。 但模具的装配比较困难。 经常使用的镶块材料为 Cr12MoV，热处理硬度 5862HRC。因镶块是整体加热淬 火，变形大，因此镶件需留有淬火后的精加工余量。 4.1.1 修边凸模设计修边凸模设计 修边凸模的结构设计采用镶块结构。由于零件尺寸中等，所以设计了 5 个凸模镶 块，每个镶块均采用销钉定位，螺钉连接，如图 4.1 所示。 图 4.1 修边凸模 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 4.1.2 修边凹模设计修边凹模设计 修边凹模结构设计采用整体式，采用销钉定位，通过螺钉连接在下模座上，如图 4.2 所示。 4.2 修边凹模 4.2 冲孔凸凹模设计冲孔凸凹模设计 4.2.1 冲孔凸模设计冲孔凸模设计 冲孔凸模 1 和冲孔凸模 2 均可采用 B 型标准圆凸模，只是冲孔凸模 1 需要在标准 圆凸模的基础上铣出一个防转的端面和倾斜的刃口面。 4.4 冲孔凸模 2 防转端面 斜刃口面 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 4.3 冲孔凸模 1 4.3 冲孔凸模 3 4.3 冲孔凸模 4 4.2.2 冲孔凹模设计冲孔凹模设计 冲孔凹模 1 和冲孔凹模 2 均采用圆形凹模，直接装在定位板中，且要装防转销防 转，冲孔凹模 1 也要铣出倾斜的刃口面。 斜刃口面 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 4.6 冲孔凹模 2 4.5 冲孔凹模 1 4.3 定位装置设计定位装置设计 定位装置采用连接在压件器上的导板来定位，这样结构简单合理，导板通过螺钉 固定在压件器上，导板材料选用 HT300，退火处理。 图 4.8 导板 斜刃口面 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 4.4 压料和卸料装置设计压料和卸料装置设计 采用压件器压料和卸料。压件器基本零件包括导板、墩死块、螺钉、工作限制器 合件。有 13 个墩死块，8 块导板，16 个螺钉，6 个工作限制器合件，螺钉、工作限制 器合件连接限位，导板定位。压件器与上模座是通过连接在压件器上的导板进行导向 的。压件器材料选用 HT250，退火处理。 图 4.9 压件器 4.5 模架的设计模架的设计 4.5.1 模座模座 在大批量生产的冲压线中，全工序模具外形尺寸及闭合高度应尽量相同，这样既 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 可便于机床的选取及模具安装，又可便于码放和管理。上、下模座选用汽车模具行业 QM1105 标准，上模座的尺寸为 1100800mm，,下模座的尺寸为 1100800mm，采用 实型铸造结构，其优点是减轻模具质量，节省材料，降低模具制造成本，减少模具加 工量，减轻劳动强度。上、下模座设计有与机床工作台装卡槽距离相同的装卡槽，方 便模具安装。材料选用 HT250，退火处理。 图 4.10 上模座 图 4.11 下模座 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 4.5.2 导向装置导向装置 模具采用导柱导套导向，4 个导柱分布在下模座的两对角上，模架刚性很好，导向 非常平稳准确可靠。导柱导套材料选用 20 钢。 图 4.12 导柱 图 4.13 导套 4.6 起重棒的选择起重棒的选择 起重棒的作用在于起重时起支撑作用，,根据模板选用铸入式起重棒，,选择的起重 棒应满足在承受力的范围内，,起重棒的长度要足够的短，,以减少模具的总体长度8。 【8】根据这个原则，根据汽模标准 QM1501 选取起重棒，上下模板分别装 4 个，材料 为 Q235。根据所选标准，起重棒可以承受模具重量（模具约重 5 吨） 。 图 4.14 起重棒 4.7 废料盒的设计废料盒的设计 废料盒的设计无需太精确，大小和放置位置合适即可，长废料盒的尺寸大小为 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 30520550mm，短废料盒的尺寸大小为 20518050mm。 图 4.15 废料盒 4.8 限制器的设计限制器的设计 为便于日常生产模具调试及模具存放时保护弹簧及凸、凹模，本模具设计了限制 器和存放限制器。在日常生产时，将存放限制器取下，只要调整到与限制器接触，说 明模具闭合高度调整正确，可保证冲压到位，避免由于误操作而造成模具损坏。生产 后装上存放限制器卸模，入库存放。 图 4.16 限制器 4.9 模具总体结构模具总体结构 根据以上模具各部分零部件的设计，结合制件及加工设备的分析，模具设计为倒 装复合模，对模具整体结构布局设计如图 4.17、4.18、4.19。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 图 4.17 装配图 图 4.18 上平面图 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 图 4.19 下平面图 工作原理：该套模具在工作时，首先压力机驱动上模向下运动，压件器将压住板 料，当继续向下运动时，上模座的弹簧开始压缩压件器，使压件器继续压紧板料，同 时上模座上的凸模修边镶块和下模座的修边下模开始发生作用，对板料进行修边，同 时完成冲孔的过程，废料刀切除多余板料，修边冲孔完成后，压力机向上运动，压件 器在弹簧的作用下向下运动将零件从修边凸模上推下来，人工取下零件和修边废料， 冲孔废料则直接从漏料孔中落到废料盒中。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 第第 5 章章 模具制造及维护要点模具制造及维护要点 5.1 模具在制造过程中的要求模具在制造过程中的要求 所有的、安装在模具上的圆柱销必须易于拆卸，为了达到这样的要求，可以在模具 中提供拆卸孔或者使用带螺纹孔的圆柱销。 在不易装拆的零件上，打出两个螺纹孔。这样在装拆零件的时候可以避免许多麻烦。 对大型机加工零件提供起重孔和加工用的固定孔。 对模具零部件打印出件号、材料的牌号。 对模具零部件或铸件的尖角进行倒角处理。这样可消除尖角出的铸造应力。 对模具敞开的压料板、退料板弹簧和气路装置的周围，提供保护装置。 冲孔用的冲头使用后拔除，将孔堵上并修整到不影响制件质量。 5.2 模具安装使用维护说明模具安装使用维护说明 1、检查压床是否工作正常； 2、开出压床工作台，将托杆按照模具铭牌上注明的位置放入工作台托杆孔内； 3、将快速定位销按照模具铭牌上注明的位置放入工作台托杆孔内； 4、将模具按照定位销或键槽位置吊放在工作台面上； 5、工作台开入压床到位，滑块用点动和微调方式逐步接触上底版15； 6、将上底版用压床螺钉紧固，下底版压板螺钉先不拧紧； 7、开动滑块，取出存放限制器放好，滑块上、下导正三次后，将下底板压板螺钉紧固； 8、闭和高度调到距限制器调到 1处，模具气路系统接通气源； 9、按铭牌要求调整压床气垫压力。 10、将板料放入模具内连续冲压三次，检查合格后批量生产； 11、保证废料滑出畅通无阻并定时清理废料盒中废料； 12、一个生产完之后检查模具状态并清理杂物，表面图防锈油，放好存放器入库保存； 13、所有易损件、导柱或滑块表面应定期图润滑油或润滑脂； 14、模具定期进行清洗和静态检查。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论文 结结 束束 语语 在本次毕业设计中，前期我针对汽车覆盖件模具结构特点及使用要求，比较详细 地了解了课题要求的冲压工艺及相关模具的生产实际状况，收集了部分数据和现场资 料，并且到图书馆查阅了与冲压模具有关的设计标准，查阅了大量有关冲压件模具设 计的文献资料，系统地掌握了冲压模设计的基本思路和方法。在实际设计中，多次去 相关汽车模具厂，了解模具实际结构，收集资料，在此基础上对汽车左右尾灯内座板 进行料工艺分析，拟定最佳设计方案；通过工艺计算，确定相关工艺参数；根据零件 尺寸和形状，对模具进行总体结构设计。最后整理、编写设计说明书。在为期 16 周的 毕业设计过程中，无论在专业知识上还是在实际业务上，我都取得了长足的进步。 本课题需要综合运用所学的专业知识，并且要求有好的动手能力和创新能力。设 计过程中，我使用了 CAD、UG 等绘图软件进行了辅助设计，提高了工作效率。课题 所涉及到的有些问题是以前未接触过的，但是通过同学的帮助和老师的悉心指导，这 些问题都得到了较好的解决。我在这次毕业设计的过程中感到比较突出的收获是针对 课题要求和产品需要，对汽车覆盖件的大型模具结构搞的比较清楚，对其各种工作零 件和重要辅助零件的设计，加工要求和设计标准运用得比较熟悉，为今后的工作和学 习打下了一个良好的基础。 在这次毕业设计过程中，也遇到过一些问题。最主要的是对来自经验的工艺参数 与结构的优化设计问题，由于经验不足，在选择和优化过程中走了不少弯路，对此， 我的指导老师覃老师和李兵老师给了我很多具体帮助。通过这次毕业设计的综合训练， 使我深深认识到对于我们大学本科生来说，今后要学习的路程更长，要学的东西更多。 我将以此为契机，勤奋学习，积累知识和经验，为以后的工作做准备。 do 勇 641719281 湖北汽车工业学院科技学院毕业设计论