后围密封梁修边冲孔模具设计.doc

全套设计（图纸）加扣扣 1945354552015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）摘要论文主要是研究越野车后围密封梁修边冲孔模具设计。它侧重于修边冲孔模具的结构设计和工艺计算分析，使用 AutoCAD 绘制二维工程图，运用 Pro/e 软件进行三维数字化建模和模具的虚拟装配，以及装配体的干涉分析。本文对模具国内外行情和发展趋势做了一定的分析。其中对其主要零部件的结构、功能要求作了详细说明；对工艺方案的经济性和技术可行性进行了分析比较；对模具进行了受力分析；对主要零部件的工艺路线做了分析。在整个修边冲孔模的设计过程中，严格按照零件的工艺要求，综合考虑零件生产要求，来缩短零件加工周期，提高零件加工精度和质量，从而实现产业利润最大化。关键词：修边冲孔模；模具设计；虚拟装配；干涉分析2015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）AbstractThe paper mainly is the study of the SUV defender seal beam trimming punchingmold .It focuses on the trimming punching die structure design and process calculation andanalysis, using AutoCAD drawing 2D engineering drawing, use Pro/E software for 3D digitalmodeling and virtual assembly of the mold, and the analysis of the assembly interference.In this paper, the mold market and development trend at home and abroad foranalysis.One of the main parts of illustrates in detail the structure, function requirements;Theeconomy and technical feasibility of the process are analyzed;The stress analysis was carriedout on the mold;Analyzed the process of main components.Throughout the trimming of thepunching die design process, in strict accordance with the requirements of parts isconsidering parts production requirements and to shorten the processing cycle, improvemachining precision and quality of parts, so as to realize industry profit maximization.Key words: Trimming punching die;Die design;Virtual assembly;Interference analysis2015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）目录第一章概论.11.1 冲压模具的发展与现状.11.1.1 冲压模具工业发展概况.11.1.2 冲压模具工业未来前景.11.2 CAD 在模具设计中的应用.21.3 Pro/e 在模具设计中的应用.3第二章 工艺分析和模具结构形式设计. 52.1 工艺分析.52.1.1 零件的形状和尺寸精度要求.52.2 模具结构形式设计.62.2.1 零件加工分析.62.2.2 模具结构形式设计.6第三章 工艺计算.83.1 冲压力的计算.83.1.1 冲裁力的计算.83.1.2 卸料力、推件力的计算.83.1.3 降低冲裁力的方法.93.2 计算压力中心.93.2.1 确定压力中心的目的.93.2.2 压力中心的计算方法.10第四章 冲压设备选择.104.1 冲压设备类型的选择.114.1.1 常用机械压力机的选择.124.2 冲压设备规格的选择.134.2.1 曲柄压力机技术参数.134.2.2 曲柄压力机规格的确定.132015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）4.2.3 选择曲柄压力机型号.14第五章 模具结构设计.145.1 结构设计可行性分析.165.2 模具闭合高度分析.175.2.1 闭合高度概述.175.2.2 估算模具闭合高度.17第六章 模具主要零部件设计.186.1 凸模、凸凹模和凹模镶块设计.196.1.1 计算冲裁间隙.196.1.2 凸模、凹模、凸凹摸刃口尺寸计算.206.1.3 凸模结构设计.216.1.4 凹模结构设计.236.1.5 凸、凹模最终确定结构.256.2 弹簧的选择.266.2.1 弹簧选择原则.266.2.2 压料弹簧的选择.276.3 螺钉的选择.286.4 导向零件的选择.286.5 支撑零件选择.296.5.1 模架.296.5.2 上、下模座选择.306.6 废料切刀.306.7 压料板.31第七章 模具工程图纸及三维建模.327.1 绘制二维工程图.337.1.1 模具要求.337.1.2 技术要求.337.1.3 图纸绘制.347.2 三维实体建模.347.2.1 三维实体建模的意义.347.2.27.2.32015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）三维建模中应注意的问题.35总装配及干涉分析.35.第八章结论36致谢.37.参考文献382015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）第一章概论1.1 冲压模具的发展与现状1.1.1冲压模具工业发展概况在国内，随着经济的飞速且稳定的发展，各行各业对模具的需求越来越大，要求也越来越高。近几年，我国模具工业一直以 10%以上的的增长率快速发展。其中，冲压模行业总体水平明显提高，许多厂商冲压模具技术已经可以与欧美国家相媲美。我国目前还是制造业大国，冲压模具的市场需求很大，因此，冲压模在我国存在着巨大的发展潜力。近年来，我国冲压模具水平已有很大进步，已经能生产单套重量达快六十吨的模具，已经能在在轿车生产中起到越来越重要的作用。国内冲压模行业正在逐步追赶世界先进水平，并且在不断地取长补短，以缩小技术上的差距，许多国产精密冲压模在主要性能上已经赶上进口产品的水平。但是，我国生产的冲压模在技术大多是质量偏低的，因此大多技术含量较高的中高档冲压模还依赖进口，这些冲压模的发展已经落后于冲压件的生产。我国冲压模具在生产数量，制造质量、技术和性能上都已有了很大发展，但是与国民经济的需求和世界的高水平相比，仍有很大差距，今后我国仍然需要在高端冲压模具上加大投入力度。1.1.2冲压模具工业未来前景未来冲压模具制造技术发展趋势应该是适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。要达到这一要求未来冲压模具制造技术发展有以下几个趋势：（1）进一步推广 CAD/CAM/CAE 技术。模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，模具 CADCAECAMPDM 正向集成化、三维化、12015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）智能化、网络化和信息化方向发展。（2）高速铣削加工。国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。（3）模具扫描及数字化系统。高速扫描机和模具扫描系统大大缩短了模具的研制制造周期，能实现模具快速化设计，从而缩短设计制造周期，增加企业收益。（4）电火花铣削加工。电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，它可以替代传统铣削加工，由于其加工简便，加工速度快，在未来的加工领域将会发挥越来越重要的作用。（5）提高模具标准化程度。我国模具标准化程度正在不断提高，其中提高的主要方式就是不断提高自身研究能力，在满足设计要的前提下，尽量多使用标准件。（6）优质材料及先进表面处理技术。采用性能更好的材料进行加工，不但能提升工件性能，在热处理后将得到更加适合企业的产品（7）模具研磨抛光将自动化、智能化。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，模具自动化智能化的加工，能够提高模具表面质量是重要的发展趋势。（8）模具自动加工系统的发展。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机床、刀具数控库，配合完善的系统监控，模具制造将趋于更加先进化，智能化发展1.2CAD 在模具设计中的应用模具行业是国家工业发展的重要基础行业，各种先进技术应首先应用于模具行业，CAD/CAE 技术作为一项重要的技术手段，正越来越广泛地在模具行业得以应用。传统的模具设计是经过概念设计分析样品生产分析设计分析生产这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。随着计算机软件的发展，CAD/CAE技术得到了飞速的发展。这种技术使得模具在企业进行生产之前就已经通过了计算机应用软件进行了精确的结构设计、结构分析以及成形仿真过程从而可以预判性的发现模具中的错误。在该越野车后围密封梁修边冲孔中，模具结构设计应用相应的 CAD 软件，先设计草图，然后做出相应的实物，接着进行零件装配和总体装配，仿真模具开模过程，检查干22015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）涉情况，并进行真实渲染。整个过程也可以从上到下进行修改，每个过程的参数都可以改变，并可以设定参数间的关联性。随着科技的不断进步，模具制造业正向数字化、多功能化、全面化的方向发展，产品的生产周期越来越短，新产品的上市速度越来越快因此在模具设计的过程中，利用先进的 CAD/CAE 技术进行模具设计，方便简洁，而且最为重要的是保证了成型后制品的准确性，减少了试模的次数，缩短了模具的设计及生产的周期。1.3Pro/e 在模具设计中的应用计算机辅助设计软件 Pro/E是一个参数化的实体造型软件,不但能生成真实的几何形体,还可进行精确的模型分析,运动分析,干涉检查等。Pro/ E的参数化特征造型技术大大减轻了设计人员的绘图工作量,提高了产品设计的效率和质量,利用 Pro/E 相应的开发工具及技术开发冲压模具计算机辅助设计(CAD)系统,可实现零件设计、装配设计、加工设计等同时进行,从而达到缩短模具的生产制造周期,提高产品质量的目的。模具 CAD/CAE/CAM 系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在 CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使 CAM、CAE 阶段完全吸收 CAD 阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。Pro/ENGINEER 软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。Pro/ENGINEER 软件为模具制造过程引进并行工程技术提供了可靠保证。并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。在实际生产过程中，应用 Pro/ENGINEER 软件，将原来模具结构设计模具型腔、型芯二维设计工艺准备模具型腔、型芯设计三维造型数控加工指令编程数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高32015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达 40%以上。要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。Pro/ENGINEER 软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。42015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）第 二章工艺分析和模具结构形式设计本章主要是通过对零件进行工艺结构分析，根据零件的几何形状、尺寸、精度、材料、表面粗糙度、冲压特点等进行该零件加工的模具方案制定，并通过方案之间的比较，选择出加工该零件的最佳方案。2.1工艺分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。良好的冲压工艺性应该保证材料利用率高、生产率高、模具制造简单且寿命长、工序数目少、产品质量稳定等。而冲压件的几何形状、尺寸、精度要求、材料性能等是影响冲压工艺性的主要因素。2.1.1零件的形状和尺寸精度要求2.1.1.1工件外形修边冲孔工序前后的工件外形如下图 2-1 和图 2-2：图 2.1修边冲孔前工件图图 2.2修边冲孔后工件图52015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）工件厚度为 1mm，材料为 DC04，其s s = 130 210Mpa ,s b 270Mpa工件的形状较简单、规则；内外形转角处的圆角较大，满足冲压件对圆角的要求；六个孔的孔间距较大，距零件边缘距离较大，孔的尺寸也较大，即都满足冲压件工艺要求。2.1.1.2尺寸精度修边精度0.5mm，孔位精度0.2mm。冲裁件的经济公差等级不高于 IT11 级，一般要求落料件公差等级最好低于 IT10 级，冲孔件最好低于 IT9 级。2.2模具结构形式设计2.2.1零件加工分析根据东风越野车公司生产加工实际情况，整个冲压加工过程分为：拉延、修边冲孔、冲孔剖切、冲孔侧冲孔剖切。本课题主要研究的是修边冲孔这道工序，这道工序有修边和冲孔这两道工序，可以采用级进模或复合模。根据越野车公司实际生产情况，考虑生产需要，最终决定采用复合模。2.2.2模具结构形式设计2.2.2.1主要模具零件模具零件工艺零件工作零件：凸模、凸凹模、凹模的镶拼块卸料与压料零部件：废料刀、废料滑板、压料芯支持及夹持零件：上下模座、行程限制器辅助结构零件导向零件：导柱、导套，导板紧固及其他零件：螺钉、销、弹簧62015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）废料由废料刀切碎后，从废料滑板流出，根据现场配置废料滑板。2.2.2.2工件定位和夹紧分析工件需要被限制 6 个自由度。由于本道工序之前已经加工出相应型面，因此，可以采用型面定位，通过已加工型面与凹凸模型面贴合自行找正定位，再利用压料零件将工件完全定位。定位之后要进行夹紧才能使冲压过程正常进行。冲压设备给予夹紧力，夹紧力由上模座通过弹簧传给夹紧装置即压料芯，压料芯进而夹紧零件。2.2.2.3工件的加工分析在压料芯夹紧工件后，由固定在上模座上的的工作零件（凹模或凸模）通过上模座传来的力向下运动与下模座上的工作零件合作切掉工件的废料。切下的废料由废料刀切碎后，从废料滑板流出。2.2.2.4模具结构导柱导套导向，复合模倒装结构，采用弹簧压料装置，修边凹模镶块。72015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）第三章工艺计算3.1冲压力的计算3.1.1 冲裁力的计算F = LttFF =1.3 F Lts冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抗力，计算冲裁力是为了合理选择压力机和设计模具。冲裁力理论计算如下式：00L-冲裁件的周长（mm）；t-材料厚度（mm）；t -材料抗剪强度（MPa）。工件为 1mm 厚的 DC04 深冲用钢板，t 取 210Mpa，抗拉强度s b 270Mpa ，t=1mm,而 L=6106mm。由于实际加工时凸、凹模刃口有磨损，模具也有间隙的变化，材料力学性能也有变化且材料厚度有偏差偏差，所以在实际计算冲裁力还要增加 30%，故选择冲床的最小冲裁力（N）：0 b由以上分析得冲床的最小冲裁力F =1.3 F0 Lts b =6106 1 270N=1648620N1648KN3.1.2卸料力、推件力的计算冲裁时，工件或废料从凸模上卸下来的力叫卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推件力。通常多以经验公式计算.由于设计本修边冲孔模具采用废料刀使废料自动流向滑料槽和来自凸模冲出的废82015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）料落在废料滑槽里，所以卸料力 FQ、顶件力 FQ2 为零。3.1.3降低冲裁力的方法3.1.3.1加热冲裁加热时，材料的抵抗剪切能力下降，这种方法可以有效的降低冲裁力。但是，材料加热后会产生氧化皮，生产条件差，该法只是用于厚板或表面质量及尺寸精度不高的工件。对于本课题使用的 DC04 深冲钢板不适用。3.1.3.2阶梯冲裁多个凸模冲裁时，可以将凸模呈阶梯形布置，这样能避免多个凸模最大冲裁力同时出现，从而降低了最大冲裁力。阶梯凸模冲裁力的计算，应按相同高度的凸模最大冲裁力之和来确定。本课题的凸模布置可以考虑该方法。3.1.3.3斜刃冲裁用普遍平刃口模具冲裁的时候，其所有刃口平面同一时间接触板料，所以在冲裁大型或厚板工件的时候，冲裁力一般很大。如果将凸模或者凹模刃口平面做成与轴线倾斜一定的角度，冲裁的时候刃口就不会在同一时间切入，而是一步一步地冲切材料，这就如同减少了剪切的面积，因而能够有效降低冲裁力。同时还能降低冲裁时的振动和噪声。3.2计算压力中心3.2.1确定压力中心的目的冲裁模的压力中心是指冲裁力合力的作用点。冲裁的时候，模具的压力中心必须与冲床滑块的中心线重合。如果不重合，滑块就会承受偏心载荷，这样会导致模具歪斜，92015 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文）间隙不均，从而造成冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的使用寿命。因此在设计模具的时候，一定要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具的压力中心与冲床的滑块中心重合。3.2.2压力中心的计算方法1）简单几何图形的压力中心简单几何图形压力中心很容易计算得到，它的位置就在几何图形的几何中心，可以根据几何知识计算得到压力中心。2）复杂工件的压力中心复杂工件的压力中心计算麻烦一点，需要用用解析计算法，解析法的计算依据是合力对某个轴的力矩等于各分力对同一个轴的力矩的代数和，通过这个原理便可计算得压力中心坐标（ x0 , y0 ）。3）多凸模模具的压力中心要确定多凸模模具的压力中心，就要先将各凸模的压力中心确定后，再根据解