本科毕业设计论文--后围密封梁拉延模具设计.doc

全套设计（图纸）加扣扣 194535455湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 摘 要 论文主要介绍了东风越野车有限公司项目后围密封梁拉延模具设计。它侧重于拉延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 Unigraphics NX 和 Pro/ENGINEER Wildfir e 5.0 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；对模具部分结构参数作了理论计算；对整个模具的装配步骤作了介绍，对主要零部件的工艺路线做了分析。在整个拉延成形模的设计过程中，严格按照零件的工艺要求，综合考虑了模具结构的可靠性与科学性，运用数字化手段缩短模具设计制造周期，提高了制件精度，从而获得了高质量的产品。 关键词：后围密封梁；拉延成形模具；CAD/UG；三维数字化设计；虚拟装配；模具设计 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 Abstract This paper mainly introduced the project of DFMC - the rear wall beams drawing die design. It focuses on Structural design and process Analysis of the drawing mould, drawing two-dimensional engineering drawings by using AutoCAD, u sing Unigraphics NX and Pro / ENGINEER Wildfire 5.0 software for three-dimensional digital virtual mold assembly and assembly interference analysis. Structural and functional requirements of the main mold part are explained in detail ; economic and technical feasibility of the process plan are analyzed and compared; made atheoretical calculation of the structure parameter of mould part; assembly steps for the mould is introduced, analyzed the main parts of the process . Throughout drawing die design, the technological requirement of the part are in strict accordance , considering thereliability and science of the mold structure, using digital means to shorten the period of mould design and manufacturing, improve the precision, and get a high quality products. Keywords: rear wall beam;drawing die;CAD/UG;3D design;virtual assembly;mould design 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 目录 摘 要 . 1 Abstract . 2 1 绪 论 . - 1 - 1.1 课题来源、目的、意义 . - 1 - 1.1.1 课题的来源 . - 1 - 1.1.2 本课题研究目的 . - 1 - 1.1.3 本课题研究的意义 . - 1 - 1.2 国内外模具现状与发展 . - 2 - 1.2.1 国内外模具行业现状 . - 2 - 1.2.2 我国模具工业的发展趋势 . - 3 - 1.3 模具工业未来前景 . - 4 - 2 工艺分析与模具结构方案设计 . - 5 - 2.1 工艺分析 . - 5 - 2.1.1 零件结构 . - 5 - 2.1.2 零件的工艺分析 . - 5 - 2.2 成形工艺方案的制定 . - 6 - 3 工艺计算 . - 7 - 3.1 拉延毛坯的展开计算 . - 7 - 3.2 拉延力、压料力的计算 . - 8 - 3.2.1 拉延力 . - 8 - 3.2.2 压边力 . - 9 - 3.2.3 压力机吨位的选择 . - 9 - 3.3 计算压力中心 . - 10 - 3.3.1 确定压力中心的目的 . - 10 - 3.3.2 压力中心的计算方法 . - 10 - 4 冲压设备选择 . - 11 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 4.1 冲压设备选择的原则 . - 11 - 4.2 冲压设备的选择 . - 11 - 4.2.1 冲压设备类型的选择 . - 11 - 4.2.2 冲压设备规格的确定原则 . - 12 - 4.3 选择冲压设备 . - 12 - 4.4 模具闭合高度校核 . - 13 - 4.4.1 闭合高度 . - 13 - 4.4.2 闭合高度的校核 . - 13 - 4.5 压力机功率的校核 . - 14 - 4.5.1 拉深功的计算 . - 14 - 4.5.2 电动机功率的校核 . - 14 - 5 模具结构设计 . - 16 - 5.1 模具总体结构设计 . - 16 - 5.1.1 方案分析 . - 16 - 5.1.2 方案可行性选择 . - 18 - 6 模具主要零部件设计 . - 19 - 6.1 模具主要零件 . - 19 - 6.2 凸、凹模设计 . - 20 - 6.2.1 计算凸模和凹模之间的闭合间隙 . - 20 - 6.2.2 凹模结构设计 . - 20 - 6.2.3 凸模结构设计 . - 21 - 6.3 下模座的结构设计 . - 22 - 6.4 压边圈的结构设计 . - 23 - 6.5 拉延筋的设计 . - 24 - 6.6 确定拉延方向 . - 24 - 6.6.1 拉深方向的选择 . - 25 - 6.7 拉深工序的工艺处理 . - 25 - 6.8 定位方式设计 . - 26 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 6.9 其它标准件的选择 . - 26 - 6.9.1 导柱、导套选择 . - 26 - 6.9.2 导板的选择 . - 27 - 6.9.3 到底标记的选择 . - 27 - 6.9.4 定位板的选择 . - 27 - 6.9.5 安全螺栓的选择 . - 27 - 6.9.6 限位器的选择 . - 28 - 6.9.7 垫块、平衡块的选择 . - 28 - 6.9.8 铸入式起重棒、铸入型螺栓的选择 . - 29 - 6.10 托杆设计 . - 29 - 7 模具二维图绘制 . - 31 - 7.1 模具工程图要求 . - 31 - 7.1.1 功能要求 . - 31 - 7.1.2 技术指标 . - 31 - 7.2 二维工程图 . - 32 - 7.2.1 凹模 . - 32 - 7.2.2 上模座 . - 33 - 7.2.3 下模座 . - 34 - 7.2.4 压边圈 . - 34 - 7.2.5 装配图 . - 35 - 8 模具三维数字化设计 . - 35 - 8.1 三维实体建模的意义 . - 35 - 8.2 三维实体建模使用的软件平台 . - 36 - 8.3 上模座建模过程 . - 37 - 8.4 三维建模中应注意的问题 . - 38 - 8.5 总装配 . - 38 - 8.6 干涉检查、分析 . - 40 - 结 论 . - 41 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 致谢 . - 42 - 参考文献 . - 43 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 1 绪 论 1.1 课题来源、目的、意义 1.1.1 课题的来源 本课题来源于东风越野车有限公司项目后围密封梁拉延模具设计。通过对拉延成形模具的深入研究，完成后续后围密封梁拉延成形模具的计算机辅助设计，从而通过软件实现模具的三维数字化设计与虚拟装配。 1.1.2 本课题研究目的 通过别的公司对后围密封梁拉延成形模具的设计生产，针对东风越野车有限公司的该项目，完成该模具的三维数字化设计与虚拟装配，从而对生产工作指导，进而可以提高生产效率和加工精度。 1.1.3 本课题研究的意义 通过东风越野车有限公司后围密封梁的拉延成形模具设计，发现在生产拉延模具设计过程中存在一些问题：加工成本高，模具使用寿命短，制件的精度比较低、加工效率低等。 基于上述这些原因，对东风越野车有限公司后围密封梁拉延成形模具的设计已势在必行。重新设计拉延模，不但能够缩短生产周期，而且可以根据公司产品的生产及发展需要，建立或完善生产加工工艺流程，从而不断提高模具设计水平。这需要对上述的问题进行认真仔细的研究，以期能够解放生产力，降低工人的劳动强度和劳动时间。这不仅保障了安全生产，也能极大的提高生产效率，获得比较高的经济效益。 - 1 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 1.2 国内外模具现状与发展 1.2.1 国内外模具行业现状有关资料显示，在我国，模具直到 1987 年才正式成为一个行业，与世界发达工业国家的模具业相比，我国模具业的起步要晚几十年，但近 20 年的努力发展取得了长足的进步，我国已形成哈尔滨、长春、北京天津、潍坊青岛、泊头、长三角、武汉十堰、成都重庆等汽车模具集群。目前全国共有模具生产企业（厂、点）约 3 万个，从业人员近 100 万人，2009 年模具销售额约 980 亿元。但我国的模具产业还存在许多不足。 （1）产品质量不高目前国内铸造模具总量中属大型、精密、复杂、长寿。模具的比例只有 30左右，国外在 50以上。并且模具的生产仍以手工为主，且质量不稳定、周期长，生产环境差，制约了我国模具的更高层次发展。传统的人工打磨等模具生产方式，让国内的模具生产处在较低的层面。没有能力承接一些大型、精密、复杂和长寿命高档模具的大宗订单。 （2）标准化水平不高。模具是专用成形工装，生产的标准化工作十分重要。这些内容主要包括模具技术标准的制订和执行、模具标准件的生产和应用以及有关标准的宣传、贯彻和推广等工作。模具标准化落后于生产，更落后于世界上许多工业发达的国家。贯彻模具标准，采用模具标准件，不但能很好的提高模具制造质量，而且能降低模具生产成本及缩短模具的生产周期。在模具生产周期显得越来越重要的今天，模具标准化的意义更为重大。 （3）缺乏相关人才目前中国正成为世界模具大国，但我国模具行业人才紧缺确成为一个追在眉睫的问题。模具行业是一个需长期积累经验的行业，一个模具师傅起码要有 2 到 3 年的实践经验，一个精通模具设计的工程师，也要有 5 到 8 年的经验积累。由于最初的学习非常枯燥因此许多初学者常半途而废。造成了该行业人才的匮乏。为了解决这些问题，应采取下措施：促进产品结构调整、加大设备投入、促进联合重组。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需要有以下几个方面的发展：全面- 2 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 推广 CAD/CAM/CAE 技术，高速铣削加工，模具扫描及数字化系统，电火花铣削加工，提高模具标准化程度，优质材料及先进表面处理技术，模具研磨抛光将自动化、智能化，模具自动加工系统的发展。其中全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具尤为重要。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，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。这样会降低生产成本，提高生产效率，缩短生产周期，从而为公司的发展提供更大的空间。 1.2.2 我国模具工业的发展趋势 模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。冲压技术发展方向满足产品开发在T（Time）、Q（Quality）、C（Cost）、S（Service）、E（Environment）的要求。 （1）冲压成形理论及冲压工艺：加强理论研究，开展 CAE 技术应用。开发和应用冲压新工艺。 （2）模具先进制造工艺及设备：数控化、高速化、复合化加工技术、先进特种加工技术、精密磨削、微细加工技术、先进工艺装备技术、数控测量； （3）模具新材料及热、表处理：提高使用性能，改善加工性能，提高寿命。 （4）模具 CAD/CAM 技术：二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。 （5）快速经济制模技术：加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批量试制。 （6）先进生产管理模式：并行工程思想、标准化、专业化生产。 - 3 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 1.3 模具工业未来前景 以数字化为核心的制造业信息化技术已成为制造业发展的重要基础和支撑。现代产品的研制生产过程包括概念设计、功能仿真、结构设计等设计过程，还包括工艺设计、加工制造、质量保证、使用维护、维修乃至报废的产品全生命周期的各个环节。 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）全面推广 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 CAD/CAE/CAM/PDM 正向集成化、三维化、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提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。 （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，这是一种替代。传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工，是电火花成形加工领域的重大发展。 （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，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 （6）优质材料及先进表面处理技术。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具表面处理应发展工艺先进的气相沉积等离子喷涂等技术。 （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，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以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；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统。 - 4 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 2 工艺分析与模具结构方案设计 2.1 工艺分析 2.1.1 零件结构 后围密封梁拉延成形后工序零件如图 2.1.1，料厚 1mm。 图 2.1.1 零件图 2.1.2 零件的工艺分析 根据公司生产加工的实际情况，分为四道工序：1.拉延成形、 2.修边冲孔、 3.冲孔剖切、4.冲孔侧冲孔剖切。本课题研究的是模具的拉延成形工序。加工这道工序的模具是拉延成形模，它在结构上的主要特征有凸模、凹模、压边圈，除此之外还必须有导向装置、卸料装置、定位器、平衡块、垫块以及其它一些非结构特征。该模具的核心问题还是在结构特征的设计上，在保证模具能够生产出合格产品的前提下，还要从安全性和- 5 - 湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业（设 计） 论 文 提高生产效率等方面来考虑如何进行改进和优化。 2.2 成形工艺方案的制定 东风越野车有限公司汽车后围密封梁的生产纲领为 10 万件/年，是大批量生产，零件为薄壁件，形状较复杂，用冷冲压工艺完成比较合适。 制件材料 DC06，屈服强度 110-170MPa，抗拉强度 sb 270 MPa ；先下料后拉延。 加工本工序的模具为单工序模，模具结构相对简单，加工制造相对方便，制造周期短，工艺成本低。要求能够拉深出合格的外形，不能有