汽車覆蓋沖壓工藝與模具設計汽車專業(yè)畢業(yè)設計

安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術學院畢業(yè)設計實習內容 汽車覆蓋沖壓工藝與模具設計實習單位 安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術學院實訓中心專 業(yè) 數(shù)控技術班 級 201221233學生姓名 指導老師 2013年5月26日前 言模具是我國國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是制造業(yè)的重要基礎工藝裝備，隨著社會的不斷進步、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種各樣的商品被不斷生產出來，其中大多數(shù)商品的生產都依賴于模具的多樣化。國民經(jīng)濟的五大支柱產業(yè)機械、電子、汽車、石化、建筑業(yè)的發(fā)展也要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。模具在制造業(yè)中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技術水平已成為衡量國家制造業(yè)水平和創(chuàng)新能力的重要標志。近年來隨著模具制造能力的不斷提高，使得模具有著高精度、長壽命、高生產率、型腔形狀和模具結構復雜的特點。如今模具的生產方式廣乏采用CAD/CAM/CAE技術，采用高速切削加工技術，快速成型技術和快速制模技術的一系列的先進技術。模具未來的加工也向著粗加工向高速加工發(fā)展，成型表面的加工向精密、自動化發(fā)展，光整加工向自動化發(fā)展，快速成型加工技術的發(fā)展，模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化發(fā)展，模具的標準化程度將不斷提高。但我國模具的發(fā)展存在著一些不足：發(fā)展不平衡，工藝裝備落后，組織協(xié)調能力差，供需矛盾短期難以緩解，大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱，創(chuàng)新能力明顯不足，以上的這些缺點嚴重阻礙了我國模具的發(fā)展，以上缺點成為我國當前模具工業(yè)首要解決的問題。隨著塑料制品在社會中的用途越來越廣，對塑料模具提出了更高的要求。三年學習的結束，使自己對模具的認識有了清晰的了解。這次設計的題目是剎車盤后殼塑件進行注塑設計，通過對塑件進行分析、對模具結構的設計和計算。通過pro/E進行造型分析，最后用Auto/CAD軟件對主要的零部件與裝配圖進行繪制，雖然對模具的結構有一些感性的認識和理性的認識，也進行過實踐和相應的課程設計，但這次設計是對三年學習的一個總結，由于缺乏真正的實踐經(jīng)驗，使這次畢業(yè)設計的過程中遇到了很多困難，但是通過老師的指導和詳細的查閱資料，以及和同學們的討論，解決了不少的問題。相信這次設計能夠符合設計的要求，完成設計的任務。安徽工業(yè)經(jīng)濟職業(yè)技術學院實訓中心建設有機電實訓中心、數(shù)控實訓中心、寶石加工實訓中心、會計統(tǒng)計實訓中心、制冷與冷藏技術實訓中心、電工電子實訓中心、機電技術實訓中心、旅游服務綜合實訓中心、地質勘查實訓中心等。設備價值總值達1億余元。其中電工電子實訓中心，旅游實訓中心和信息技術中心是中央財政支持的實訓基地。 實驗實訓中心設有國家職業(yè)技能鑒定所，是國家地礦局行業(yè)特有工種職業(yè)技能培訓基地和鑒定場所。目前能夠鑒定的多種工種，對工種具有初級、中級、高級鑒定資格，基本涵蓋了學院的主要專業(yè)。由于自身知識的不夠完善，在設計的過程中存在著一些不足和不完善的地方，懇請老師指正。設計編者楊少波2013/5/26目 錄l 緒論一、 設計性質（4)二、 設計任務(4)三、 冷沖壓術語(4)四、 冷沖壓特點(4)五、 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀(4) 一 ：汽車覆蓋件沖壓工藝與模具1.1概述(5)1.2汽車覆蓋件的結構特征與形成特征(6)1.3覆蓋件的沖壓成形工藝(7)1.4覆蓋件成形模具的典型結構和主要零件的設計(14) 附錄 設計總結 體會建議(20)一、 設計性質本設計與制造類專業(yè)的主干專業(yè)課，是一門理論和實踐經(jīng)驗緊密接合的設計方案。二、 設計任務掌握冷沖壓工藝與模具設計方法、步驟，具備進行中等復雜沖壓零件的沖壓工藝編制、沖模設計的能力。三、 冷沖壓，沖模術語冷沖壓：在常溫下利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離、成形或者接合，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。板料沖壓 ：坯料為板料的冷沖壓。沖模：加壓將金屬或非金屬板料或型材分離、成形或接合而得。單工序模；復合模；級進模 ；自動模 ；精沖模 ；模架；工作零件 ；凸模 ；凹模 ；凸凹模鑲件 ；拼塊 ；定位零件；定位銷；定位板；擋料銷；導正銷；導料板；定距側刃；側刃擋塊；止退鍵；始用擋料銷；打桿；廢料切斷刀；彈頂器；導向零件；導柱；導套；上模座；下模座；墊板；模柄；浮動模柄；斜楔；滑塊；沖模壽命；送料方向等。 (更多內容參見：沖模術語 GB/T 8845-2006)四、 冷沖壓特點少、無切屑的、高效的加工方法。零件在形狀和尺寸精度方面互換性較好。零件機械強度有所提高。易于實現(xiàn)機械化和自動化 。冷沖壓模具企業(yè)：小而精、小而專、小而特。五、 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀(1)目前模具生產集聚地主要有深圳、寧波、臺州、蘇錫常地區(qū)、青 島和膠東地區(qū)、珠江下游地區(qū)、成渝地區(qū)、京津冀(泊頭、黃驊)地區(qū)、合肥和蕪湖地區(qū)以及大連、十堰等 。(2)較好推廣：CAE、CAPP、PLM(產品生命周期管理)、ERP(企業(yè)資源管理) 。(3)高速加工、并行工程、逆向工程、虛擬制造、無圖生產和標準化生產已在一些重點骨干企業(yè)實施。(4)存在的主要問題： a. 研發(fā)及自主創(chuàng)新能力薄弱；b. 數(shù)字化信息化水平還較低； c. 標準和標準件生產供應滯后于模具生產的發(fā)展。 1.1概述 沖壓在汽車制造中的作用表1-1列舉了轎車車身沖壓件與所用成形壓力機的規(guī)格。C級以下零件的沖壓加工有連續(xù)自動化和多工序連續(xù)化的傾向。轎車車身沖壓件與所形成的壓力機規(guī)格1-1 1.1-2汽車模具模具實圖懸架零件的沖壓過程模型、樣板的典型示例半自動沖壓生產線1.2汽車覆蓋件的結構特征與形成特征 1.2-1覆蓋件的結構特征覆蓋件的基本形狀(1)覆蓋件表面不允許有波紋、皺紋、凹痕、邊緣拉痕、擦傷以及其他破壞表面完美的缺陷。(2)覆蓋件之間的裝配多用點焊，也有用螺紋連接的。(3)拉深后的覆蓋件應有足夠的剛性。(4)覆蓋件的工藝關鍵在于拉深的可能性和可靠性，即拉深工藝性。而拉深工藝性的好壞主要取決于覆蓋件的形狀。 1.2-2覆蓋件的形成特點概括來講，覆蓋件的成形具有以下特點:(1)在零件的沖壓生產過程中，成形工序多，其中拉深為關鍵工序。(2)覆蓋件在拉深時常采用一次拉深，且拉深是復合成形。(3)拉深時變形不均勻，需要增加工藝補充材料或設置拉深筋。(4)拉深時需要大而穩(wěn)定的壓邊力，因此常采用雙動壓力機。(5)為了滿足覆蓋件的使用技術要求，常常需要采用高強度、高質量、抗腐蝕的鋼板。(6)設計模具時以覆蓋件圖樣和主模型為依據(jù)。 1.2-3覆蓋件的形成分類以零件上易破裂或起皺部位材料的主要變形方式為依據(jù)，并根據(jù)成形零件的外形特征、變形量大小、變形特點以及對材料性能的不同要求，將汽車覆蓋件沖壓成形分為五類：深拉深成形類、脹形拉深成形類、淺拉深成形類、彎曲成形類和翻邊成形類。 1.2-4覆蓋件的主要成形障礙及其防止措施 起皺及防御覆蓋件的拉深過程 開裂及預防為了防止開裂，應從覆蓋件的結構、成形工藝以及模具設計等方面采取相應的措施：(1)在覆蓋件的結構上可采取的措施(2)在拉深工藝方面，可采取的主要措施(3)在模具設計上可采取的措施工藝孔和工藝切口1.3覆蓋件的沖壓成形工藝1.3-1確定沖壓方向 拉深方向選擇(1)保證能將拉深件的所有空間形狀(包括棱線、肋條和鼓包等)一次拉深出來，不應有凸模接觸不到的死角或死區(qū)。拉深方向確定示例(2)有利于降低拉深深度。拉深深度太深，會增加拉深成形的難度，容易產生破裂、起皺等質量問題;拉深深度太淺，則會使材料在成形過程中得不到較大的塑性變形，覆蓋件剛度得不到加強。(3)盡量使拉深深度差最小，以減小材料流動和變形分布的不均勻性，如圖所示。降低拉深深度(4)保證凸模開始拉深時與拉深毛坯有良好的接觸狀態(tài)。開始拉深時凸模與拉深毛坯的接觸面積要大，接觸面應盡量靠近沖模中心，如圖所示。凸模開始拉深時與拉深毛坯的接觸狀態(tài)示意圖1.3-2拉深工序的工藝處理 工藝補充部分的設計為了實現(xiàn)覆蓋件的拉深，需要將覆蓋件的孔、開口、壓料面等結構根據(jù)拉深工序的要求進行工藝處理，這樣的處理稱為工藝補充。工藝補充設計的原則是:(1)內孔封閉補充原則(為防止開裂采用與沖孔或工藝切口除外)。(2)簡化拉深件結構原則，如圖所示。(3)對后工序有利原則(如對修邊、翻邊定位可靠，模具結構簡單)。簡化拉深件結構 壓料面的設計壓料面的類型 壓料面的設計壓料面與沖壓方向的關系(1)降低拉深深度降低拉伸深度(2)凸模對毛坯一定要有拉深作用凸模對毛坯產生拉深作用的條件 工藝孔和工藝切口如圖所示左、右門外板壓料面形狀就是考慮降低拉深深度這一要求，而使壓料面形狀沿覆蓋件外形成凹形彎曲并使拉深深度均勻的。左、右門外板拉深件 覆蓋件拉深工序工件圖拉深工序工件圖的要求：按照拉深件的沖壓位置繪制，而不是像產品圖那樣按照零件在車身上的裝配位置來繪制;拉深工序工件圖上不僅要標注拉深件的輪廓尺寸、不同位置的深度等，而且要標注拉深件在汽車坐標系中的定位尺寸、拉深方向與坐標系的關系、后續(xù)工序示意線及尺寸等。有時還應標注后續(xù)工序的沖壓方向，但不標注拉深件外輪廓尺寸;當拉深件的法蘭面為復雜曲面形狀時，還可以在法蘭面上標注上凸、凹模和壓料圈型面按工藝模型仿制、配研的技術要求。 拉深、修邊和翻邊工序間的關系拉深件在修邊工序中的定位有二種：用拉深件的側壁形狀定位；用拉深筋形狀定位；用拉深時沖壓的工藝孔定位。修邊件在翻邊工序中的定位，一般用工序件的外形、側壁或覆蓋件本身的孔定位。1.3-3覆蓋件的修邊工藝 確定修邊方向選擇修邊方向要注意以下特點：(1) 定位要方便可靠(2)要有良好的刃口強度按拉深件形狀定位 確定修邊形式(1)垂直修邊垂直修邊時刃口沿上下垂直方向運動。適用于當修邊線上任意點切線與水平面的夾角<30 (最大可達到45)的場合。修邊形式(2)水平修邊水平修邊時刃口沿水平方向運動。適用于當側壁與水平面夾角90時。(3)傾斜修邊傾斜修邊時刃口沿傾斜方向運動。適用于當側壁與水平面不垂直，但夾角大于30時。 板料沖裁條件要合理板料沖裁時刀口運動方向最好與修邊表面垂直，若刃口運動方向與修邊表面必須呈一定角度時，則應避免近乎平行，因為近乎平行時，材料不是被切斷而是被撕開的，不僅影響修邊質量，而且造成刃口切割的實際厚度大大增加，致使刀口不可能切割或局部受力大而過早損壞。 確定定位方式(1)一般采用按拉深件形狀定位的方式，有按拉深件側壁形狀定位和按拉深檻形狀定位兩種方式。前者適于空間曲面變化較大的覆蓋件，后者適于空間曲面變化較小的淺拉深件。(2)當無法采用上述方式定位時，可采用工藝孔定位方式，如圖所示。工藝孔定位 確定沖孔廢料的排除方式(1)下落捅除式大塊的沖孔廢料和中間的沖孔廢料只能在下底板上開廢料槽，再加蓋板用手捅除廢料，稱這種方式為下落捅除式。(2)外流儲存式靠近邊上的小塊的沖孔廢料通過斜槽往外流出的方式稱為外流儲存式。如圖所示。外流儲存式 確定修邊廢料的分塊和排除方式修邊時必須將拉深件的工藝補充部分全部切掉，因此廢料較多。對于較長和圈狀的廢料，為了安全和方便，還需要進行分塊。修邊廢料的分塊應根據(jù)廢料的排除方法而定，手工排除修邊廢料的分塊不宜太小，一般不超過4塊；機械排除廢料的分塊要小一些，但一般不多于8塊，便于廢料打包機打包即可。分塊的位置最好在廢料較窄的地方。1.3-4覆蓋件的翻邊工藝 確定翻邊方向確定覆蓋件的翻邊方向時必須注意以下幾點：(1)定位要方便可靠由于切邊后工序件的剛性比較差，變形也比較大，而翻邊工序又是有關尺寸和形狀的最后加工，囚此對定位的準確性要求相應地更高了。一般均采用形狀定位，而且工序件通常是趴著放的。(2)翻邊條件要合理合理的翻邊條件是：凹模刃口運動方向和翻邊凸緣、立邊方向必須一致。凹模刃口運動方向和翻邊輪廓表面(翻邊基面)垂直，或與各翻邊基面的夾角相等。對于平面翻邊，只要翻邊方向能滿足條件，就能滿足條件，其翻邊方向較易確定。對于類似成形孔的封閉式翻邊，其翻邊方向只能滿足條件，沒有其他選擇。對于曲面翻邊，要同時滿足以上兩個條件，理論上也是不可能的。欲確定較為合理的翻邊方向，應考慮下列兩個問題:翻邊線上任意點的切線應與翻邊方向盡量垂直。(使之趨近于滿足條件) 翻邊線兩端連線上的翻邊分力應平衡，這樣翻邊才能平穩(wěn)。(使之趨近于滿足條件)因此，曲面翻邊的翻邊方向，一般取翻邊線兩端點切線夾角平分線，而不取翻邊線兩端點連線的垂直方向。如圖所示。曲面翻邊 確定翻邊形式有以下三種翻邊形式(1)垂直翻邊垂直翻邊時凹模刃口沿上下垂直方向運動。(2)水平翻邊水平翻邊時凹模刃口沿水平方向運動。(3)傾斜翻邊傾斜翻邊時凹模刃口沿傾斜方向運動。翻遍形式 確定定位方式為了定位準確和可靠，可以同時采用幾種方法定位：形狀定位，定位方便可靠；孔定位定位準確；邊輪廓定位，結構簡單。定位元件一般有以下兩種：定位塊和擋料銷。1.3-5汽車零件沖壓工藝DL圖(綜合工序圖)1.4覆蓋件成形模具的典型結構和主要零件的設計1.4-1覆蓋件拉深模設計與實例分析 覆蓋件拉深模的典型結構單動拉深模 雙動拉深模 拉深模工作零件的設計(1)凸模設計凸模是覆蓋件拉深模的主要成形部分。其輪廓尺寸和深度即產品尺寸。工作部分鑄件壁厚應為70 90 mm。如圖所示，凸模上沿壓料面有一段4080 mm的直壁必須加工，該直壁向上用45斜面過渡縮小，其縮小值b為1540 mm，為不加工面。凸模外輪廓(2)凹模閉口式凹模通口式凹模采用閉口式凹模結構的微型汽車后圍拉深模帶有凹模芯的通口式凹模結構圖 凹模壓料面的確定 拉深模的導向機構(1)單動壓力機用拉深模的導向單動壓力機用拉深模的導向(2)雙動壓力機用拉深模的導向雙動壓力機用拉深模的導向 拉深筋和拉深檻的設計(1)拉深筋的作用拉深筋的作用是增大或調節(jié)拉深時坯料各部位的變形阻力，控制材料流人，提高拉深穩(wěn)定性，增加制件剛度，避免起皺和破裂現(xiàn)象發(fā)生。在汽車覆蓋件拉深時，拉深方向、工藝補充部分和壓料面形狀是能否獲得滿意拉深件的先決條件，而合理布置的拉深筋或拉深檻則是必要條件，是防止覆蓋件起皺和破裂最有效的方法。(2)拉深筋的布置拉深筋的布置非常重要，如果布置不合理，會加劇起皺和破裂現(xiàn)象。應注意以下幾點：必須在對材料流動狀況進行仔細分析后，再確定拉深筋的布置方案。直壁部位拉深進料阻力較小，可放12條拉深筋;圓角部位拉深進料阻力較大，可不放拉深筋。當兩處拉深深度相差較大時，其相鄰部位，在拉深深度淺的一邊可放一條拉深筋，深的一邊則不放。在圓弧等容易起皺的部位，應適當放拉深筋。一般將拉深筋設置在上面壓料圈的壓料面上，而將拉深筋槽設置在下面凹模的壓料面上，以便于拉深筋槽的打磨和研配(在壓力機上調整模具時，一般不打磨拉深筋)。常用拉深筋的結構拉伸筋的結構尺寸拉深檻1.4-2覆蓋件修邊模設計及其典型結構 覆蓋件修邊的特點拼塊的結構形式修邊方向示意廢棄切刀修邊模典型結構垂直修邊沖孔復合模垂直修邊沖孔復合模1.4-3覆蓋件的翻邊模設計及典型結構 覆蓋件翻邊摸的分類(1)垂直翻邊模垂直翻邊模的翻邊凹模刃口沿上下方向垂直運動。(2)斜楔翻邊模斜楔翻邊模的翻邊凹模刀口沿水平或傾斜方向運動。直方向的運動轉變?yōu)榘寄Ｈ锌谘胤叿较虻倪\動。(3)垂直斜楔翻邊模垂直斜楔翻邊模的凹模刀口既有上下垂直方向的運動需要斜楔機構將壓力機滑塊的垂，又有水平或傾斜方向的運動。 覆蓋件翻邊模結構設計的要點(1)翻邊凹模鑲塊交接部位的設計 對輪廓外形翻邊時交接部位的處理方法 對窗口封閉內形翻邊時交接部位的處理方法(2)輪廓外形翻邊凸模擴張結構的設計工件翻邊后，尤其是水平或傾斜翻邊后，由于翻邊凸緣的妨礙，工件可能會取不出來。 覆蓋件翻邊模典型結構雙邊想內水平翻邊模附錄：設計總結 體會建議通過設計，掌握了汽車覆蓋件沖壓工藝與模具設計。畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有接受任務以前覺得畢業(yè)設計只是對這一年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。這次畢業(yè)設計我以“汽車覆蓋件沖壓工藝與模具設計”，非常切合我所學專業(yè)工作的實際，是一次非常好的演練機會。盡管我對專業(yè)知識的掌握還不夠透徹，我仍然希望通過自己的努力完成設計并希望有所突破。下面就對我這次設計的過程做個簡單的小結：第一，課題分析。在接到畢業(yè)設計通知后，我認真翻閱了指導老師提供的資料，對課題進行了深刻的分析，并向老師請教了設計中的一些要點及難點。第二，總體設計。在對課題進行仔細分析以后，概括出了這次設計的大體框架，并將設計劃分成了若干模塊，階梯式完成任務。第三，資料整理。按自己的任務后，通過書籍、互聯(lián)網(wǎng)等途徑積極查閱資料，并與其他同學進行資源共享，以達到最大的資源利用率及工作效率。第四，課題實現(xiàn)。在資料準備充分后，我開始著手論文的撰寫，在指導老師的帶領下，我孜孜不倦、認認真真。設計過程中，大家也遇到不少問題，通過一起討論、請教老師、以及翻閱資料等方式將問題一一解決。第五，論文整理。并整理成冊。我這次的設計大體過程就是這樣。在此，要感謝我的指導教師宋志飛老師對我的細心指導，給予了我很大的幫助。通過這次的畢業(yè)設計，我對汽車覆蓋件沖壓工藝與模具設計過程有了一定的了解，大家充分的將所學理論知識運用到了實踐當中。我通過查閱資料、跟其他同學探討、以及請教老師等方式學到了不少東西，雖然經(jīng)歷了一些困難，但同樣收獲巨大。這次設計不僅提升了自己的業(yè)務能力，對我以后的工作有非常大的幫助。雖然這個方案做的還不夠專業(yè)，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，將使我終身受益。22