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1、毕业设计（论文）开题报告课题名称 基于 UG 的汽 车顶盖拉延模参数化设计系 部 材料工程系专 业 材料成型及控制工程（模具设计与制造）班 级 T733-3姓 名 杨海艳学 号 20070330311指导教师签名（校内）指导教师签名（校外）年 月 日湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告- 2 -1 课题背景意义汽车工业是国民经济的支柱产业，汽车的更新换代主要取决于车身的开发周期。而车身开发的关键在于汽车覆盖件模具的设计与制造。据统计，一辆客车或轿车上约有80的零部件需要利用模具加工制造。一般汽车车身由数百个冲压件组成，冲压模高达1000套以上，模具的开发成本大约在2亿美元左右。同时，在车型设计
2、一模具设计与制造一模具调试一产品投产的整个周期中，模具设计和制造约占23的时间，成为制约新车型快速上市的关键因素。本田汽车公司由于模具开发时间滞后了3天而损失了800万美元，丰田公司滞后18天损失高达5000万美元1。由此可见覆盖件冲压模具快速高效开发的重要性。而同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。形状较复杂的覆盖件要经过多道工序的冲压才能完成，但是覆盖件的质量好坏很大程度上受拉延模质量的控制，拉延模是冲出高品质外观件的关键，因此，大型覆盖件拉延模的设计和制造调试是汽车制造厂家和模具制造厂家必
3、须攻克的一道难题。 。计算机辅助设计与制造(CADCAM)发展成为一个强大新兴行业，引起了制造业一场新的技术革命。应用模具CADCAM系统能够克服传统的模具设计与制造方法中所存在的问题，显示其优越的性能和广阔的前景：1 缩短制造周期。目前国外按现有技术采用CADCAM系统制造一套覆盖件模具的周期一般己缩短到6-8个月，随着模具计算机集成制造系统(CIMS)I构进一步发展，制造周期还将缩短。 。采用CADCAM系统，把设计与制造浑为一体，改变了传统的图纸、实物模型传递方式，对缩短制造周期起到了重要作用。采用数字控制加工模具的基准面、导板面、基准孔、复杂型面等工序，可以实现一次装夹在数控机床上完成
4、加工，大大地缩短了冗长的工艺路线；采用CADCAM技术制造成套模具，预先可以比较准确地进行工艺分析与工程计算，能够实现几副模具同时投料生产，避免了成套模具在投入中相互牵连约束，极大限度地进行平行交叉作业，缩短制造周期。2 确保模具设计制造质量。CADCAM系统配有很强的计算分析功能，实用的冲压工艺分析功能，专用的标准件与标准结构图形库，数控自动编程功能以及供设计制造与管理使用的数据库系统。在整个模具设计制造过程中能全面提供各类信息，对全过程进行监督管理与质量控制，因而能保证模具制造质量。值得提出的是，模具的曲面采用数学模型描述，通过数控加工，其表面的光滑流线性好，对称性佳，轮廓清晰挺直，这些都
5、是传统手工制图 1 汽车顶盖湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告- 3 -造方法无法比拟的。3. 提高技术人员的创造性和减轻工人的劳动强度。人具有智能与富有创造力，但在执行运算与自动化方面表现缓慢。在CADCAM系统中，通过人机交互方式，利用计算机高速运算、海量存储与高速绘图功能，人的经验智慧和创造力得到了最完善的发挥。模具技术人员摆脱了那些繁琐的、重复无趣的工作，如进行设计修改时，只需在某一视图上作一次修改，其余视图将自动准确地随之修正。同时还能将修改部分信息及时送到有关工作环节中。模具制造工人也因采用CAM技术而大大地减轻劳动强度，主要表现在模具型面修锉、研配试验验证等工序中减少劳动量。本
6、次课题的CAD/CAM系统参考的是UG系统， 基于UG的汽车顶盖拉延模参数化设计这一课题来源于无锡某模具公司，旨在通过深入探讨UG软件中自顶向下的设计思路，利用其中的汽车覆盖件模具专用模块进行汽车顶盖拉延模的参数化三维结构设计，并生成LOM表及工程图。 （零件如图1所示）本次毕业设计目的是通过系统的专业知识和软件功能，解决应用参数化三维精益设计在实际工程技术问题的综合应用。2 汽车覆盖件模具发展现状2.1 国外汽车覆盖件模具现状从 80 年代初开始，美国、日本的一些大型的汽车制造企业开始着手建立自己的覆盖件模具 CADCAM 软件。美国通用汽车公司依托 UGII 平台开发了 Sheet Met
7、alDesign、Punch Press 等钣金和冲压设计模块。福特汽车公司在其车身设计的PDGS 系统中开发了 Stamping Engineering CADCAM 模块进行覆盖件产品的工艺设计。日本丰田汽车公司于 90 年代初推出的汽车覆盖件模具 CADCAM 系统一-Dieface CAD软件，它以人机交互的方式完成了工艺补充面、压料面、拉延台阶、拉延筋等覆盖件特有要素的造型，同时以几何分析为手段，从凸模接触区扩展行为、截面线形状变化，平均截面线长度变化率、局部伸长率等不同方面，对覆盖件的成形性进行评估，由此建立了“虚拟试模系统” 。日本三菱汽车公司从 80 年代初期开始应用模具 CA
8、D 技术，该公司的模具 CAD 系统实现了 CAM 系统的集成，其功能包括冲压方向的选择、摸具型面设计、模具结构设计和模具图的绘制等。2.1 国内汽车覆盖件模具现状与国外发达国家汽车行业相比，国内大多数汽车行业的模具设计制造在计算机CADCAM 技术上的应用还很不成熟，没有形成设计制造一体化的有机联系。虽然国内现在也有许多厂商采用 CAD/CAM 系统进行生产，但是很多厂商为了为了缩短设计时间，而把设计的一些细节留给后续工程，留给生产的钳工进行灵活处理。厂商认为只要增加质检次数就可以保证产品质量。其实不然，这样会增加产品的等待时间和增加了人湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告- 4 -力。加工
9、过程中的灵活处理会产生后续的不可控的连锁反应；国内许多企业也仅仅是在三维平台上进行手工造型，完成模具的设计过程。由于模具结构的差异，即使对同一类型的模具设计，也需要设计人员按照同一流程完成设计过程，极大降低了设计效率。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，模具生产周期要比国际先进水平长许多。在国外的模具制造企业中，广泛使用先进的高精度、高速度、专业化加工装备，如日本丰田汽车模具公司拥有构造面加工数控铣床 39台套、型面加工高速五轴五面铣床 15 台套、其它新型一体化专门加工设备 6 台套。加工工艺方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工等，精加工走刀移行密度仅有03
10、mm。同时，可以实现内凹圆角清根、外凸圆角加工到位等，因而可以控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小型面误差，实现面的精细加工。但是近几年，我国汽车车覆盖件模具产品的迅速提升，这不仅得益于计算机技术的提高，更得益于设备的精良化。高精度、高性能设备已成为先进技术的载体和产品质量的物质保证之一。国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备，硬件上与国际水平的差距正在快速缩小：上海的汽车模具企业，近年来通过大量购置先进的五轴高速加工机床、大型龙门加工中心和五轴联动数控高速铣床、数控车或复合加工机床、先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机等。一汽模具公司已经拥有 R 砌 baudi 五轴高速数控铣
11、床等大型高速加工设备；东风汽车模具公司拥有高速数控铣床、五轴数控铣床、龙门数控雕刻机床、激光切割机床等各种先进、大型机床 22 台套。浙江黄岩的模具制造企业，2005 年拥有数控设备 3809 台，数控化率达到了 63(1997 年数控化率仅为 1 3)；其中数控加工中心 917 台(1997 年只有 27 台)。黄岩地区近几年陆续引进的设备几乎都是先进的设备，主要来自欧美和日本的专业、先进的设备制造商。近两年内，国内汽车模具企业龙门数控机床拥有量翻了不止一番，新增的龙门数控机床中，加工中心和高速铣床占了很大比重。目前，资产过亿、拥有龙门加工中心 10 台以上的大型汽车模具企业已经达到 10
12、多家。3 拉延模的主要设计内容1）冲压方向的确定2）合理的工艺补充3）详细的三维参数化结构设计4）主要部件的零件图设计5）模具说明书4 拉延模总体设计方案汽车顶盖属汽车外板件，而且面积比较大，因此模具尺寸较大，刚度要求较高，湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告- 5 -该件生产分三道工序：拉延=修边=翻遍冲孔 。我主要负责的是第一道工序拉延模的设计。根据拉延模分为正装和倒装两种形式，模具结构设计方面大体分两种方案：正装拉延模（见图 2）和倒装拉延模（见图 3） 。1 一凸模固定板 2一压边圈 3 一防磨板 4 一凸模 5 一凹模 6 一隐式定位器 7 一毛坯导向装置 8 一送料用辊式滑槽 9
13、一前定位装置 10 一提升器图 2 正装拉延模正装拉延模的凸模和压料圈分别装在双动压力机的内滑块和外滑块上；采用双动压力机进行板料拉深时，不仅可以获得较大的、不随凸模行程而变化的压料力，而且可以通过调节外滑块四个角的压力，来满足各部位需要不同压料力的要求。但是该方案对设备要求较高，厂方必须具备符合相应条件的双动压力机。湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告- 6 -1一凹模2一卸料板3一导板4一压边圈5一凸模6一下模板图 3 倒装拉延模倒装拉延模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接安装在下工作台上，压料圈使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力。只要顶出缸压力能够满足
14、压料需求，即可以采用该方案。通过对比分析，对于汽车顶盖拉延深度约为 80cm 左右，拉延深度适宜，不需采用适宜深拉延的双动拉延模；且考虑到设备问题及简化模具设计与制造等综合因素，选用倒装拉延模。5 课题重点与难点由于拉延件对后续工序都有至关重要的影响，本课题中需重点设计出合理的模具结构及良好的工艺补充，以获得具有高品质的拉延件。因此，在设计中不仅要求冲压方向制定合理，压料面形状要保证拉延过程中材料不破裂顺利成型，更需要通过合适的工艺补充、工艺孔及工艺切面改善拉延条件，并兼顾后续工序的特殊要求；能够通过拉延筋或拉延槛改变进料阻力，调整进料速度使之均匀防止起皱，获得理想制件。6 工作计划毕业设计工
15、作计划表各阶段任务 日 期1、 熟悉课题、UG 软件培训并自学课题所需内容2、 收集资料，准备外文翻译及开题报告 1 月 8 日-2 月 25 日1、 完成开题报告及外文翻译2、 完成冲压工艺分析3、 完成模具结构设计中参数化总体规划、草图设计2 月 28 日-3 月 20 日1、中期总结报告2、 完成全部模具三维结构设计 4 月 11 日-4 月 15 日湖北汽车工业学院毕业（论文）开题报告- 7 -1、生成全部工程图2、完成设计说明书 4 月 30 日-5 月 20 日1、最后修改设计说明书及工程图 5 月 20 日-5 月 30 日准备答辩 5 月 30 日-6 月 10 日湖北汽车工业
16、学院毕业（论文）开题报告- 8 -参 考 文 献1 现代模具技术编委会汽车覆盖件模具设计与制造北京：国防工业出版社，19982 现代模具技术编委会 .汽车覆盖件模具设计与制造M.国防工业出版社,1998(1).3 王都坚持与时俱进抓好技术创新J模具工业，2002(8).4 马思臣现代模具工业发展述评J机械工程师，2006（3）.5 刘胜国.我国冲压模具技术的现状与发展J.黄石理工学院学报,2007(1).6 第十三届中国国际模展模具评定评述专家组. 第十三届中国国际模具技术和设备展览会模具水平评述.电加工与模具,2008(4). 7卢金火，王保林，董文华汽车覆盖件模具制造中的若干关键技术模具技术，1997(6)8崔令江. 汽车覆盖件冲压成型技术，北京. 机械工业出版社，1999. 9 李建军 模具设计基础与模具 CAD，机
