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1、 气缸盖罩组合冲压复合模具设计 摘 要冷冲压是一种常用的机械制造工艺，其材料利用率高，生产率高。当前柴油机气缸盖罩的材料均使用板件代替原先的铸铝件。为了提高其加工效率，降低生产成本，设计了一套精拉深模具和一套冲孔切边复合模，并对其进行板件冲压成形工艺分析与冲压模具结构设计，采用计算机仿真技术模拟其成形过程，并根据模拟计算结果，改变坯料尺寸及形状、压边力和凸凹模圆角半径等工艺参数。设计中，在设计过程中，首先分析了零件的外形特征及工艺性，安排了成形工艺，计算了相关参数及工作尺寸，选择了冲压设备，进行了模具的具体结构设计，再利用三维设计软件 Solidworks 完成了拉深、切边模具和零件的几何形状
2、造型，并运用dynaform仿真软件对冲压过程进行了模拟。通过分析得到的成形极限图，找出了模具设计中存在的问题，通过修改模具结构及工艺参数，使问题得以改善。关键词：气缸盖罩，冲压成形，拉深模具，冲孔模具 ,分析IAbstractStamping is a kind of common mechanical manufacturing process with high material utilization and high productivity.At present ,The panel substituted the original aluminum cast part.In or
3、der to reduce the cost of the diesel engine cylinder head cover.First ,In view of the structural characteristics of the part ,we put forward the forming process. Then we calculated the structural parameters and size, selected the stamping equipment and specified the structure of the mold. During the
4、 design process, Firstly ,In view of the structural characteristics of the part ,we put forward the forming process. Then we calculated the structural parameters and size, selected the stamping equipment and specified the structure of the mold. Lastly we use a three-dimensional design software calle
5、d Solidworks to complete the structure design of the mold and its parts ,and we also use Dynaform software to simulate the real stamping process. By checking and analyzing the FLD diagram, we found some defects in design. Lastly, by modifying the mold design ,those defects has been solved. Keywords：
6、cylinder head cover，deep drawing die, punching die，DynaformI 目录摘 要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1 课题的研究背景与意义11.2 课题主要设计内容21.3 课题主要设计任务21.4 课题主要设计步骤2第二章 冲压工艺与冲压设备52.1 冲压工艺52.2冲压材料82.2.1冲压材料的选取原则82.2.2材料中主要元素对冲压性能影响102.3模具材料102.4 冷冲压变形原理112.4.1 塑性变形、变形抗力的概念112.4.2 影响金属塑性和变形抗力的因素112.4.3 冲压成形的应力和应变122.4.4 塑性
7、变形时应力与应变的关系152.4.5 冷冲压成形中的硬化现象152.5 冲压设备172.5.1 常用的压力机类型172.5.2 冷挤压用压力机的要求172.5.3 选用冲压设备准则183.1 精拉深模具设计193.1.1 冲压工艺分析193.1.2 冲压工艺方案制定203.1.3 模具总体设计253.1.4 主要零部件设计263.2 切边冲孔复合模的设计333.2.1 冲压工艺分析333.2.2 工艺方案制定343.2.3 模具总体设计373.2.4 主要零部件设计38第四章 模具的三维实体造型434.1 三维造型基础434.2 Solidworks简介434.3 精拉深模具的三维造型444.
8、4 切边、冲孔复合模具的三维造型45第五章 数值模拟及设计参数优化465.1 Dyna-form465.1.1 Dyna-form简介465.1.2 模拟分析过程485.1.3 分析结果及问题解决505.2 SimulationeXpress515.2.1 SimulationeXpress简介515.2.2模拟分析过程52第六章 总 结54致 谢55参考文献56III第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题的研究背景与意义随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内
9、尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。我国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科
10、的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。随着技术的发展，冷冲压模具的相关技术也得到了不少的发展。首先，模具的发展朝着高效，简易，多功能，高寿命，高精度的方向发展。其次，随着模具CAD和CAM技术的不断发展和成熟，模具CAD/CAM系统已在技术发达国家完全实用化，并且冲压过程的计算机分析和仿真技术已能在工程实际中帮助解决传统方法难以解决的模具设计和冲压工艺设计难题
11、，如拉裂预测，回弹计算和起皱预测等。再次，电子技术和计算机技术在模具行业中的应用，使塑性成形加工设备向数控的方向发展。目前已开发出CNC压力机，CNC弯板机，CNC液压弯管机,CNC剪板机等设备。1.2 课题主要设计内容本课题主要的研究内容是气缸盖罩冲压模具的设计与分析，对模具进行三维造型。图1-1为气缸盖罩拉深成型零件的实体图：图1-1 气缸盖罩气缸盖罩成型件的长540mm，宽135mm，高85mm，料厚为2.0mm。为提高气缸盖罩拉深成型件的强度和刚性，其螺孔及标牌周围增加了很多凹凸圆弧形的加强筋，顶面角度为12的斜面，四个20的螺栓孔（用于与缸盖的联结）和一个40的加油口，底面为一弯曲翻
12、边。1.3 课题主要设计任务设计出气缸盖罩精拉深模具的装配图，冲孔切边复合模装配图，及模具主要零件的零件图；用Solidworks对精拉深模具及复合模的各个进行三维造型，并进行装配；对设计的模具零件结构进行dynaform分析，并对其进行完善和优化。1.4 课题主要设计步骤1.4.1 冲压件工艺设计（一）冲压件工艺分析1.技术分析（审查冲压件的工艺性） 分析冲压件成形的结构工艺性冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求；2.经济分析（冲压件的成本分析 ） 阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。由于缺乏必要的技术经济数据，进行经济分析难度较大，因此不进行此项分析。（二）冲
13、压工艺方案制定1.必要的工艺计算 毛坯的展开尺寸计算和必要的其他工艺计算；2.确定冲压工序的性质 对产品图进行计算、分析、比较后确定所需的工序性质；3.确定冲压工序的数量 结合工件形状的复杂程度，尺寸精度及材料性能，生产批量等多种因素的影响和制约来对工序进行把握；4.确定工序顺序 冲压顺序取决于冲压成型规律和工件的质量要求。（三）冲压工序的定位于冲压设备的选择合理选择定位基准和定位方法是保证冲压件质量和尺寸精度的基本条件，也直接影响操作和安全；设备类型的选择主要取决于冲压工艺要求和生产批量。（四）编写冲压工艺过程卡根据工艺分析编写冲压工艺过程卡。1.4.2 模具设计（一）模具总体结构设计1.确
14、定模具的结构形式 根据冲压工艺卡中选定的模具类型，确定模具的具体结构形式；2.初定模具的外形尺寸 确定的模具外形尺寸必须与压力机规格相协调；3.绘制模具的结构草图以备审定 草图通常按模具工作位置在闭合状态时绘制。（二）模具主要零部件结构设计确定工作零件、定位零件、卸料零件、导向零件的结构形式及固定方法。（三）模具总装配图和零件图的绘制绘制模具图应尽量采用1:1的比例，直观性好，便于发现问题；绘图时遵循国家标准的机械制图规定，在不违反制图标准的前提下按照模具行业的习惯和特殊规定的绘制方法作图。（四）运用模拟仿真软件分析（五）编写模具设计计算说明书 记录模具设计的过程与相关说明。29第二章 冲压工
15、艺与冲压设备第二章 冲压工艺与冲压设备冲压成形所用的板料毛坯的几何形状的特点和所用设备与模具的特殊性，使冲压成形除具有塑性加工普遍存在的特点和遵循其一般的变形规律外，它还具有一些与一般的压力加工不同的特点与独特的规律。对这些特点与规律的研究不仅有助于深入而清晰地认识冲压成形过程的本质和各种现象的产生机理，掌握变形规律，科学而合理地制定冲压工艺过程，确定合理的工艺参数与模具参数，而且还可以准确而迅速地分析冲压成形过程中产生的缺陷与不良现象发生的原因。另外，对这些问题的研究，还能够推动冲压技术与理论工作的进步。2.1 冲压工艺2.1.1 冲压工艺介绍冲压成形是塑性加工的一种方法，是指在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。它也是利用材料的塑性变形能力，改变其几何形状与尺寸，从而达到冲压成形的目的。冲压件坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有607
