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1、目录1 绪论11.1 课题研究的意义21.2 课题研究的方法和思路22 模具设计及分析32.1 总体方案设计32.1.1 工艺性分析52.1.2 拉伸工艺设计62.1.3 方案确定82.2 成型力计算和压力机选择82.3 模具凸凹模单边间隙设计92.4 凹凸模设计和材料选择102.4.1 凸模设计102.4.2 凹模设计122.4.3 压边圈设计122.5 导向装置132.5.1 导板的选择132.5.2 凸模与压边圈的导向142.5.3 凹模与压边圈的导向142.6 模架的选择与安装调试142.6.1 拉伸模模板142.6.2 模架的参数说明与尺寸152.6.3 模板的调节152.6.4 拉
2、伸模模具的装入152.7 气顶孔的布置及气顶杆的选择162.7.1 气顶孔的选择162.7.2 气顶柱尺寸的要求172.8 其余结构设计172.8.1 起重方式的选择172.8.2 筋的布置及壁厚选择172.8.3 定位装置182.8.4 定位孔的布置192.8.5 固定装置192.8.6 限位装置192.8.7 调压垫的布置202.8.8 挡料板的布置213 典型零件的制造工艺设计223.1 工艺路线的拟定223.2.1 凸模加工工艺223.2.2 凹模加工工艺234 模具的装配及调试244.1 模具的装配244.2 模具的调试245 总结与展望265.1 结论265.2 展望26谢 辞27
3、参考文献28附录1 覆盖件尺寸控制及专用检具制造29附录2 CAE拉伸分析30 桂林电子科技大学毕业设计（论文） 第 32 页 共 34 页1 绪论随着经济的快速发展，模具制造业在工业中的地位越来越重要，尤其是冲压模具技术方面更为重要。目前冲压技术广泛应用于金属制品个行业中，如汽车，仪表，家用电器等工业中。轿车车身制造的关键在于轿车车身覆盖件拉伸模具的设计和制造。与一般冲压件相比, 车身覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量高的特点。此外, 车身覆盖件还要求有一定的刚度,能够适当承载以及防止汽车行驶时的振动破坏,并要求具有一定的尺寸精度, 以满足整车装配要求。车身覆盖件大多数是由复杂
4、的空间曲面形状组成, 坯料成形时各部分的变形状态非常复杂, 差别很大, 各处的应力也很不均匀。坯料在整个冲压过程中的变形路径是一个典型的拉伸、胀形变形过程。拉伸是车身覆盖件成形的关键工序, 绝大部分的车身覆盖件形状在这一工序中成形, 拉伸工艺的合理性是决定车身覆盖件产品质量成败的关键。发动机罩内板是典型的车身B类覆盖件, 本文针对发动机罩内板零件, 利用UG软件对内板拉伸模具型面进行曲面设计，研究车身覆盖件拉伸模具型面造型设计的一些原则和方法利用板料成形分析有限元软件Autoform对所设计的CAD 模型进行拉伸成形过程的仿真分析, 预测可能出现的质量问题, 分析其产生原因, 由仿真分析结果对
5、拉伸模具型面进行优化设计。本设计包括对冲压件工艺性分析，模具工艺方案的确定，合理的设计步骤，受力计算及其校核，压力机的型号选定等，使模具操作更加安全、快捷、方便，并且更容易达到冲压件的公差等级要求等。实现了冲压模具用材节省、结构合理、精度高、操作方便等优点。由于现代社会科技进步之故,各种产业都面临着莫大的挑战,譬如说汽车行业,更是应该调整步伐以适应时代的潮流。对于像汽车覆盖件、车灯的反射镜等自由曲面造型,其苛刻的设计条件困扰众多的使用电脑绘图软件的设计者,主要的原因包括曲面造型太过复杂、表面光整度要求严格、制件精度要求高等方面.因此很多造型设计师使用手绘图或者手工捏塑来设计原型,但无法回归电脑
6、资料来保存,且后续模具制作过程亦变得更加困难。因此在这种背景下,三维工程的出现变得呼之欲出、顺理成章,为众多的造型设计者开辟了一条捷径,使曲面造型有一个质的飞跃。另外本文作者所从事的工作部门是柳州福臻车体有限公司，针对该工作性质是从事汽车覆盖件造型研发，因此选择了这样一个毕业设计的课题，这对于本文作者来说是个全新的挑战，大学从未接触类似的零件，而在这短短的半个学期的时间里要完成这么复杂的课题，这个的确是一件艰巨的任务，幸好在老师的引导及鼓励下确定的信念，经历了种种挫折终于完成了此次毕业设计的课题。1.1 课题研究的意义目前，国外汽车公司为了降低模具开发、制造成本，缩短生产周期，将除轿车覆盖件之
7、外的部分轿车冲压件的模具都交由专业模具公司设计和制造，这些公司都有很强的开发能力，并在某些零件的模具制造方面拥有独到的优势。但作为整车厂，考虑到新车型开发过程中的保密，对诸如翼子板、行李箱盖、车门、侧围、车顶、发动机罩等敏感零部件的模具，则都由自己的模具制造部门来设计和制造。传统的模具设计尤其是对于像汽车覆盖件之类的曲面造型是一个反复而困难的研制过程，旷日持久而又投资巨大。随着工业化的日益发展，产品更新换代周期越来越短，产品间的竞争越来越激烈，因此必须缩短开发新的产品周期，并降低开发成本,从而达到产品实体模型数据资料的目的。从而为设计与制造实体模具做铺垫。1.2 课题研究的方法和思路本课题中将
8、采用三维扫描仪获取点数据,从而得到理想的点云资料,然后使用UG软件将得到的点生成相应的曲线,通过软件中的曲线功能对曲线进行分析处理,最后将得到的符合设计要求的曲线导入UG软件,通过软件中的面处理功能得到符合设计要求的三维模型。参照已经建好的模型，对模具的各个零件进行分析设计。2 模具设计及分析2.1 总体方案设计拉伸模是保证制成合格覆盖件最主要的装备。其作用是将平板状毛料经过拉伸工序使之成型为立体空间工件。拉伸模有双动和单动两种型式。双动拉伸模的凸模和压料圈在上，凹模在下，它使用双动压力机，凸模安装在内滑块上，压料圈安装在外滑块上，成型时外滑块首先下行，压料圈将毛料紧紧压在凹模面上，然后内滑块
9、下行，凸模将毛料引伸到凹模腔内，毛料在凸模、凹模和压料圈的作用下进行大塑性变形,如图2-1所示。单动拉伸模的凸模和压料圈在下，凹模在上，它使用单动压力机，凸模直接装在下工作台上，压料圈则使用压力机下面的顶出缸，通过顶杆获得所需的压料力，如图2-2所示。单动型式拉伸模只有在顶出压力能够满足压料需要的情况下方可采用。此次设计所选的就是后面一种即单动型式拉伸模。1-压边圈 2-凸模 3-凹模 4-导板 图2-1 单动拉伸模1-压边圈 2-凸模 3-凹模 4-导板 5-凸模垫板图2-2 双动拉伸模表2-3 拉伸膜各部位壁厚尺寸符合ABCDEFG尺寸（mm）45404060404015在设计的过程中，首
10、先要明确拉伸模模具的组成。（1）凸模、凹模 （2）压边圈 （3）导向装置（4）调压装置 （5）气顶装置（6）模具起吊装置拉伸模的导向分为内导向和外导向。外导向是指压料圈和凹模之间的导向，内导向是指压料圈和凸模之间的导向。而常用的导向零件有导板、导跟、和导柱三种。由于导向装置是置于压边圈内侧，所以此次设计将采用内导向的导向板导向。导向板类型如图2-4所示。图2-4 导向类型2.1.1 工艺性分析工艺设计是在模具设计制造之前的技术准备工作，其主要内容有以下几项：（1）根据生产纲领确定工艺方案；（2）根据覆盖件结构形状，分析成型可能性和确定工序数及模具品种；（3）根据装配要求确定覆盖件的验收标准；（
11、4）根据工厂条件决定模具使用的压床；（5）根据制造要求确定协调方法；（6）提出模具设计技术条件，其中包括结构要求、材料要求等。工艺设计内容是贯彻执行生产纲领的具体要求和体现，是生产纲领和模具设计制造之间的桥梁和纽带。工艺设计要求方案正确、内容可靠、符合实际和实施容易，不允许有任何大的漏洞。其责任分量很重，往往是成败的关键。该设计零件产量要求为：月产量为3000件（轿车），其属于中批量生产。其生产特点是比较稳定地长期生产，生产中形状改变时有发生。模具选择除要求拉伸模采用冲模外，其他工序如果影响质量和劳动量大也要相应选用冲模，模具寿命要求在5万件到30万件。如2-4图所示工件为发动机罩内板拉伸初成
12、型件，材料为DC04钢，单边数量一个，材料厚度为t=0.7mm。拉伸模常用灰口铸铁制造，表面火焰淬火处理。本模具结构采用导板导向，手工取件，固定或气动定位毛料，壁厚中等，设计中得适当考虑其合理性。图2-5 制件图2.1.2 拉伸工艺设计 拉伸工艺设计是汽车覆盖件模具设计过程中非常关键的一步,它决定拉伸工序的成败和质量。拉伸工艺设计包括以下几个步骤: 确定拉伸方向、翻边展开、设计工艺补充部分、设计压料面、布置。(1) 拉伸方向确定 确定拉伸方向是首先要遇到的问题,它不但决定能否拉伸出满意的拉伸件, 而且影响到工艺补充部分的多少和压料面的形状。有些形状复杂的拉伸件往往会由于拉伸方向确定不当,而拉伸
13、不出满意的效果，只好改变拉伸方向, 这样就需要修改拉伸模。有些拉伸模是很难或者无法修改的，需要重新设计和制造拉伸模,同时还必须相应地修改前后工序的模具,所以拉伸方向的确定必须慎重。拉伸方向的确定应遵循以下几条原则：保证凸模能进入凹模；凸模开始拉伸时与拉伸毛坯的接触面积要大；压料面应尽量保证毛坯平放，拉伸深度应均匀。图2-6（a）中凸模两侧的拉入角心可能做到基本一致，使两侧进料的阻力保持平衡。凸模表面同时接触毛料和点要多而分散，并且可能分布均匀，防止成型过程中毛料窜动，如图2-6(b)所示。当凸模和毛料为点接触时，应适当增加接触面积，如图2-6（c）所示，以防止应力集中造成局部破裂。图2-6 冲
14、压方向的选择（2）设计压料面和布置拉伸筋 压料面是工艺补充的一部分, 指凹模圆角半径以外的那一部分。压料有两种形式, 一种是压料面就是覆盖件本身的凸缘面, 这种压料面的形状是既定的。另一种是压料面由工艺补充部分补充成, 对这种压料面的要求是,压边圈将拉伸毛坯压紧在凹模上,压料面不应产生皱纹和裂痕, 以保证凸模对拉伸毛坯的拉伸,否则在拉伸过程中会形成波纹和皱纹。确定压料面形状应满足如下要求：有利于降低拉伸深度。1-凸模 2-凹模 3-压料面图2-7 拉伸模的压料面压料面应保证凸模对毛料有一定程度的拉伸效应。图2-8 压料面展开长度比凸模表面展开长度短覆盖件成型时，在压料面上敷设拉伸筋，改变阻力，调整进料速度使之均匀化和防止起褶皱具有明显的效果。其主要作用是：增大进料阻力，使整个拉伸件进料速度达到平衡状态。加大拉伸成型的内应力数值，提高覆盖件的刚性。加大径向拉伸力，减少切向压应力。（3） 工艺补充部分设计 为了实现拉伸, 将覆盖件上的翻边展开, 窗口补满, 再加上工艺补充部分构成一个拉伸件。有些覆盖件上没有翻边, 就直接加上工艺补充部分。窗口补满部分也是工艺补充部分, 工艺补充部分是拉伸件不可缺少的部分, 拉伸以后要将工艺补充部分修掉, 所以工艺补充部分也是工艺上必要的材料消耗。因此,在能够拉伸出满意的拉伸件的条件下, 尽可能减少工艺补
