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1、华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告 2012年 3 月 8 日学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化课题名称基于UG的汽车发动机罩模具设计及数控加工课题来源 自选主要内容1、课题简介、背景及意义 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，模具的开发成本每年大约在2亿美元左右。同时，在车型设计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
2、因素。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。形状较复杂的覆盖件通常是要经过多道工序的冲压才能完成，然而覆盖件的质量好坏很大程度上受拉延模质量的控制，故而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须攻克的一道难题。近年来随着研究技术的发展和进一步完善，根据汽车覆盖件模具设计的经验和规则，在UG平台上将模板技术和参数化方法应用于汽车覆盖件模具的设中，能够大大地缩短传统覆盖件模具设计的周期，达到快速响应制造。基于UG的模具设计与制造技术便由此而来。2、 覆盖件定义与简介覆盖件是指覆盖发动机、底盘、构成驾驶室和汽车车身薄板的异形体表面和内部的汽
3、车零件。覆盖件既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件。覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。欧、美、日等发达国家生产的A级表面精度的汽车覆盖件有引擎盖板，车顶盖，左、右车侧围，前、后车门，前、后、左、右翼子板，行礼箱盖板，发动机前支撑板，发动机前裙板，前围上盖板，后围板，后围上盖板，前裙板，前框架，前翼子板，车轮挡泥板、后翼子板、后围板、行李仓盖，后围上盖板、顶盖、前围侧板、前围板、前围上盖板、前挡泥板、发动机罩。3、 覆盖件的特点和要求同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄、形状复杂、结
4、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。因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出来，作为一个特殊的类别加以研究和分析 3.1 表面质量覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。 3.2 形状尺寸 覆盖件的形状多为空间立体曲面，其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达
5、出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述。主模型是覆盖件的主要制造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状，其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等，都应和主模型一致，图面上无法标注的尺寸要依赖主模型量取，从这个意义上看，主模型是覆盖件图必要的补充。 3.3 刚性 覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受到振动后会产生空洞声，用这样零件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏，因此覆盖件的刚性要求不可忽视。检查覆盖件刚性的方法，一是敲打零件以分辨其不同部位声音的异同，另一是用手按看其是否发生松弛和鼓动现象。 3.4 工艺
6、性覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都采用一次成型法，为了创造一个良好的拉延条件，通常将翻边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。4、加工工艺 汽车车身外形是由许多轮廓尺寸较大且具有空间曲面形状的覆盖件焊接而成，因此对覆盖件的尺寸精度和表面质量有较高要求。车身覆盖件要求表面平滑、按线清晰，不允许有皱纹、划伤、拉毛等表面缺陷，此外还要求具有足够的刚性和尺寸稳定性。车身表面质量的好坏取决于覆盖件拉伸的结果，而拉伸模是拉出合格覆盖件的关键。由于影响拉伸件质量的因素主要是起皱、开裂、拉毛和回弹，所以从编制冲压工艺到模具设计都必须认真考虑。
7、模具制造完毕，在拉伸模调试过程中，还必须对拉伸件的起皱和开裂现象进行仔细分析与研究，并采取相应的措施。 拉伸件在拉伸过程中起皱和开裂的原因很多，主要原因有以下几个方面： (1)拉伸模设计工艺性是否合理。 (2)模具加工质量(表面精度、硬度等)引起的问题。 (3)压力机精度(滑块平行度等)。 (4)板料质量(厚度超差)。 拉伸件的工艺性是编制覆盖件冲压工艺首先要考虑的问题，只有设计出一个合理的、工艺性好的拉伸件，才能保证在拉伸过程中不起皱、不开裂或少起皱、少开裂。在设计拉伸件时不但要考虑冲压方向、冲压位置、压料面形状、拉伸筋的形状及配置、工艺补充部分等可变量的设计，还要合理地增加工艺补充部分，正
8、确确定压料面。各可变量设计之间又有相辅相成的关系，如何协调各变量的关系是成形技术的关键，要使之不但满足该工序的拉伸，还要满足该工序冲模设计和制造工艺的需要，并给下道熔边、翻边工序创造有利条件。5、 冲压成型工艺 工艺设计即针对具体覆盖件的形状、结构特点安排成形工序步骤，考虑相应的模具结构，选择材料规格并考虑利用率及选择合适的设备。覆盖件的成形一般由落料（或剪切）、拉深、修边、翻边、整形、冲孔、弯曲、胀形、切口等基本工序按需要排列组合而成，典型结构的覆盖件一般需要46 道工序，工艺设计中需要考虑的因素很多。主要有以下几个方面：（1）研究冲压成形性能及加工方法、加工性能。（2）设计工序最少且又能满
9、足覆盖件性能要求的方案。大批量生产时，应尽量把多工序合并成一道工序，小批量则用单工序模。（3）初步确定模具结构及影响强度、寿命的尺寸。（4）根据覆盖件的大小计算冲压力，决定各工序所使用的设备。（5）以冲压为主重新讨论工艺设计，因为即使是最好的设汁师，也不可能精通各部门的工作，通过讨论则可收集到大量的第一手资料，从而提高设计水平。分析讨论时要邀请质量控制、模具制造、调试和使用等部门人员参加，并做好记录。（6）经济分析，以降低成本、提高效率为目的。6、基于AutoCAD、UG平台建模，绘制汽车覆盖件的零件图、凸凹模零件图及模具装配图 AutoCAD（Auto Computer Aided Desi
10、gn）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。其图形编辑功能强大，有很好的通用性，易用性，能与很多绘图软件进行设计交互。UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块,可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。 NX 具
11、有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序,NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程,UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按
12、用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺，UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关，是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。 运用Autocad和UGnx的良好交互性，本设计采用Autocad绘制二维零件图，模具二维图，用UG绘制三维零件图及装配图,并用UG的数控加工模块进行主要模具的数控加工编程及加工模拟。 采取的主要技术路线或方法1、根据已给的零件二维图，分析零件尺寸数据、形状，绘制零件二维图，并以二维图为基础绘制零件三维图。2
13、、根据零件结构形状进行初步工艺分析，拟订覆盖件冲压工艺方案及拉深模总体设计方案 。3. 用UG设计主要拉延模具。4. 在UG数控加工模块下对主型面进行数控加工模拟。5将在UG环境下生成的加工程序调入数控机床模拟系统中模拟加工，可行后可加工等比例缩小模具主型面。6. 编写设计说明书，翻译外文资料。预期的成果和形式1、毕业论文一份，含目录、中外文摘要（400字左右），序言、成形工艺确定过程、数控加工编程内容、存在问题，及需进一步改进的工作，结论、参考文献，总字数在10000字以上。2、外文专业资料翻译2000字以上。3、开题报告一份（3000字左右,查阅文献应在10篇以上，文献综述引用应在5篇以上
14、）。4、实习报告一份（与说明书合订）。5、所有内容电子文档一套6、毕业论文成果材料清单一份。时间安排第1周 召开毕业生会议，下达设计（论文）任务书，完成外文翻译2000字以上。第2周 1、收集、查阅、整理资料（互联网、校图书馆、省图书馆、市购书中心）。2、写出开题报告3000字以上。第34周 1、实习(具体内容见实习指导)，完成毕业实习报告。2、查阅相关的数控分析软件资料并初步掌握。第5周 1、了解汽车覆盖件成形工艺设计及自己研究部件的成形方案2、对自己研究的零件设计模具。第67周 1、熟练掌握相关数控加工软件。2、对主要模具（凸凹模）编写加工程序，进行仿真加工。3、不断改善加工程序，确定最优刀具路线。第89周 1、对设计结果进行总结，得出结论。2、写出毕业设计心得第1011周 1 书写说明书（10000字以上，中、外文摘要、目录、正文、参考文献，形式完整）。2、修改错误。3、完成所有设计成果第12周 教师审查，提出修改意见第13周 1、修改、打印论文。2、准备答辩第14周 答辩指导老师意见 签 名： 年 月 日 备注参考文献1、卢金火.汽车覆盖件模具CAD/ CAM一体化技术的研究J. 模具工业,1998/9；2、卢金火. 汽车覆盖件模具数控加工方法的研究. 模具工业, 1996,3、林忠钦车身覆盖件冲成形
