汽车覆盖冲压工艺与模具设计汽车专业毕业设计

1、安徽工业经济职业技术学院毕业设计实习内容 汽车覆盖冲压工艺与模具设计实习单位 安徽工业经济职业技术学院实训中心专 业 数控技术班 级 201221233学生姓名 指导老师 2013年5月26日前 言模具是我国国民经济的基础工业，是制造业的重要基础工艺装备，随着社会的不断进步、经济的不断发展，各种各样的商品被不断生产出来，其中大多数商品的生产都依赖于模具的多样化。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑业的发展也要求模具工业的发展与之相适应。 模具在制造业中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技术水平已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。近年来随着模具制造能力的不断

2、提高，使得模具有着高精度、长寿命、高生产率、型腔形状和模具结构复杂的特点。如今模具的生产方式广乏采用cad/cam/cae技术，采用高速切削加工技术，快速成型技术和快速制模技术的一系列的先进技术。模具未来的加工也向着粗加工向高速加工发展，成型表面的加工向精密、自动化发展，光整加工向自动化发展，快速成型加工技术的发展，模具cad/cam/cae正向集成化、三维化、智能化和网络化发展，模具的标准化程度将不断提高。但我国模具的发展存在着一些不足：发展不平衡，工艺装备落后，组织协调能力差，供需矛盾短期难以缓解，大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足，以上的这些缺点严重阻碍了我国模具的发展，以上缺点成为

3、我国当前模具工业首要解决的问题。 随着塑料制品在社会中的用途越来越广，对塑料模具提出了更高的要求。三年学习的结束，使自己对模具的认识有了清晰的了解。这次设计的题目是刹车盘后壳塑件进行注塑设计，通过对塑件进行分析、对模具结构的设计和计算。通过pro/e进行造型分析，最后用auto/cad软件对主要的零部件与装配图进行绘制，虽然对模具的结构有一些感性的认识和理性的认识，也进行过实践和相应的课程设计，但这次设计是对三年学习的一个总结，由于缺乏真正的实践经验，使这次毕业设计的过程中遇到了很多困难，但是通过老师的指导和详细的查阅资料，以及和同学们的讨论，解决了不少的问题。相信这次设计能够符合设

4、计的要求，完成设计的任务。安徽工业经济职业技术学院实训中心建设有机电实训中心、数控实训中心、宝石加工实训中心、会计统计实训中心、制冷与冷藏技术实训中心、电工电子实训中心、机电技术实训中心、旅游服务综合实训中心、地质勘查实训中心等。设备价值总值达1亿余元。其中电工电子实训中心，旅游实训中心和信息技术中心是中央财政支持的实训基地。  实验实训中心设有国家职业技能鉴定所，是国家地矿局行业特有工种职业技能培训基地和鉴定场所。目前能够鉴定的多种工种，对工种具有初级、中级、高级鉴定资格，基本涵盖了学院的主要专业。由于自身知识的不够完善，在设计的过程中存在着一些不足和不完善的地方，恳请老师指正。设

5、计编者杨少波2013/5/26目 录l 绪论一、 设计性质·······································（4)二、 设计任务····

6、83;··································(4)三、 冷冲压术语·············

7、3;·······················(4)四、 冷冲压特点·························

8、;············(4)五、 我国模具工业现状(4)Ø 一 ：汽车覆盖件冲压工艺与模具1.1概述······························

9、83;···········(5)1.2汽车覆盖件的结构特征与形成特征················(6)1.3覆盖件的冲压成形工艺················&#

10、183;·········(7)1.4覆盖件成形模具的典型结构和主要零件的设计······(14)Ø 附录 设计总结 体会建议·························(20)一、

11、设计性质本设计与制造类专业的主干专业课，是一门理论和实践经验紧密接合的设计方案。二、 设计任务掌握冷冲压工艺与模具设计方法、步骤，具备进行中等复杂冲压零件的冲压工艺编制、冲模设计的能力。三、 冷冲压，冲模术语冷冲压：在常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、成形或者接合，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。板料冲压 ：坯料为板料的冷冲压。冲模：加压将金属或非金属板料或型材分离、成形或接合而得。单工序模；复合模；级进模 ；自动模 ；精冲模 ；模架；工作零件 ；凸模 ；凹模 ；凸凹模镶件 ；拼块 ；定位零件；定位销；定位板；挡料销；导正销；导料板；定距侧刃；侧刃挡块；止

12、退键；始用挡料销；打杆；废料切断刀；弹顶器；导向零件；导柱；导套；上模座；下模座；垫板；模柄；浮动模柄；斜楔；滑块；冲模寿命；送料方向等。 (更多内容参见：冲模术语 gb/t 8845-2006)四、 冷冲压特点少、无切屑的、高效的加工方法。零件在形状和尺寸精度方面互换性较好。零件机械强度有所提高。易于实现机械化和自动化 。冷冲压模具企业：小而精、小而专、小而特。五、 我国模具工业现状(1)目前模具生产集聚地主要有深圳、宁波、台州、苏锡常地区、青 岛和胶东地区、珠江下游地区、成渝地区、京津冀(泊头、黄骅)地区、合肥和芜湖地区以及大连、十堰等 。(2)较好推广：cae、capp、plm(产品生命

13、周期管理)、erp(企业资源管理) 。(3)高速加工、并行工程、逆向工程、虚拟制造、无图生产和标准化生产已在一些重点骨干企业实施。(4)存在的主要问题： a. 研发及自主创新能力薄弱；b. 数字化信息化水平还较低； c. 标准和标准件生产供应滞后于模具生产的发展。 1.1概述Ø 冲压在汽车制造中的作用表1-1列举了轿车车身冲压件与所用成形压力机的规格。c级以下零件的冲压加工有连续自动化和多工序连续化的倾向。轿车车身冲压件与所形成的压力机规格1-1Ø 1.1-2汽车模具模具实图悬架零件的冲压过程模型、样板的典型示例半自动冲压生产线1.2汽车覆盖件的结构特征与形成特征Ø

14、; 1.2-1覆盖件的结构特征覆盖件的基本形状(1)覆盖件表面不允许有波纹、皱纹、凹痕、边缘拉痕、擦伤以及其他破坏表面完美的缺陷。(2)覆盖件之间的装配多用点焊，也有用螺纹连接的。(3)拉深后的覆盖件应有足够的刚性。(4)覆盖件的工艺关键在于拉深的可能性和可靠性，即拉深工艺性。而拉深工艺性的好坏主要取决于覆盖件的形状。Ø 1.2-2覆盖件的形成特点概括来讲，覆盖件的成形具有以下特点:(1)在零件的冲压生产过程中，成形工序多，其中拉深为关键工序。(2)覆盖件在拉深时常采用一次拉深，且拉深是复合成形。(3)拉深时变形不均匀，需要增加工艺补充材料或设置拉深筋。(4)拉深时需要大而稳定的压边

15、力，因此常采用双动压力机。(5)为了满足覆盖件的使用技术要求，常常需要采用高强度、高质量、抗腐蚀的钢板。(6)设计模具时以覆盖件图样和主模型为依据。Ø 1.2-3覆盖件的形成分类以零件上易破裂或起皱部位材料的主要变形方式为依据，并根据成形零件的外形特征、变形量大小、变形特点以及对材料性能的不同要求，将汽车覆盖件冲压成形分为五类：深拉深成形类、胀形拉深成形类、浅拉深成形类、弯曲成形类和翻边成形类。Ø 1.2-4覆盖件的主要成形障碍及其防止措施ü 起皱及防御覆盖件的拉深过程ü 开裂及预防为了防止开裂，应从覆盖件的结构、成形工艺以及模具设计等方面采取相应的措施

16、：(1)在覆盖件的结构上可采取的措施(2)在拉深工艺方面，可采取的主要措施(3)在模具设计上可采取的措施工艺孔和工艺切口1.3覆盖件的冲压成形工艺1.3-1确定冲压方向ü 拉深方向选择(1)保证能将拉深件的所有空间形状(包括棱线、肋条和鼓包等)一次拉深出来，不应有凸模接触不到的死角或死区。拉深方向确定示例(2)有利于降低拉深深度。拉深深度太深，会增加拉深成形的难度，容易产生破裂、起皱等质量问题;拉深深度太浅，则会使材料在成形过程中得不到较大的塑性变形，覆盖件刚度得不到加强。(3)尽量使拉深深度差最小，以减小材料流动和变形分布的不均匀性，如图所示。降低拉深深度(4)保证凸模开始拉深时与

17、拉深毛坯有良好的接触状态。开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面积要大，接触面应尽量靠近冲模中心，如图所示。凸模开始拉深时与拉深毛坯的接触状态示意图1.3-2拉深工序的工艺处理ü 工艺补充部分的设计为了实现覆盖件的拉深，需要将覆盖件的孔、开口、压料面等结构根据拉深工序的要求进行工艺处理，这样的处理称为工艺补充。工艺补充设计的原则是:(1)内孔封闭补充原则(为防止开裂采用与冲孔或工艺切口除外)。(2)简化拉深件结构原则，如图所示。(3)对后工序有利原则(如对修边、翻边定位可靠，模具结构简单)。简化拉深件结构ü 压料面的设计压料面的类型ü 压料面的设计压料面与冲压方向的关系

18、(1)降低拉深深度降低拉伸深度(2)凸模对毛坯一定要有拉深作用凸模对毛坯产生拉深作用的条件ü 工艺孔和工艺切口如图所示左、右门外板压料面形状就是考虑降低拉深深度这一要求，而使压料面形状沿覆盖件外形成凹形弯曲并使拉深深度均匀的。左、右门外板拉深件ü 覆盖件拉深工序工件图拉深工序工件图的要求：按照拉深件的冲压位置绘制，而不是像产品图那样按照零件在车身上的装配位置来绘制;拉深工序工件图上不仅要标注拉深件的轮廓尺寸、不同位置的深度等，而且要标注拉深件在汽车坐标系中的定位尺寸、拉深方向与坐标系的关系、后续工序示意线及尺寸等。有时还应标注后续工序的冲压方向，但不标注拉深件外轮廓尺寸;当

19、拉深件的法兰面为复杂曲面形状时，还可以在法兰面上标注上凸、凹模和压料圈型面按工艺模型仿制、配研的技术要求。ü 拉深、修边和翻边工序间的关系拉深件在修边工序中的定位有二种：用拉深件的侧壁形状定位；用拉深筋形状定位；用拉深时冲压的工艺孔定位。修边件在翻边工序中的定位，一般用工序件的外形、侧壁或覆盖件本身的孔定位。1.3-3覆盖件的修边工艺ü 确定修边方向选择修边方向要注意以下特点：(1) 定位要方便可靠(2)要有良好的刃口强度按拉深件形状定位ü 确定修边形式(1)垂直修边垂直修边时刃口沿上下垂直方向运动。适用于当修边线上任意点切线与水平面的夹角<30 (最大可达

20、到45°)的场合。修边形式(2)水平修边水平修边时刃口沿水平方向运动。适用于当侧壁与水平面夹角90°时。(3)倾斜修边倾斜修边时刃口沿倾斜方向运动。适用于当侧壁与水平面不垂直，但夹角大于30°时。ü 板料冲裁条件要合理板料冲裁时刀口运动方向最好与修边表面垂直，若刃口运动方向与修边表面必须呈一定角度时，则应避免近乎平行，因为近乎平行时，材料不是被切断而是被撕开的，不仅影响修边质量，而且造成刃口切割的实际厚度大大增加，致使刀口不可能切割或局部受力大而过早损坏。ü 确定定位方式(1)一般采用按拉深件形状定位的方式，有按拉深件侧壁形状定位和按拉深槛形状

21、定位两种方式。前者适于空间曲面变化较大的覆盖件，后者适于空间曲面变化较小的浅拉深件。(2)当无法采用上述方式定位时，可采用工艺孔定位方式，如图所示。工艺孔定位ü 确定冲孔废料的排除方式(1)下落捅除式大块的冲孔废料和中间的冲孔废料只能在下底板上开废料槽，再加盖板用手捅除废料，称这种方式为下落捅除式。(2)外流储存式靠近边上的小块的冲孔废料通过斜槽往外流出的方式称为外流储存式。如图所示。外流储存式ü 确定修边废料的分块和排除方式修边时必须将拉深件的工艺补充部分全部切掉，因此废料较多。对于较长和圈状的废料，为了安全和方便，还需要进行分块。修边废料的分块应根据废料的排除方法而定，

22、手工排除修边废料的分块不宜太小，一般不超过4块；机械排除废料的分块要小一些，但一般不多于8块，便于废料打包机打包即可。分块的位置最好在废料较窄的地方。1.3-4覆盖件的翻边工艺ü 确定翻边方向确定覆盖件的翻边方向时必须注意以下几点：(1)定位要方便可靠由于切边后工序件的刚性比较差，变形也比较大，而翻边工序又是有关尺寸和形状的最后加工，囚此对定位的准确性要求相应地更高了。一般均采用形状定位，而且工序件通常是趴着放的。(2)翻边条件要合理合理的翻边条件是：凹模刃口运动方向和翻边凸缘、立边方向必须一致。凹模刃口运动方向和翻边轮廓表面(翻边基面)垂直，或与各翻边基面的夹角相等。对于平面翻边，

23、只要翻边方向能满足条件，就能满足条件，其翻边方向较易确定。对于类似成形孔的封闭式翻边，其翻边方向只能满足条件，没有其他选择。对于曲面翻边，要同时满足以上两个条件，理论上也是不可能的。欲确定较为合理的翻边方向，应考虑下列两个问题:·翻边线上任意点的切线应与翻边方向尽量垂直。(使之趋近于满足条件) ·翻边线两端连线上的翻边分力应平衡，这样翻边才能平稳。(使之趋近于满足条件)因此，曲面翻边的翻边方向，一般取翻边线两端点切线夹角平分线，而不取翻边线两端点连线的垂直方向。如图所示。曲面翻边ü 确定翻边形式有以下三种翻边形式(1)垂直翻边垂直翻边时凹模刃口沿上下垂直方向运动。

24、(2)水平翻边水平翻边时凹模刃口沿水平方向运动。(3)倾斜翻边倾斜翻边时凹模刃口沿倾斜方向运动。翻遍形式ü 确定定位方式为了定位准确和可靠，可以同时采用几种方法定位：形状定位，定位方便可靠；孔定位定位准确；边轮廓定位，结构简单。定位元件一般有以下两种：定位块和挡料销。1.3-5汽车零件冲压工艺dl图(综合工序图)1.4覆盖件成形模具的典型结构和主要零件的设计1.4-1覆盖件拉深模设计与实例分析ü 覆盖件拉深模的典型结构单动拉深模 双动拉深模 ü 拉深模工作零件的设计(1)凸模设计凸模是覆盖件拉深模的主要成形部分。其轮廓尺寸和深度即产品尺寸。工作部分铸件壁厚应为70

25、 90 mm。如图所示，凸模上沿压料面有一段4080 mm的直壁必须加工，该直壁向上用45°斜面过渡缩小，其缩小值b为1540 mm，为不加工面。凸模外轮廓(2)凹模闭口式凹模通口式凹模采用闭口式凹模结构的微型汽车后围拉深模带有凹模芯的通口式凹模结构图 凹模压料面的确定 ü 拉深模的导向机构(1)单动压力机用拉深模的导向单动压力机用拉深模的导向(2)双动压力机用拉深模的导向双动压力机用拉深模的导向ü 拉深筋和拉深槛的设计(1)拉深筋的作用拉深筋的作用是增大或调节拉深时坯料各部位的变形阻力，控制材料流人，提高拉深稳定性，增加制件刚度，避免起皱和破裂现象发生。在汽车覆

26、盖件拉深时，拉深方向、工艺补充部分和压料面形状是能否获得满意拉深件的先决条件，而合理布置的拉深筋或拉深槛则是必要条件，是防止覆盖件起皱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，会加剧起皱和破裂现象。应注意以下几点：必须在对材料流动状况进行仔细分析后，再确定拉深筋的布置方案。直壁部位拉深进料阻力较小，可放12条拉深筋;圆角部位拉深进料阻力较大，可不放拉深筋。当两处拉深深度相差较大时，其相邻部位，在拉深深度浅的一边可放一条拉深筋，深的一边则不放。在圆弧等容易起皱的部位，应适当放拉深筋。一般将拉深筋设置在上面压料圈的压料面上，而将拉深筋槽设置在下面凹模的压料面上，以

27、便于拉深筋槽的打磨和研配(在压力机上调整模具时，一般不打磨拉深筋)。常用拉深筋的结构拉伸筋的结构尺寸拉深槛1.4-2覆盖件修边模设计及其典型结构ü 覆盖件修边的特点拼块的结构形式修边方向示意废弃切刀修边模典型结构垂直修边冲孔复合模垂直修边冲孔复合模1.4-3覆盖件的翻边模设计及典型结构ü 覆盖件翻边摸的分类(1)垂直翻边模垂直翻边模的翻边凹模刃口沿上下方向垂直运动。(2)斜楔翻边模斜楔翻边模的翻边凹模刀口沿水平或倾斜方向运动。直方向的运动转变为凹模刃口沿翻边方向的运动。(3)垂直斜楔翻边模垂直斜楔翻边模的凹模刀口既有上下垂直方向的运动需要斜楔机构将压力机滑块的垂，又有水平或倾斜方向的运动。ü 覆盖件翻边模结构设计的要点(1)翻边凹模镶块交接部位的设计 对轮廓外形翻边时交接部位的处理方法 对窗口封闭内形翻边时交接部位的处理方法(2)轮廓外形翻边凸