汽车座套的外骨架的模具设计毕业设计Word格式文档下载.docx
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以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。
轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。
在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。
但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。
标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距[2-3]。
1.4模具CAD/CAE/CAM技术
冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。
对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。
20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。
通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。
模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。
模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。
它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化[4]。
模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。
模具CAD/CAE/CAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。
进入本世纪以来，模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快，应用范围更广。
在级进模CAD/CAE/CAM发展应用方面，本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。
该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。
具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。
与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM系统。
我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。
如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块。
上海交通大学为瑞士法因托（Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAC/CAM系统。
西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。
近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模CAD/CAM系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CmCAD、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD系统Fox-CAD等[4]。
展望国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。
今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。
主要表现
（1）模具CAD/CAM的专业化程度不断提高；
（2）基于网络的CAD/CAE/CAM一体化系统结构初见端倪；
（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；
（4）与先进制造技术的结合日益紧密。
第二章冲压件工艺性分析及其冲压方案的确定
2.1零件材料分析
该零件材料为冷板材料，厚度t=1.6mm。
T699属于普通碳素钢，力学性能抗剪强度255-314τ/MPa抗拉强度314-392τ/Mpa具有良好的冲压成形性能，为一般冲压用钢，适合冲裁。
图2-1零件图
2.2零件的形状分析
该零件属于圆孔类零件，壁厚为1.6mm，需把内孔翻边成一个Ф24.8通孔。
2.3冲压工艺方案的确定
2.3.1方案种类
从零件的结构特征可以看出，冲压所需的基本工序包括翻边、冲孔。
可能的成形方法有三种：
方案一：
先拉伸成圆筒件，再通过机械切割的方式除去底部。
方案二：
先拉伸成圆筒件，再采用冲切的方式除去底部。
方案三：
先拉伸成底部带有预冲孔圆筒件，然后再翻边成型。
2.3.2方案的比较
采用车削底部的方法，无疑零件的断面质量高，但生产效率低，不适用批量生产，在零件底部要求不高的情况下不宜采用。
方案二：
采用冲切的方式，则要求零件底部的远角半径在冲切前必须冲压成接近清角（即R≈0）,因此在冲切前先要增加一道整形工序，并且清角的技术质量要求不易保证。
较难加工。
方案三：
采用翻边形式，生产效率高并且节省材料，翻边的孔口虽然没有以上两种的好，翻边方式可以满足零件技术要求。
因此从零件的底部成形方式来考虑采用第三种方式，即拉伸—冲孔—变薄翻边。
图2-2预冲孔圆筒件
预先拉伸的圆孔翻孔：
翻边高度h=（D-d）/2-（r+t/2）+π（r+t/2）/2
以极限翻遍系数kmin代入上式得到最大翻边高度Hmax
Hmax=D（1-kmin）/2+0.57r
预制孔直径：
d=D+1.4r-2h
dmin=kminD=0.25D=6.6
拉伸高度：
h＇=H-h+r+t=11.4
翻边时竖口严重变薄其厚度近似计算为：
t
该工件尺寸有标注公差，查公差表，可按GB1800-79IT112级精度确定，尺寸精度较低，普通冲裁（精度为IT11）完全能满足要求。
以凹模为基准件凸模根据凹模尺寸进行配制加工。
2.3.3技术要求
1.未注公差均按IT14级制造；
2.冲裁凹凸模刃口间隙不均匀度≤0.03;
3.零件表面不允许有缺陷。
2.3.4结论
综上所述，该零件的冲裁工艺性较好，冲裁加工能够达到设计要求。
2.3.5方案的确定
综合上述分析：
对于一个工件可以得出多种工艺方案，经比较，综合冲裁件的质量，经济性、安全性所以决定采用方案三。
2.3.6确定排样图和裁板方案
1.钢板规格选定制件的毛坯为简单的圆形件，而且尺寸比较小，考虑到操作方便，宜采用单排。
于t=1.6m,查《冲压工艺与模具设计》附表7轧制薄钢板拟选用规格为：
1.6
1800
1400的板料。
2.排样设计
图2-3
Do=
=52.4
由毛坯直径
查表得修边余量为2.0mm
查2-1得
则条料宽度
布距
表2-1
料厚
手送料
自动送料
圆形
半圆形
往复送料
a
≤1
>
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~8
8
1.5
2
2.5
3
4
5
6
7
3.5
9
送料最小间隙参照表2-2
表2-2
故一个步距内的材料利用率
为：
=A/BS
100
=
/BS
=70
第三章模具结构形式及其工艺计算
方案一模具结构为正装单工序模具和方案二倒装单工序模具的后一个工序模具是一致的，两个的主要不同在前道工序模具结构上。
正装式单工序模具和倒装式单工序模具结构比较：
装式单工序模具适用于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距较小的冲裁件。
倒装式单工序模具结构简单，又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，所以应用十分广泛。
而且从本次零件的卸料回弹上考虑的话，比方案一容易控制。
因此形状和尺寸精度比方案一更加的高。
根据零件分析，制件的精度不高，为了提高经济效益和简化模具结构，宜采用方案二，即倒装式单工序模具结构。
3.1基本设计计算
因为加工工件需一道工序，所以从上得到的尺寸是，t=1.6mm,工件高度为11.4mm，冲孔的直径是Ф6.6mm。
3.2冲裁力的计算和压力机的选取
冲裁时之冲裁力为冲裁力、卸料力和推料力之和。
在选择压力机时是否要考虑，则应根据不同的模具结构对待。
即：
①冲裁力F=1.3tlτ=3.14×
24.8x1.6×
250=31148N
K查<
设计指导>
P22表2-20
②冲裁卸料力F卸=K卸·
F冲
=0.055×
31148
=1713N
K查《设计指导》P22表2-20得K卸=0.055
③冲裁推件力：
F=
K推·
=1×
0.05×
31148=1557.4N
K推查《设计指导》P22表2-22得K推=0.05
④落料力F落=1.3
vtτ
=1.3×
3.14×
24.8×
1.6×
250
=40493N
⑤拉深力F拉=
d1tσbK1
=3.14×
4×
250×
0.6
=3014.4N
k值为钢板系数值,查课本p167表4-19得k=0.6mm
冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的使用安全、产品质量、模具寿命、生产效率和成本的一系列问题。
计算如下：
P查p166表4-17得：
p=3
F总=F落+F卸+F压=40493+1713+2502.9
44.7KN
表3-1卸料力、推件力和顶件力系数
材料厚度
K卸
K推
K顶
钢
≤0.1
0.065-0.075
0.1
0.14
0.1-0.5
0.045-0.055
0.065
0.08
0.5-2.5
0.04-0.05
0.55
0.06
2.5-6.5
0.03-0.04
0.045
0.05
6.5
0.02-0.03
0.025
0.03
铝、铝合金
0.025-0.08
0.03-0.07
紫铜、黄铜
0.02-0.06
0.03-0.09
需要说明的是，以上选用的压力机，只是初步根据冲压力条件来选取，需要根据现有设备状况、模具的闭合高度、模具的外形与安装配合尺寸、零件加工的工艺流程、设备使用的负荷情况等因素，进一步合理安排。
所以综合上述要求，最终决定：
设备为J23-40。
表3-2J23-40型压力机主要技术参数
公称压力/KN
400
滑块行程/mm
80
行程次数/（次/min）
45/90
最大闭合高度/mm
330
连杆调节长度/mm
65
滑块中心线至床身的距离/mm
工作台尺寸/mm
前后
460
左右
700
滑块底面尺寸/mm
260
300
垫板尺寸/mm
厚度
孔径
/
立柱间距离/mm
340
模柄孔尺寸（直径/mm
深度/mm）
Φ50
70
床身最大可倾斜角
30°
3.3冲裁压力中心的确定
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点，为了使模具的正常的工作，在设计模具时，应使压力中心与模柄中心线重合，若不重合冲压时产生偏力矩，使模具的导柱或冲床的滑块单面受力，引起模具和压力机导轨的过早损坏，使刃口很快变钝，甚至有嘴刀口或造成设备人生事故。
简单形状的工件的压力中心与工件重心重合。
3.4工作零件刃口尺寸计算原则
①设计计算凸、凹模刃口尺寸的基本原则是：
以凹模为设计基准件，并根据工件尺寸和公差以及凹模的磨损规律，先计算凹模的刃口尺寸，间隙取在凸模上。
尺寸的计算方法
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方
法。
结合模具结构及工件生产批量，使用采用配合加工落料凸模、凹模、凸凹
模及固定班、卸料板，使制造成本最低，装配工作简化。
因此工作零件刃口尺
寸计算就按配合加工的方法计算。
第一类尺寸——凸模或凹模磨损后会增大的尺寸
落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模
尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差公式为：
Aj=（Amax-x△）+△/40
第二类尺寸——凸模或凹模磨损后会减小的尺寸
冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模
Bj=（Bmax+x△）0-△/4
第三类尺寸——凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸
凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响。
为了使凸凹模制造容易，采用配合加工法加工凸模、凹模，公差由零件图可查出公差为IT11。
第四章主要零部件的设计
4.1凸模结构的设计
冲裁时凸模承受了相当大的压应力，同时在卸料时又承受了拉应力，交变反复作用。
所以必须充分考虑其强度。
冲小圆孔凸模：
为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应做成逐渐增大的多级型式。
凸模结构形式是由冲裁件的形状、尺寸、冲模的加工工艺以及装配工艺等实际条件决定的。
其结构有：
镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等；
其截面形状有圆形和非圆形。
凸模的固定方式有台肩固定、直接用螺纹和销钉固定等。
翻孔时凸模圆角半径一般比较大做成球形或者抛物面形有利于变形。
4.2凹模结构的设计
4.2.1模具壁厚
H=kb（H的值不应小于15）
表4-1
H=0.35×
21.6=7.56《15不成立
取H=18
4.2.2模具厚度确定公式
C=（1.5～2）h=2×
18=27-36
可以取C=30
4.2.3凹模宽度B确定公式
B=b+2c=43.5.+60=103.5
按标准取B=125
凹模长度L确定公式43.5+30X2=103.5
参考表取L=125
表4-2矩形和圆形凹模的外形尺寸
4.2.4凸模长度L=H1+H2+H3+H+Y
H1为凸模固定板的厚度H
H2为卸料板厚度
H3为导料板或坯料厚度
H为凸模进入凹模的深度
Y为附加长度，包括凸模刃口的修磨量，凸模固定板于卸料版的安全距离A（取15-20mm）等。
表4-3固定卸料板厚度
H1=0.8H凹=0.8X18=9.6mm
H2查表得为10mm
H3=1.6mm
H=20
Y取15mm
L=9.6+10+1.6+15+20=56.2mm
4.3凸模垫板的选择
冲模在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过凸模的固定端传递到上模座。
如果作用在模座上的力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。
为了避免模座的损坏，在凸模固定板和上模座之间加装一块淬硬的垫板。
在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加装一块垫板。
设计时，一般根据需要在国标中选取标准的垫板型号。
一般垫板的的形状和尺寸大小与凹模板相同。
材料选用T7、T8钢，热处理的淬火硬度为48～52HRC，上下表面的粗糙度为Ra0.8以下。
凸模垫板承压计算：
4.4模架的设计
导柱与导套结构由标准中选取，尺寸由模架中参数决定。
导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10-15mm，而下底面模座底面与导柱的距离应为0.5-1mm。
导柱与导套之间的配合为H7/h6,导套与上模座之间的配合为H7/r6，导柱与下模座之间的配合为R7/h5。
导柱与导套材料采用20钢，热处理硬度为（渗碳）56-62HRC。
上下模座材料采用45钢，热处理硬度为调质28-32HRC。
采用滑动导向后侧导柱式模架的导向方式，如图1所示，模架的结构与尺寸都直接由标准中选取，因为它的模具较高所以选取比较大一点的模架相关参数：
模架选用：
L=125mmB=125mm；
闭合高度为：
160～190；
上模座=125x125x35，下模座=125x125x40；
导柱=25x150，导套=25x85x3；
凹模周界L：
125，凹模周界B：
125；
图4-1模架
导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于10-15mm，而下模座底面与导柱底面的距离应为0.5-1mm。
表4-4
4.5凹凸模间隙值
①冲裁模刃口双面间隙
查表4-5得
凹模的直径Dd=（Dmax-X△）+δd=（28.2-0.15X0.75）=28.1
凸模的直径Dp=（D-
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