汽车前反光碗模具设计.doc

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XXXXXXX院毕业设计

题目:

汽车前反光碗模具设计

姓名：

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指导老师：

毕业论文答辩时间：

2015-11-20

前言

随着工业发展，冲压模具的应用越来越广泛。

同时由于产品更新换代速度的加快，除了要保证模具设计质量以外，对模具设计效率的要求也越来越高。

为了促进我国冲压模具技术的发展，从计算机技术、先进加工技术及装备、其它新技术与冲压模具等方面分析了我国冲压模具的技术现状。

结果表明：

经过几十年的发展，我国的冲压模具总量位居世界第三位，加工技术装备基本已与世界先进水平同步。

本文首先分析了复合模具的工艺结构，介绍了复合模具的设计，重点介绍了模具的结构、凹凸模的设计、冲裁力的计算以及冲压机的选型。

其次详细阐述了落料拉深冲孔复合模的工艺设计与结构设计过程、对拉深凸模、落料凹模、落料拉深凹凸等模具主要的成型零件以及各种标准零件进行设计计算和选择，基本上确定了落料拉深冲孔复合模的整体结构框架。

本文设计的复合模具适用于加工几何尺寸较大、形状复杂、精度要求较高的冲压类零件，通过理论分析和大量的工程实践探索，在模具上采用了一些特殊机构，可使操作简单，提高生产效率,对提高企业的市场竞争力有着现实的意义。

通过了复合模具的设计，可以将传统的分模加工合二为一，使落料、拉深、冲孔一次成形，避免了分模加工中定位误差的生产，从而保证了质量，降低了成本，提高了生产效率。

-2-

1.1冲压模具简介

1.1.1冲压成形与冲压模具的概念

冲压成形是指利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加压力，使其生产分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。

冲压加工的对象一般为金属板料、薄壁管、薄型材等，板厚方向变形一般不侧重考虑，因此也称为板料冲压，并且通常是在室温状态下进行，所以也称为冷冲压[8]。

冲压模具是指在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，俗称冲模

在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具，高效的冲压设备是必不可少的三要素。

如图1-1所示。

图1-1冲压零件的影响因素

1.1.2冲压模具的分类

1.根据工艺性质分类

（1）冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。

如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

（2）弯曲模使板料毛坯或其它坯料沿着直线产品弯曲变形，从而获得一定角度和姓张的工件模具。

（3）拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

（4）成形模是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。

如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等[9]。

2、根据工序合程度分类

（1）单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。

（2）复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

（3）级进模（也称为连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

1.2本课题主要研究的内容及意义

本课题的研究对象是汽车前反光碗零件的落料拉深冲孔复合模具，做出工艺分析案，计算出工艺参数，设计模具的总体装配图，从而提高了理论分析能力和解决实际问题的独立工作能力。

主要内容具体可以分为以下几个部分：

1、对落料拉深冲孔复合模进行工艺设计和结构设计[10]。

2、主要工作部分尺寸的计算。

3、主要工艺参数的计算。

4、模具的工作总体设计及装配。

5、设计出模具总装配图。

随着科学的飞速发展，冲压模具在各行业中有着较广泛的应用，其组成零件中标准件占有很大比重。

而很多冲压制件都是系列化产品，它们的模具节哦故相同或相似而尺寸不仅相同，在设计过程中，设计人员需要反复查阅手册以确定模具零部件的标准外形与尺寸，重复设计的工作量很大。

由于产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计环节在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。

国外的模具制造企业，广泛使用先进的高精度、高速度、专业化加工装备，如日本丰田汽车模具公司拥有构造面加工数控铣床39台套、型面加工高速五轴五面铣床15台套、其它新型一体化专门加工设备6台套。

加工工艺方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工等，精加工走刀移行密度仅有0.3mm。

同时，可以实现内凹圆角清根、外凸圆角加工到位等，因而可以控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小型面误差，实现模面的精细加工。

日本、韩国、新加坡、德国、荷兰、美国及我国台湾、香港地区的独资、合资企业很多，民营模具企业很不少；苏州兰佩铸造、远轻模具等企业主要生产汽车发动机及轮毂等部件压铸模和铸模，昆山中大模架等企业专业生产各种大型模架、模具导向件、模具弹簧等标准件[11]。

国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备，硬件上与国际水平的差距正在快速缩小：

上海的汽车模具企业，近年来通过大量购置先进的五轴高速加工机床、大型龙门加工中心和五轴联动数控高速铣床、数控车或复合加工机床、先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机等。

一汽模具公司已经拥有五轴高速数控铣床等大型高速加工设备；东风汽车模具公司拥有高速的数控铣床。

目前，资产过亿，拥有龙门加工中心10台以上的大型汽车模具企业已经达到10多家。

外国人都惊呼：

怎么两年之间中国大陆的汽车模具规模、数量和制造能力会有如此大的变化。

我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。

产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺，加工装备等方面。

冲压模具加工工艺和装备对提高加工效率、确保模具精度、缩短交货周期有重要影响[12]。

过去的中国冲压模具行业，车、刨、铣、磨等传统普通机床和电火花线切割机床，曾经在绝大数冲压模具企业使用。

采用加工冲压模具时，通常需要对模具零件反复装夹和定位，因而加工生产效率低。

模具产品质量差。

模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备、具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用与汽车，机械、航天、航空、轻共、电子、电器、仪表等行业。

2005年中国模具工业产值达到610亿元，增长率保持在25%的高水平，行业的生产能力约占世界总量的10%，仅次于日本、美国而位列世界第三。

目前我国大部分模具企业采用的仍然是传统的设计方法，特别四中小型模具企业，设计人员进行着大量的重复性劳动，在通用零件和标准件的设计过程中，不得不多次重复查阅设计手册，造成模具设计周期长、效率低、耗资大的现状，这也就影响了企业的市场竞争力[13]。

本课题汽车前反光碗，冲压该零件时，普遍采用落料、拉深、冲孔，翻孔四道工序，生产效率低，成本也高，为此，设计了冲压该零件的落料拉深、拉伸;冲孔;最后翻孔，14]。

第2章模具总体方案的分析与确定

本课题的研究对象是汽车前反光碗，材料为A3，料厚为0.5mm，是形状规则的旋转体零件大批量生产。

汽车前反光碗如图2-1所示。

2.1工艺方案分析

2.1.1工件的分析

工件图:

如图所示

生产批量:

大批量

材料:

A3

料厚:

0.5mm

图2-1工件的简图

图2-1所示为汽车前反光碗，材料为A3，料厚为0.5mm，是形状规则的旋转体零件，大批量生产。

2.1.2落料拉深工艺分析

由图2-1可见，该工件的加工涉及到落料、拉伸，翻孔，冲孔四种工序内容。

（1）落料拉深工艺分析

此工件为有凸缘圆筒形，工件,要求内形尺寸，没有厚度不变的要求。

此工件的形状满足拉深的工艺要求，可用拉深工序加工件底部圆角半径r=5.5mm，大于拉深凸模圆角半径r凸=3~6mm,满足拉深对圆角半径的要求。

尺寸Φ63mm，按公差表查得为IT14级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。

表6毛料计算附表（mm）

序号

l

r

lr

序号

l

r

lr

1

17

79.25

1374.25

6

13.75

31.17

428.59

2

6.67

77.71

518.33

7

2

28

56

3

10.428

70.184

731.88

8

5.89

26.64

156.67

4

28.37

55.104

1563.3

9

24.25

12.13

293.43

5

5.25

39.375

206.72

∑lr=91.5mm

根据公式计算得毛坯直径：

计算相对厚度：

δ/D*100=0.5/91.5*100=0.54

确定拉深次数：

根据h/dn=13.35/74=0.18

δ/D*100=1.4

查相关表得拉深次数为1，故一次能拉成。

1、翻孔工序概念翻孔是沿内孔周围将材料侧立凸缘的冲压工序。

2、翻孔的形式常见的翻孔形式，如图1。

图1a是在材料平整未变形部分翻孔；图1b是在拉

深件上翻孔，可以向外翻，也可以向内翻。

如果高度超过一次翻孔的允许值，可以先拉深，

再预冲孔，然后外翻成形，如图1c所示。

图1a

图1b

图1c

3、翻孔系数翻孔变形程度常用翻孔系数来表示：

K值越大，变形程度越小；K值越小变形程度越大。

影响翻孔系数的主要因素有：

1）、材料的性能，塑性越好，K值越小

3）、孔的加工方法，如果是钻出的孔，由于无撕裂面，翻孔时不易出现裂纹。

冲出的孔有部

分撕裂面，翻孔易开裂，故K值较大。

如果冲孔后对材料进行退火或将孔整修，可得到与钻孔

相接近的翻孔比。

此外，还可以将冲孔的方向和翻孔的方向相反，使毛刺位于翻孔内侧可减

少开裂。

4）、翻孔凸模的形式，球面凸模能使K值减小，增加变形程度。

各种材料的翻孔系数

材料（退火）

翻孔系数

K

Kmin

白铁皮

0.70

0.65

软钢t=0.25~2mm

0.72

0.68

软钢t=3~6mm

0.78

0.75

黄铜H62t=0.5~6mm

0.68

0.62

铝t=0.5~5mm

0.70

0.64

硬铝

0.89

0.80

钛合金TA1（冷态）

0.68

0.55

TA1加热（300~400℃）

0.50

0.40

TA5（冷态）

0.90

0.75

TA5（加热500~600℃）

0.75

0.65

D=14.55mm

2.2工艺方案的确定

根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深和切边。

现拟定以下几种工艺方案：

方案一：

先落料，后拉深，冲孔，翻孔，切边，采用单工序模生产。

方案二：

落料拉深冲孔复合冲压拉伸，翻孔，采用复合模和单工序配合

方案三：

拉伸、冲孔，翻孔，拉伸，断料级进冲压，采用级进模生产。

方案分析：

方案一模具结构较为简单，但需要5副模具，成本高，生产效率低，难以满足大量生产的生产要求。

方案二只需要两副模具，减少了工序数量，工件的精度及生产效率都比较高，但模具制造时有一定的困难。

方案三也只需要一副模具，生产