刹车保持架冲压成形工艺及模具设计说明书大学论文.docx

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刹车保持架冲压成形工艺及模具设计说明书大学论文

刹车保持架冲压成形工艺及模具设计

摘要

在模具成型的金属制品中，有很大一部分是作为功能结构件的。

金属功能结构件主要保证足够的机械强度和准确的装配尺寸，对其他要求不高。

同样，该刹车保持架要求既要保证强度也要尽量节省材料，以及保证与装配有关的平面度和折弯垂直度。

本设计涉及产品造型、材料、冲压工艺及分析、模具设计等方面，最主要的是冲压工艺分析与模具设计。

工艺分析方面依靠DYNAFORM的有限元模拟平台进行分析，该软件采用显式动力为主、隐式为辅的有限元分析程序，能够真实模拟板料成形中各种复杂问题。

后处理器通过CAD技术生成形象的图形输出，可直观地动态显示各种分析结果。

模具结构设计方面，根据工艺模拟分析的结果，在满足制件使用要求情况下，力求使模具的结构简单，生产效率高，材耗少成本低，操作安全。

此零件为大批量生产，在设计中还特别进行了强度、刚度等校核，确保模具寿命达到技术要求。

图纸设计严格按照机械制图的相关标准，保证每个零件的尺寸都能准确无误地表达出来。

关键词：

刹车保持架；正反拉深；胀型；翻边；复合模

Brakemaintainsastampingformingtechnologyanddiedesign

ABSTRACT

Amongthemetalproductsformedbymolding,thereisagreatpartoffunctionalaccessoys.Themetalsufficientpartshavetoensureadequatemechanicalstrengthandaccuratemeasurementsoftheassemblyandtheyarenotstrictwithotherrequirements.Likewise,thebrakecageisrequiredtoensurethestrengthandsavematerialssothatassurethesurfaceandverticaldegree.Thisproductdesignconcudesmaterial,craftandanalysisoftheramanddiedesign.Themostimportantistheramprocessanalysisanddiedesign.

Processdependsonthefiniteelementanalysissimulationsoftwaredynaformandrelyingonthefiniteelementanalysisoftheprogram,itcanimpersonateallkindsofcomplicatedproblemsinsheetingforming.Throughthecadtechnologygenerationofoutputs,itcanshowtheanalysisofvariousresultsdynamicallyafterprocessing.

Diedesignpursuessimplestructure,highefficiencyandlesscostsaccordingtotheanalysisprocess.Thepartsisrequiredtomassproduction，sothelifeofmoldhavetoconformtorequirements，especiallyinthedesignofthestrengthandstiffness.Alldrawingsarefinishedaccordingtorelevantstandardsofstrictmechanicaldrawing,andthesizeofeachpartscanbeexpressedperfectly

Keywords:

brakecage；forwardandbackwardstretching；flanging；bulging；compounddie

1绪论

1.1背景及行业发展

目前,汽车工业面临全世界范围内激烈的市场竞争。

各个汽车生产商不断地推出新车型来满足用户不同的需求。

缩短新款车型的开发周期就成为在竞争中获胜的关键，汽车覆盖件是汽车产品最重要的组成部分。

汽车覆盖件是冲压零件中比较特殊而又重要的一种，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大、表面质量要求高、曲面多为空间曲面、配合协调性高等特点，工艺复杂，模具的制造周期直接影响汽车的制造成本以及新产品的开发周期。

长期以来，我国汽车覆盖件模具的设计和制造，都是在以往经验的基础上，通过模具制造后期的反复调试并最终完成的。

这种凭经验和试制的方法，不仅使模具制造周期过长，而且成本过高，质量也得不到保证。

在制造费用上，汽车覆盖件占整个汽车制造费用的70％以上，汽车车身模具制造技术就成为汽车开发能力的关键环节。

板料成形模拟技术伴随着非线性连续介质力学理论、有限元理论和计算机技术的发展而逐步发展起来。

各种成熟的CAE仿真软件应运而生,不断地应用于汽车工业中，有效地用来解决覆盖件制造中的难题如拉裂、起皱、回弹的预测。

随着有限元数值模拟技术的发展和完善，可以对复杂的板料成形问题进行模拟分析，以前大量试冲压、修模的工作，可以通过有限元软件虚拟进行，并获得重要的工艺参数，从而为优化工艺参数，缩短模具制造周期提供依据。

本毕业设计以某型号汽车内刹车保持架为例，对其进行冲压成形模拟仿真，预测冲压过程中所遇到的问题，为模具的设计提供前期依据。

1.2国内外研究状况

自上世纪八十年代以来，国外就开始开发CAD/CAM系统CADDS,并逐步运用到模具设计中，大大提高了模具的设计水平和效率。

CAD/CAE/CAM技术的普及，使许多先进的模具技术得到广泛应用，并在相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具上取得显著成果。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

一些国内模具企业已普及了二维CAD，并广泛使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、Dynafrm、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。

经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。

例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。

目前，国内许多高校、研究所和大型企业在冲模CAD/CAM方面也进行了许多探索和实践，并获得了许多可喜的成果。

1.3题目研究方法

本论文主要通过具体例子的方式对冲压模具的生产流程进行介绍、分析、研究。

通过对刹车保持架零件模具设计的说明，详细地阐述了冲压模具生产的一般流程。

对零件加工工艺性分析、零件的加工方式、冲压模具的结构组成等进行介绍并对冲压模具生产中常常出现的缺陷进行分析研究。

步骤如下：

（1）零件成型方案确定；

（2）零件成型模拟分析，根据模拟结果进一步提出工艺改良方案；

（3）使用UG、CAD等软件对零件进行分析，设计模具装配图和零件图；

（4）完成冲压零件设计的文字说明。

1.4论文构成及研究内容

论文主要由绪论、零件的成型工艺分析、工艺方案制定、成型模拟分析及设计计算、模具结构零部件的设计计算、模具缺陷分析等六大部分构成。

论文主要围绕刹车保持架零件冲压成形工艺及模具设计展开，综合运用冲压成形工艺及模具设计理论以及UG、AUTOCAD等辅助设计软件，完成成型模拟和设计计算，并建立产品的三维图形，绘制模具的装配图和零件图。

2金属件的工艺分析

2.1金属件零件图

刹车保持架金属件形状简单，适用模具批量生产，零件材料08钢，厚度t=1.4mm，

其产品二维图和三维造型如下图：

图2.1刹车保持架工程示意图

图2.2刹车保持架三维视图1

图2.3刹车保持架三维视图2

2.2金属件工艺分析

本零件是大批量生产件，用冲压加工方法是由于生产效率高和材料利用率高，可以取得较好的经济效益。

由金属件零件图可知，该零件为一般的拉深翻边金属结构件，形状比较简单，无尖角、凹陷或其他形状突变，尺寸不是很大，虽然左右不对称，但差别不大，冲裁时受力较均匀。

其尺寸精度、各处的圆角半径均符合拉深工艺要求，但是否一次拉深达到所要求高度，需要进行计算。

该零件需要进行翻边工序，因此要注意保证平面度和折弯角度垂直。

通过上述工艺分析，可以看出该零件作为普通的薄板件成型，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成型问题，又属于大量生产，因此可以用冲压方法生产。

3金属件的工艺方案

产品所用的材料为08F,优质碳素结构钢，软状态，其力学性能如下：

τ=220-310Mpa,σb=280-390Mpa,σs=180Mpa。

（《冷冲压工艺与模具设计》P322），零件图上未注公差等级，属自由尺寸，按IT12级确定工件尺寸的公差。

该制件形状简单，尺寸比较大，厚度一般，属于普通冲压件，但有几点应该注意：

①该冲裁件的材料08F，具有较好的可冲压性能。

②由于板料厚度一般，且在各个转角出均有圆角过渡，比较适合冲裁。

③有一定的生产批量，应重视模具材料的选择和模具结构的确定，保证模具的寿命。

④制件较大，从安全考虑，要采取适当的取件方式，模具结构上设计好推件和取件方式。

3.1冲压该零件，需要的基本工序和次数

（a）落料；

（b）拉深；

（c）胀形；

（d）冲孔和翻边；

（e）切边和整形；

（f）冲侧面孔。

根据以上这些工序，可以做出以下各种组合方案。

方案一：

（a）落料；

（b）拉深；

（c）胀形

（d）冲孔；

（e）圆孔翻边；

（f）整形；

（g）切边；

（h）冲侧面孔。

方案二：

（a）落料；

（b）拉深胀形；

（c）冲孔、圆孔翻边；

（d）切边、整形；

（e）冲侧面孔。

方案三：

（a）落料；

（b）冲孔、圆孔翻边；

（c）外缘翻边；

（d）切边、整形；

（e）冲侧面孔。

方案四：

（a）落料拉深；

（b）胀形；

（c）冲孔、圆孔翻边；

（d）切边和整形；

（e）钻侧面孔。

对以上四种方案进行比较，可以看出：

方案一，从生产效率、模具结构、加工难度方面考虑，这样的工序编排比较合理，都是单工序模具，数量多，成本高，中间周转困难，从模具寿命来看，这样编排会使拉深模的凹模壁厚比较小，容易磨损造成模具报废，况且工件需要大批量生产，要求模具寿命好，所以这方案不适合。

方案二，冲孔和翻边放在一套复合模具上冲出，可以节省一道工序，且有利于保证孔的尺寸精度，提高生产效率。

但拉深模同样会出现方案一的缺点，因而也不适合。

方案三，该方案跳过了拉深的工序，直接进行冲孔和圆孔翻边，虽然提高了生产效率，但由于工件翻边高度比较高，需要经过计算才能确定能不能直接进行翻边。

方案四，该方案落料拉深了一定高度后通过胀形的工序成型，避免了凹模磨损过快的缺点，同时把落料和正反拉