侧围密封粱侧修边冲孔模具设计毕业设计论文.docx
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侧围密封粱侧修边冲孔模具设计毕业设计论文
毕业设计论文
学生姓名：
***
系别：
机械工程系
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
********
学号:
***********
毕业设计开题报告
课题名称
侧围密封粱侧修边冲孔模具设计
课题来源
生产实际
一、课题来源、目的、意义
1．课题的来源
本课题来源于校办工厂实际的生产加工，为已有的生产产品，通过对产品工艺及功用的要求分析设计冲压模具并予以优化，以满足生产需求并提高生产效率。
2．本课题研究目的
对侧围密封粱侧修边冲孔模具设计进行计算机辅助设计，实现模具的三维数字化设计与虚拟装配。
3．本课题研究的意义
我就侧围密封粱侧修边冲孔模具设计，通过现场调研发现存在如下主要问题：
1）模具制造周期较长。
根据工厂已有的生产设备，规划出合适的生产工艺，设计出合理的方案，能达提高生产效率的目的；
2）模具制造成本高。
通过对已由设计方案的改进和创新设计，对模具结构方案进行改进，可以降低生产成本，延长模具的使用寿命。
通过对模具设计方案的设计、优化，不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据现有的模具设计经验与研究，可以建立或完善模具设计系统，从而更大程度上提高冲压件生产水平，获取更大的经济利益。
二、国内外概况、预测和文献综述
1.冲压模具的国内外研究概况
当下的中国经济正处于持续高速的发展状态，制造业也不例外，这为模具工业的发展立功了大平台。
在今后的模具行业发展中，应当注意以下几个方面：
1）要调动国有企业的创新能力，发掘企业内在动力。
积极施行大中型制造企业的主副分离，使模具制造厂、车间充分发挥其活力，并应加强产权保护，推进企业自主研发能力，有利于模具制造厂完成自主创新，通过企业机制转型，独立自主经营，更能适应市场需求；
2）利用信息技术提升模具制造也的制造技术水平，充分利用CAD/CAE/CAM技术，推动模具制造业改革；
3）要重视模具结构方面的研究发展，重点发展精密、复杂模具的制造与研发工作，突破复杂模具设计制造难关；
4）要积极缩短地域生产制造水平差距，充分做好地域之间的技术交流，整体提升我国的模具制造业技术水平。
中国的模具企业大都是中小企业以及从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的管理，在生产时间、成本、质量的控制方面存在许多问题。
面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平必然会使模具企业疲于奔命。
因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，因此，必须有一套先进的管理系统。
以Internet为平台，以电子商务为手段，通过对物流、资金流与信息流的整合和控制，从采购原料开始，制成中间产品以及最终产品，最后又销售网络把产品送到消费者手中，将供应商、生产商、分销商、零售商，直到最终客户连成一个整体的网链结构和模式，提高供应链的效率和竞争力，使整个供应链达到成本最小化，利润最大化。
2.课题的研究趋势预测
1）继续全力全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE的具有极高的优越性，它赋予模具制造业新的活力，使模具制造业能够快速发展，应用得到广泛推广。
CAD/CAM/CAE技术能够有效的提高生产率、改善生产质量、减低生产成本、减轻劳动强度，其优越性是传统设计方法无法相比的。
2）模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展
随着科技水平的发展与进步，模具制造业的测量技术也在进步。
不同的测量技术和设备一一对应不同的模具生产。
从模具设计初期所涉及到的数字化测绘，到模具加工工序测量、修模测量，到模具验收测量和后期的模具修复测量；从电子类小尺寸模具到汽车类中大型模具和航空航天行业的大型模 具测量，高精密测量设备无处不在。
3）一体化加工中心是目前正在发展的新技术
一体化加工中心具有其他机床的主要优点，除底面加工外，一次能完成各种粗精加工，包括其装夹定位，加工效率很高。
且目前已出现的无人生产形式主要指的就是柔性加工中心。
4）模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同
在模具成型方面的主要发展方向有冲压模具功能复合化和模具加工系统自动化。
另外，随着制造水平与技术的提高，模具行业随之出现了一些新技术与模式，主要有：
适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效率的团队精神；提高快速应变能力的并行工程，虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。
[2]
三、设计方案及可行性分析
1．模具工艺方案设计
前围密封梁三维零件图如图1所示：
图1前围密封梁
根据实际的加工情况，其加工工艺方案为：
落料——拉延——外侧修边冲孔——内侧修边冲孔及剖切，而本课题所设计的只有测修边冲孔及剖切部分。
本道工序采用复合模，同时完成修边、冲孔、剖切三个动作。
1）支撑件：
本模具支撑件为上下模座，材料选用HT300灰铸铁。
灰铸铁抗震能力好，适合做机床等机加工设备的支撑件材料；
2）定位：
上下模闭合的定位采用定位块定位，在下模设一块矩形定位块，在上模压料板设置形状一样的矩形凹槽，起到定位作用。
而制件的定位，由于本道工序之前已经加工出相应型面，因此，可以采用型面定位。
通过已加工型面与凹模型面贴合自行找正定位；
3）夹紧件：
采用弹性压料装置压紧。
通过弹簧和卸料螺钉连接上模座与压料器，构成弹性压料装置兼卸料装置。
当上模被提起未工作时，上模与压料器通过卸料螺钉连接使压料器无法下落。
当模具工作，上模下移时，压料器先与制件接触，而上模板继续下移，并由于弹簧作用压紧制件；
4）工作件：
本工序将对制件进行修边、冲孔、剖切三个动作。
修边通过安装在上下模的上模修边镶块与下模修边镶块相对运动完成内侧修边。
冲孔通过安装在上模的冲孔凸模完成，冲孔凸模由垫板与模座与上模相连。
剖切通过剖切冲头完成，冲头向下运动，与下模的镶块相对运动，完成制件的切断；
5）卸料件：
本模具完成为修边、冲孔、剖切三个动作，其中，废料较小，可直接通过自重下落至废料槽排出，制件的卸料通过弹簧、卸料螺钉完成。
完成加工后，废料直接通过自重下落至废料槽排出；而由于弹簧作用，上模上移而压料器还未上移，直到卸料螺钉与上模座接触提着压料器向上运动，则制件与冲头和上模修边镶块分离完成卸料；
6）导向装置：
模具的导向装置一般有导柱导套导向与导板导向，本课题选用导柱导套导向，具体分析下面将会分析；
2．模具结构方案设计
1）方案一：
复合模倒装，导柱导套导向，采用弹簧卸料装置，修边模镶块，方案示意图如图2。
图2方案一
1、上模座、上模固定座2冲孔凸模、固定座及垫板3弹簧、卸料螺钉4、导套5、导柱
6、下模座、下模固定座7、下模镶块8、上模镶块9、压料器10剖切冲头、固定座及固定座垫板
优点：
倒装复合模以及采用弹簧卸料装置结构简单，废料易于排出，导柱导套的设计方案精度高
缺点：
导柱导套不易于承受侧向力，弹簧卸料容易造成弹簧疲劳。
2）方案二：
复合模倒装，导板导向，采用弹簧卸料装置，修边模镶块，方案示意图如图3。
图3方案二
1、上模座、上模固定座2冲孔凸模、固定座及垫板3弹簧、卸料螺钉4、导板
5、下模座、下模固定座6、下模镶块7、上模镶块8、压料器9、剖切冲头、固定座及固定座垫板
优点：
抗侧向力能力好。
缺点：
倒装复合模不适合边距小的孔冲压，导板导向精度低。
3．方案分析
根据实际加工，本课题所设计的模具边距不是很小，切数量多这种情况下，一般最好选用倒装保证加工的效率以及零件的表面质量。
而相比之下，此工序侧向力较小，为保证加工孔的精度，应该采用导柱导套导向。
综合以上考虑，从满足经济性、高效率、高精度的角度出发，选择方案一。
四、预计达到的要求及预计的关键技术
1.预计需达到要求、技术指标
1）型面按数模加工，数模表示零件的外表面（上模型面），下模型面与之配间隙其间隙为一个料厚1mm；
2）修边精度±0.5mm，冲孔精度±0.2mm
3）压料器与凹模镶块间隙为:
0.5mm;
4）导板间隙0.05--0.1mm;
5）图中未注倒角C5--10mm（以美观为度）;
6）未注明非主要尺寸在图上量取，加工精度按3D图的颜色要求；
7）模具理论闭合高度H=700，使用设备1000T.
8）应有足够的强度和硬度，不能在冲压过程中断裂或破坏。
对其材料及热处理应有适当要求，防止硬度太高而脆裂。
9）螺钉、螺母、弹簧、等紧固弹性零件采用标准件，选用时在保证紧固和弹性顶出功能同时，为避免碰伤人手和妨碍操作，应避免紧固件暴露在外表面操作位置上。
防止碰伤人手和妨碍操作。
2.预计的关键技术
1）凸、凹模设计、尺寸的确定，零件尺寸的展开和压力中心的计算；
2）凸模设计、凹摸镶块的设计，卸料机构的设计；
3）应用三维软件Pro/E实现模具的三维实体建模；
4）应用三维软件Pro/E进行装配仿真、装配分析，绘制模具二维工程图；
五、课题研究进展计划
毕业设计具体进度安排见表1。
表1毕业设计具体进度安排表
序号
设计（论文）各阶段名称
日期
1
搜集资料,撰写开题报告
1-3周
2
模具方案选择,结构设计与计算
4-7周
3
模具三维数字化设计与虚拟装配
8-10周
4
模具二维工程图
11-13周
5
撰写论文
14-16周
六、参考文献
[1]周甘.我国机械产业模具技术的现状及未来前景.中国电子商务[J],2014,（13）
[2]李志刚.国内外汽车模具技术的发展趋势.金属加工：
冷加工[J],2011,（16）:
12-15
开题报告要求
1、开题报告必须在收集和阅读有关资料，考查生产现场，参考类似产品，进行分析、对比、论证的基础上进行撰写。
2、开题报告的内容一般包括：
课题的来源、目的、意义、国内外的现状及发展；进行可行性分析及系统设计方案；系统达到的功能要求、技术指标；所应用的新技术、新工艺、新装置等及关键技术；系统研究的重点和难点；预测课题的经济效益和社会效益以及可能取得的成果等。
3、开题报告不得少于3000汉字，并附有毕业设计计划安排。
4、开题报告要求在毕业设计前四周内完成。
导师评语（应根据“开题报告要求”，组织所指导的学生进行交流，对学生开题报告的内容、设计方案、应用技术以及预测成果等进行综合评价。
）
导师签名：
200年月日
摘要
本篇论文介绍了了模具工业在国内的发展与现状，以及AutoCAD和Pro/e在模具设计中的结应用，详细论述了汽车侧围密封粱模具的设计过程。
根据制件的形状和工艺要求，进行工艺分析，制定了零件的冲压成形工艺方案，详细叙述了修边剖切冲孔模具的设计。
论述汽车侧围密封粱修边剖切冲孔模具方案的比较和选择。
根据零件形状、结合实际制定出合理的排样设计。
详细介绍了汽车侧围密封粱修边剖切冲孔模具的结构设计及关键零部件设计（包括冲裁力、卸料力和推件力的计算，弹簧、卸料螺钉的选择，凸、凹模设计，上、下模座，导柱、导套的选择等）。
简述了冲压设备的选择，并且编制了模具主要零部件制造工艺。
简要论述了利用AutoCAD进行模具设计过程和Pro/e三维建模，以及两者的结合，虚拟装配。
关键词：
修边剖切冲孔模具设计；工艺分析；结构设计；虚拟装配
Abstract
ThispaperintroducestheprocessionofmoldindustryinthedevelopmentandpresentsituationofdomesticandAutoCADandPro/eandapplicationinthemolddesign.Detaileddiscussesthecarsidesealaroundbridgemolddesignprocess.Accordingtotheshapeofthepartsandtechnicalrequirements,processanalysis,formulatedthepartsstampingprocessprogram,isdescribedindetailthedesignofpiercingdiefortrimmingcutting.Discussesthecarsidesealaroundbridgetrimmingcuttingschemecomparisonandselectionofpiercingdie.Accordingtotheshapeofparts,combinedwithactualworkoutreasonablelayoutdesign.Introducedthecarsidesealaroundbridgetrimmingcuttingpunchingdiestructuredesignandkeypartsdesign（includingblankingforce,dischargingthecalculationofforceandpushingforce,spring,thechoiceoftheunloadingscrews,convexandconcavediedesign,upperandlowermoldbase,thechoiceoftheguidepin,guidesleeve,etc.）.Thispaperexpoundsthechoiceofstampingequipment,andcompiledthemajorpartsofthemoldmanufacturingprocess.BrieflydiscussestheuseofAutoCADfordiedesignprocess,andPro/e3Dmodeling,aswellasthecombinationofboth,virtualassembly.
Keyword:
trimmingcuttingpunchingdiedesign;Processanalysis;Structuredesign;Virtualassembly
第一章概论
1.1模具工业的发展与现状
1.1.1模具工业发展概况
当下的中国经济正处于持续高速的发展状态，制造业也不例外，这为模具工业的发展立功了大平台。
在今后的模具行业发展中，应当注意以下几个方面：
1）要调动国有企业的创新能力，发掘企业内在动力。
积极施行大中型制造企业的主副分离，使模具制造厂、车间充分发挥其活力，并应加强产权保护，推进企业自主研发能力，有利于模具制造厂完成自主创新，通过企业机制转型，独立自主经营，更能适应市场需求；
2）利用信息技术提升模具制造也的制造技术水平，充分利用CAD/CAE/CAM技术，推动模具制造业改革；
3）要重视模具结构方面的研究发展，重点发展精密、复杂模具的制造与研发工作，突破复杂模具设计制造难关；
4）要积极缩短地域生产制造水平差距，充分做好地域之间的技术交流，整体提升我国的模具制造业技术水平。
中国的模具企业大都是中小企业以及从作坊式的企业成长起来，甚至目前仍有许多模具企业是作坊式的管理，在生产时间、成本、质量的控制方面存在许多问题。
面对激烈的市场竞争，落后的管理手段和水平必然会使模具企业疲于奔命。
因此，模具制造企业要提高管理水平，具备快速反应和及时调整的能力，因此，必须有一套先进的管理系统。
以Internet为平台，以电子商务为手段，通过对物流、资金流与信息流的整合和控制，从采购原料开始，制成中间产品以及最终产品，最后又销售网络把产品送到消费者手中，将供应商、生产商、分销商、零售商，直到最终客户连成一个整体的网链结构和模式，提高供应链的效率和竞争力，使整个供应链达到成本最小化，利润最大化。
[1]
1.1.2模具工业未来前景
1）继续全力全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE的具有极高的优越性，它赋予模具制造业新的活力，使模具制造业能够快速发展，应用得到广泛推广。
CAD/CAM/CAE技术能够有效的提高生产率、改善生产质量、减低生产成本、减轻劳动强度，其优越性是传统设计方法无法相比的。
2）模具检测设备向精密、高效和多功能方向发展
随着科技水平的发展与进步，模具制造业的测量技术也在进步。
不同的测量技术和设备一一对应不同的模具生产。
从模具设计初期所涉及到的数字化测绘，到模具加工工序测量、修模测量，到模具验收测量和后期的模具修复测量；从电子类小尺寸模具到汽车类中大型模具和航空航天行业的大型模具测量，高精密测量设备无处不在。
3）一体化加工中心是目前正在发展的新技术
一体化加工中心具有其他机床的主要优点，除底面加工外，一次能完成各种粗精加工，包括其装夹定位，加工效率很高。
且目前已出现的无人生产形式主要指的就是柔性加工中心。
4）模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到认同
在模具成型方面的主要发展方向有冲压模具功能复合化和模具加工系统自动化。
另外，随着制造水平与技术的提高，模具行业随之出现了一些新技术与模式，主要有：
适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最佳管理和效率的团队精神；提高快速应变能力的并行工程，虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产哲理；广泛采用标准件通用件的分工协作生产模式；适应可持续发展和环保要求的绿色设计与制造等。
[2]
1.2CAD在模具设计中的应用
随着科学技术的发展，工业产品迅速更新换代，产品的质量要求也越来越高，这些都对模具的设计和制造提出了新的要求，显然，传统的模具设计和制造技术已经不能满足需求。
而CAD/CAE技术由于其高效率、低成本及高的可靠性在模具生产领域得到了广泛的应用。
它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成型工艺及成本等进行设计和优化。
1.2.1基本功能
1）利用几何造型技术完成复杂模具几何设计。
2）完成工艺分析计算，完成成型工艺的设计。
3）建立标准零件和结构的图形库，提高模具结构和模具零件设计效率。
4）辅助完成绘图工作，输出零件图和装配图。
5）利用计算机完成有限元分析和优化设计等数值计算。
6）辅助完成模具加工工艺设计。
[3]
1.2.2优越性
1）可提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。
2）可节省时间，提高效率。
3）可较大幅度的降低成本。
4）将技术人员从复杂的计算、绘图中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。
5）可大大提高模具的可靠性，缩短甚至不需要试模修模过程，提高模具设计制造的一次性成功率。
1.3Pro/e在模具设计中的应用
计算机辅助设计软件Pro/E是一个参数化的实体造型软件，不但能生成真实的几何形体，还可进行精确的模型分析，运动分析，干涉检查等。
Pro/E的参数化特征造型技术大大减轻了设计人员的绘图工作量，提高了产品设计的效率和质量，利用Pro/E相应的开发工具及技术开发冲压模具计算机辅助设计（CAD）系统,可实现零件设计、装配设计、加工设计等同时进行，从而达到缩短模具的生产制造周期，提高产品质量的目的[4]。
模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。
Pro/ENGINEER软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。
Pro/ENGINEER软件为模具制造过程引进并行工程技术提供了可靠保证。
并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。
在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。
在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。
[5]
要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。
Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。
第二章工艺分析与模具结构形式设计
2.1工艺分析
2.1.1零件结构分析
前围密封梁三维零件图如图2.1所示：
板厚1mm，材料DC04。
图2.1前围密封梁
2.1.2前围密封梁结构分析
根据实际的加工情况，其加工工艺方案为：
落料——拉延——外侧修边冲孔——内侧修边冲孔及剖切，而本课题所设计的只有测修边冲孔及剖切部分。
本道工序采用复合模，同时完成修边、冲孔、剖切三个动作。
2.2制定工艺方案
本道工序采用复合模，同时完成修边、冲孔、剖切三个动作。
1）支撑件：
本模具支撑件为上下模座，材料选用HT300灰铸铁。
灰铸铁抗震能力好，适合做机床等机加工设备的支撑件材料；
2）定位：
上下模闭合的定位采用定位块定位，在下模设一块矩形定位块，在上模压料板设置形状一样的矩形凹槽，起到定位作用。
而制件的定位，由于本道工序之前已经加工出相应型面，因此，可以采用型面定位。
通过已加工型面与凹模型面贴合自行找正定位；
3）夹紧件：
采用弹性压料装置压紧。
通过弹簧和卸料螺钉连接上模座与压料器，构成弹性压料装置兼卸料装置。
当上模被提起未工作时，上模与压料器通过卸料螺钉连接使压料器无法下落。
当模具工作，上模下移时，压料器先与制件接触，而上模板继续下移，并由于弹簧作用压紧制件；
4）工作件：
本工序将对制件进行修边、冲孔、剖切三个动作。
修边通过安装在上下模的上模修边镶块与下模修边镶块相对运动完成内侧修边。
冲孔通过安装在上模的冲孔凸模完成，冲孔凸模由垫板与模座与上模相连。
剖切通过剖切冲头完成，冲头向下运动，与下模的镶块相对运动，完成制件的切断；
5）卸料件：
本模具完成为修边、冲孔、剖切三个动作，其中，废料较小，可直接通过自重下落至废料槽排出，制件的卸料通过弹簧、卸料螺钉完成。
完成加工后，废料直接通过自重下落至废料槽排出；而由于弹簧作用，上模上移而压料器还未上移，直到卸料螺钉与上模座接触提着压料器向上运动，则制件与冲头和上模修边镶块分离完成卸料；
6）导向装置：
模具的导向装置一般有导柱导套导向与导板导向，本课题选用导柱导套导向，具体分析下面将会分析。
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