模具设计毕业论文结论

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汽车挡泥板复合冲压模具设计 摘要：对汽车挡泥板进行冲裁工艺分析并确定冲裁方案，说明了模具主要零部件的设计和选用。以UG为平台，利用三 维参数化设计与建模技术，对汽车挡泥板的冲压模具进行三维参数化造型设计，可以根据需要改变模具的尺寸；进行虚 拟装配，可以直观地观察和分析模具的结构以及零件的相互位置关系；加快了产品开发速度，提高了产品开发效率，缩 短了产品开发周期。 关键词：UG；挡泥板；冲压模具设计 传统模具设计方法设计周期长、工作量大；在 整机装配环节，仅在理论上进行可行性的装配计算， 对于装配过程中可能出现的问题无法预知，各个零 件之间的相对装配关系只能间接表达出来，可视性 差；而且当某一个零件的参数改变时，整个设计过 程都要随之改变，设计智能化低。因此，利用高度 集成CAD/CAM功能的UG软件进行模具的三维造 型设计，通过对设计的三维模型进行分析和干涉检 查，根据得到的分析结果，可以确定是否修改现有 的装配模型，以达到修改设计的目的；并且可以利 用UG软件来实现参数化、智能化设计和虚拟装配， 使设计人员摆脱对物理样机的过度依赖，缩短产品 的设计开发周期，降低成本，提高产品质量，节省 人力物力。 1挡泥板落料冲孔模设计 （1）冲裁工艺分析及方案确定 该零件结构复杂，形状不对称，既有沟槽又有 悬臂，两处悬臂长小于5倍臂宽、宽度大于1.5t， 具体结构见图1。 工件材料为碳素结构钢08，厚度t＝1 mm，采 用卷料，其抗剪切强度τ＝255～353 MPa [1] 。材料具 有较高的弹性和良好的塑性，冲裁加工性较好。 该零件属于大批量生产，尺寸较大，形状不对 称且具有复杂的沟槽。经过分析，采用复合冲裁模 进行加工，能够满足各项要求。该复合模采用手工 送料、挡料销定位、弹压卸料，冲件由推件板推出， 模架为导面平稳的四导柱模架。 （2）排样设计 经分析，采用有搭边的直排，材料的利用率为 η＝80.6％，排样图见图2。 （3）冲压力计算 模具采用弹压卸料逆出件方式，故总冲压力为： Z Q 1 Q3 F =F +F +F（1） 式中：FZ为总的冲压力；F为冲裁力；FQ1为卸料力； FQ3为顶件力。 经计算FZ＝353618 N，选择压力机型号J23－ 63[2]。除此以外，还需正确确定其压力中心，以保 证冲压正常进行。 （4）凸、凹模刃口尺寸计算 该模具采用配作法计算凸、凹模刃口尺寸，以 冲孔凸模和落料凸模为基准件，凹模刃口尺寸按凸 模实际尺寸进行配作，保证单面间隙为0.05 mm。 2主要零、部件的设计与选用 （1）凹模结构设计 由于该工件比较复杂，且有很深的沟槽，所以 将凹模设计为镶拼结构，并用内六角螺钉和销钉将 其固定在上模座上。凹模采用镶拼结构后，虽然拼 块的装配和模具结构变得复杂，但是分块后凹模易 于加工，精度容易保证，而且还可以将悬臂结构单 独作为一个部分，损坏后易于更换，可避免整体凹 模报废。凹模的具体结构见图3。 （2）凸凹模和冲孔凸模结构设计 凸凹模刃口部分为非圆形，为便于凸凹模和固 定板的加工，可设计成阶梯形结构，并将安装部分 设计成便于加工的长方形，通过铆接方式与固定板 固定。凸凹模的尺寸根据刃口尺寸、卸料装置和安 装固定要求确定，材料选用Cr12MoV，工作部分淬 火，硬度达到60～64 HRC。凸凹模具体结构见图4。 冲孔小凸模刃口为圆形，结构比较简单，材料 选用T10A。小凸模具体结构见图5。 （3）定位装置设计及模架选用 该模具主要采用接触定位，通过两个导料销和 一个挡料销来实现定位。由于工件轮廓复杂、冲裁 力较大且不均匀，故采用导面平稳的四导柱模架。 （4）其它零件设计 主要包括弹压卸料板、凸模固定板、垫板、推 件板、推杆、打板和打杆等，本文不做详细介绍。 3三维实体模型设计 利用UG做出挡泥板落料冲孔复合模的三维模 型，并进行虚拟装配，同时对其进行干涉检查。该 模具主要由以下部分组成：模柄、上模座、凹模、是轿门电机关门信号输出。PLC程序控制采用记录 开、关门一次反馈信号是否正确的方法进行判断， 如果输入信号有通有断，可认为没有发生短接、粘 连，系统正常工作，否则系统转入检修工作状态。 图5中M3的信号可作为门锁安全的正常信号，M4 是轿门或厅门线路断路、短路或输入信号线路断路、 短路或轿门与厅门安全线路中有一个短路、继电器 粘连等故障的信号，M5综合了M4的故障与将轿门 和厅门安全线路均短接、粘连或断线故障，可作为 控制系统由正常运行状态转为检修运行状态的触发 信号之一。 4结论 电梯门锁安全系统，在电梯的安全运行中起着 极其重要的作用。作为电梯设计、生产及安装改造 的人员和企业，应该本着以人为本、人文关怀的基 本思想，将人的生命放在第一位。在电梯的设计或 改造时，应充分考虑人员的安全，适当增加安全装 置和控制，使得在用电梯，即使是由于使用人员或 安装、维护人员的粗心或疏忽，也不会造成重大的 弹压卸料板、凸凹模、凸模固定板、下模座、导柱 导套等。装配爆炸图见图6。 4结论 本文以UG为设计平台，建立了汽车挡泥板复 合冲裁模的三维参数化模型，可根据需要改变模具 的尺寸，并且在虚拟装配过程中实时检查运动部件 间的干涉情况，修正模具零件、改进模具结构。通 过此种方法设计模具，大大加快了产品的开发速度， 明显缩短了开发周期。 参考文献： [1]钟毓斌.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2005. [2]郑家贤.冲压工艺与模具设计实用技术[M].北京：机械工业出版 社，2005.

我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。 一、冲压模具市场情况 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。 现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下： 据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元,约合6.2亿元. 根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元.从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元.其中国内市场需求为260.4亿元,总供应约为213.8亿元,市场满足率为82%.在上述供求总体情况中,有几个具体情况必须说明:一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率;二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具有一定的竟争力,因此其在国际市场前景看好,2005年冲压模具出口达到1.46亿美元,比2004年增长94.7%就可说明这一点;三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。 二、冲压模具水平状况 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1、 模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。 模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。 在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。 快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样样制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 2、模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与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。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。