汽车五金模具设计论文

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.