車型頂蓋修邊模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì) 車型頂蓋修邊模具設(shè)計(jì) 目錄 中文摘要2 英文摘要3 1 緒論4 1.1 課題背景及意義4 1.2 本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展4 1.3 基于UG的覆蓋件模具設(shè)計(jì)5 2 頂蓋修沖整形復(fù)合模設(shè)計(jì)7 2.1 DL圖信息的獲取7 2.2 DL圖預(yù)處理過(guò)程10 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12 3.1 模具鑲塊設(shè)計(jì)12 3.2壓料芯(板)的設(shè)計(jì)17 3.3上模本體設(shè)計(jì)21 3.4下模本體設(shè)計(jì)23 4 鑄件結(jié)構(gòu)26 4.1 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法26 4.2 U形槽29 4.3 周邊結(jié)構(gòu)30 4.4 布置要求30 5設(shè)計(jì)驗(yàn)證32 5.1斷面干涉驗(yàn)證32

2、 5.2加工性驗(yàn)證32 5.3 機(jī)加精度驗(yàn)證32 5.4生產(chǎn)性驗(yàn)證32 致謝33 參考文獻(xiàn)34 基于UG的某車型頂蓋修邊模具設(shè)計(jì) 摘要：在工業(yè)生活中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具，通過(guò)壓力把金屬和非金屬材料制出所需形狀的零件或制品，這種專用工具統(tǒng)稱為模具。目前，模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的更新?lián)Q代主要取決于車身的開(kāi)發(fā)周期。而車身開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵在于汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與制造。汽車頂蓋是車廂頂部的蓋板，本課題是利用UG設(shè)計(jì)汽車頂蓋修邊模具。頂蓋的沖壓工藝、模具設(shè)計(jì)、制造工藝、調(diào)試以及使用與其它模具相比，都存在其獨(dú)到之處。以沖壓工藝而言

3、，頂蓋與其他沖壓件相比具有材料薄，形狀復(fù)雜，且多為立體曲面，結(jié)構(gòu)尺寸大，表面質(zhì)量高等特點(diǎn)，要獲得一個(gè)合格的覆蓋件，關(guān)鍵在于其工藝性是否合理。利用三維軟件開(kāi)發(fā)出參數(shù)化的模具結(jié)構(gòu)、建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)對(duì)模具進(jìn)行整體驅(qū)動(dòng)，能大大減少重復(fù)性勞動(dòng)，提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。從分析頂蓋沖壓件工藝性，可以看到，頂蓋材料厚度0.8mm，屬于薄板料成形，需要經(jīng)過(guò)拉延、修邊和整形三道工序。通過(guò)UG軟件對(duì)汽車頂蓋分析，經(jīng)過(guò)DL圖的預(yù)處理，從而設(shè)計(jì)出修邊模模鑲塊。 關(guān)鍵詞：汽車頂蓋 修邊模 修邊模具設(shè)計(jì) UG A model based on UG that trimming mold design Abstr

4、act：In the industrial life, with all sorts of press and put pressure on board in the specialized tools, through the pressure to put metal and nonmetal material for pointing out the shape of the parts or products, the special tools collectively referred to as the mould. At present, the mould industry

5、 has become the important basis of the industry of the national economy. The car industry is pillar industry of the national economy, the update mainly depends on the car body development cycles. And the development of key to body automobile covering die design and manufacture. Above that is the top

6、 of the car compartment cover plate, the subject is using UG design that car trimming mold. The cover of the stamping process, mold design and manufacturing process, debugging and use and other than die, there is the unique. To stamping process is concerned, and that other stamping compared with thi

7、n materials, shape complex, and more for three-dimensional surface, structure size and surface quality higher characteristic, to get a qualified covering, the key lies in its technology is reasonable. Use of 3 d software to develop parametric die structure, establishing standard parts library to mol

8、d for overall drive, can greatly decrease the repetitive work, improve the design efficiency, shorten the design cycle. From the analysis of the above that stamping technology, can see, material thickness of 0.8 mm above that, belong to the plate material forming, need to pass and delay, trimming an

9、d plastic three procedure. Through the UG software that analysis of car, after DL figure pretreatment and thus designed trimming mould mould set pieces. Keywords:That car Trimming dies Trimming dies mould design UG 1 緒論 1.1 課題背景及意義 在工業(yè)生活中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具，通過(guò)壓力把金屬和非金屬材料制出所需形狀的零件或制品，這

10、種專用工具統(tǒng)稱為模具。 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%—90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，根據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，21 世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。 汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的更新?lián)Q代主要取決于車身的開(kāi)發(fā)周期。而車身開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵在于汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)與制造。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛汽車或客車上有80%的零部件需要利用模具加工制造。一般汽車車身由數(shù)百個(gè)沖壓件

11、組成，沖壓模高達(dá)1000套以上，模具的開(kāi)發(fā)成本大約在2億美元左右。同時(shí)，在車型設(shè)計(jì)——模具設(shè)計(jì)與制造——模具調(diào)試——產(chǎn)品投產(chǎn)的整個(gè)周期中，模具設(shè)計(jì)和制造約占2/3的時(shí)間，成為制約新車型快速上市的關(guān)鍵因素。眾所周知，汽車沖壓件中頂蓋是最大的沖壓件，頂蓋質(zhì)量的好壞直接影響整車的外觀和質(zhì)量，同時(shí)還影響著前風(fēng)擋玻璃、前后車門、前后門柱、后圍等幾個(gè)較大的沖壓件的裝配質(zhì)量，因此，頂蓋是一個(gè)在工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及制造等方面都具有較大難度和較高要求的沖壓件。如何利用自有的技術(shù)，設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出不僅要性能可靠，結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，而且對(duì)外觀、質(zhì)量也有很高要求的覆蓋件模具產(chǎn)品，一直是國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員急需解決的課題， 1

12、.2 本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展 國(guó)外汽車覆蓋件模具發(fā)展現(xiàn)狀 從80年代初開(kāi)始，美國(guó)、日本的一些大型的汽車制造企業(yè)開(kāi)始著手建立自己的覆蓋件模具CAD/CAM軟件。美國(guó)通用汽車公司依托UGII平臺(tái)開(kāi)發(fā)了Sheet MeatlDesign、Punch Press等鈑金和沖壓設(shè)計(jì)模塊。福特汽車公司在其車身設(shè)計(jì)的PDGS系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)了StampingEngineering CAD/CAM模塊進(jìn)行覆蓋件產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)。日本豐田汽車公司于90年代初推出的汽車覆蓋件模具CAD/CAM系統(tǒng)——Dieface CAD軟件，它以人機(jī)交互的方式完成了工藝補(bǔ)充面、壓料面、拉延臺(tái)階、拉延筋等覆蓋件特有要素的

13、造型，同時(shí)以幾何分析為手段，從凸模接觸區(qū)擴(kuò)展行為、截面線形狀變化、平均截面線長(zhǎng)度變化率、局部伸長(zhǎng)率等不同方面，對(duì)覆蓋件的成形性進(jìn)行評(píng)估，由此建立了“虛擬試模系統(tǒng)”。日本三菱汽車公司從80年達(dá)初期開(kāi)始應(yīng)用模具CAD技術(shù)，該公司的模具CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CAM系統(tǒng)的集成，其功能包括沖壓方向的選擇、模具型面設(shè)計(jì)和模具圖的繪制等。 國(guó)內(nèi)汽車覆蓋件模具發(fā)展現(xiàn)狀 與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家汽車行業(yè)相比，國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造在CAD/CAM技術(shù)上的應(yīng)用還不是很成熟，沒(méi)有形成設(shè)計(jì)制造一體化的有機(jī)聯(lián)系。雖然國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也有許多廠商采用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，但是很多廠商為了縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，而把設(shè)計(jì)的一些細(xì)

14、節(jié)留給后續(xù)工程，留給生產(chǎn)的鉗工靈活處理。廠商認(rèn)為只要增加質(zhì)檢次數(shù)就可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。其實(shí)不然，這樣會(huì)增加產(chǎn)品的等待時(shí)間和增加了人力。加工過(guò)程中靈活處理會(huì)產(chǎn)生的后續(xù)的不可控的連鎖反應(yīng)；國(guó)內(nèi)許多企業(yè)也僅僅是在三維平臺(tái)上進(jìn)行手工造型，完成模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。由于模具結(jié)構(gòu)的差異，即使對(duì)同一類型的模具設(shè)計(jì)，也需要設(shè)計(jì)人員按照同一流程完成設(shè)計(jì)過(guò)程，極大降低了設(shè)計(jì)效率。 汽車頂蓋修邊模具簡(jiǎn)介 汽車頂蓋是車廂頂部的蓋板，本課題設(shè)計(jì)的汽車頂蓋修邊模具。模具使用材料為SPCEN，即冷壓碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼含碳量約0.05%～0.70%，個(gè)別可高達(dá)0.90%。用途很多，用量很大，主要用于鐵道、橋梁、各類建筑工程

15、，制造承受靜載荷的各種金屬構(gòu)件及不重要不需要熱處理的機(jī)械零件和一般焊接件。 1.3 基于UG的覆蓋件模具設(shè)計(jì) UG簡(jiǎn)介 本課題是基于UG的汽車頂蓋修邊模具設(shè)計(jì)。UG是Siemens PLM Software公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。它是一款集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。利用UG軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，分析汽車頂

16、蓋的沖壓工藝性，確定工藝方案。根據(jù)對(duì)該零件的沖壓工藝及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，加深學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的理解并能系統(tǒng)地、綜合地運(yùn)用于分析處理實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事沖壓事業(yè)相關(guān)工作的能力。 UG在汽車覆蓋件模具中的應(yīng)用 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD Computer Aided Design)技術(shù)在減輕模具設(shè)計(jì)工作強(qiáng)度、提高設(shè)計(jì)速度等方面已經(jīng)提供了令模具設(shè)計(jì)者滿意的效果．目前，越來(lái)越多的模具設(shè)計(jì)工作者在利用三維設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中逐漸認(rèn)識(shí)到了減少重復(fù)設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)效率、有效利用以往積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)

17、成果等的必要性和重要性，紛紛開(kāi)展了建立參數(shù)化的模具結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)方面的工作．模具設(shè)計(jì)中一個(gè)最主要的問(wèn)題就是設(shè)計(jì)更改困難，往往是工件產(chǎn)品有一處小的修改就會(huì)引起整套模具的大變動(dòng)，需要重新設(shè)計(jì)很多零部件，而且，以往的設(shè)計(jì)資料很難被有效利用．因此，綜合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)資料，利用三維軟件開(kāi)發(fā)出參數(shù)化的模具結(jié)構(gòu)、建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)對(duì)模具進(jìn)行整體驅(qū)動(dòng)，從而大大減少重復(fù)性勞動(dòng)，提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期． 而同一般沖壓件相比，汽車覆蓋件具有材料薄、形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)尺寸大和表面質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。覆蓋件的工藝設(shè)計(jì)、沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沖模制造工藝都具有特殊性。形狀較復(fù)雜的覆蓋件要經(jīng)過(guò)多道工序的沖壓才能完成，大

18、型覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造調(diào)試是汽車制造廠家和模具制造廠家必須攻克的一道難題。。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD／CAM)發(fā)展成為一個(gè)強(qiáng)大新興行業(yè)，引起了制造業(yè)一場(chǎng)新的技術(shù)革命。應(yīng)用模具CAD／CAM系統(tǒng)能夠克服傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法中所存在的問(wèn)題，顯示其優(yōu)越的性能和廣闊的前景。 UG是基于特征的、全參數(shù)化的輔助設(shè)計(jì)軟件，它能實(shí)現(xiàn)CAD，CAE，CAM等各種功能，涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)領(lǐng)域．它的許多特點(diǎn)非常適合于模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)，如① 直接建模，UG可以直接生成實(shí)體的基本體素特征，通過(guò)特征操作設(shè)計(jì)出所需要的零件，并通過(guò)直接修改參數(shù)來(lái)任意改變零件尺寸，方便、快捷；② UG中的虛擬裝配以主模型為基礎(chǔ)，可保

19、持幾何相關(guān)性和零件的自動(dòng)刷新功能，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化約束零件之間的定位關(guān)系，使一些零件隨著關(guān)鍵零件的改動(dòng)而改動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“牽一發(fā)，而動(dòng)全身”的效果；③ 精確的干涉檢查，尺寸測(cè)量能讓設(shè)計(jì)人員在第一時(shí)間知道零件問(wèn)的裝配關(guān)系，了解設(shè)計(jì)的效果，避免實(shí)際裝配中的干涉。 2 頂蓋修沖整形復(fù)合模設(shè)計(jì) 2.1 DL信息的獲取 DL圖即Die Layout圖，反映了模具的工序內(nèi)容，是模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。在設(shè)計(jì)頂蓋修邊模具之前要讀懂DL圖內(nèi)容。包括修邊線位置，整形線位置，斜楔位置，有無(wú)其他特殊要求。 圖2.1 DL圖內(nèi)容 由外向內(nèi)兩條線分別代表修邊線，整形線。 此零件材質(zhì)為SPCEN，料厚0.8； 此工序內(nèi)

20、容為正修邊，修邊線長(zhǎng)度5000mm。 由此計(jì)算修邊力： 修邊力P[kg] P= t×L×τ 其中t：料厚（mm） L：切斷長(zhǎng)度（mm） τ：切斷強(qiáng)度（kg/mm2） τ按下表（剪切強(qiáng)度系數(shù)） 表2.1 切斷強(qiáng)度表 板材質(zhì) τ(kg/mm2) 普通材料SPC-C 35(kg/mm2) 高強(qiáng)度鋼材 40(kg/mm2) P= t×L×τ=0.8×5000×35=140000（kg）=140（ton） 卸料力：修邊模剪斷加工后，拔起凸模時(shí)必須有分離產(chǎn)品的附著力的力量，這時(shí)被稱為卸料力。卸料力根據(jù)板厚剪斷形狀等不同而不一樣，但一般是沖裁力的6%~10%

21、（外板8%~10%，內(nèi)板6%~8%）。卸料力在沖孔間隙小于10%的時(shí)候要顯著提高。 軟鋼板（SPCEN）的情況下的卸料力使用下面計(jì)算方法： 板厚2mm以下。形狀簡(jiǎn)單的場(chǎng)合：Ps=P*0.06；形狀復(fù)雜的場(chǎng)合：Ps=P*0.07。 由此計(jì)算卸料力：Ps=P*0.06=8.4（ton） 圖2.2 廢料刀 廢料刀： 廢料刀一共10把，廢料最大長(zhǎng)度為450mm，滿足生產(chǎn)排廢料小于500的要求。廢料刀原則上設(shè)計(jì)成直刃口，切刃高度應(yīng)與修邊刃口有一高度差，廢料刀切刃長(zhǎng)度應(yīng)略大于廢料對(duì)應(yīng)尺寸。 根據(jù)DL圖可以選擇模具的典型結(jié)構(gòu) 上模 修邊鑲塊 壓料芯 下模 圖2.3 典型斷

22、面結(jié)構(gòu) 修邊沖孔模設(shè)計(jì)要求： ⑴導(dǎo)向：采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，修邊側(cè)向力較大時(shí)應(yīng)采用復(fù)合導(dǎo)向，或增加反側(cè)裝置。當(dāng)采用復(fù)合導(dǎo)向時(shí)，導(dǎo)板應(yīng)先于導(dǎo)柱30至50毫米導(dǎo)入。 ⑵修邊鑲塊的分塊：凸凹模鑲塊的拼合面不能重合，最少應(yīng)錯(cuò)開(kāi)5毫米以上。修邊鑲塊在分塊時(shí)，應(yīng)避免刃口處產(chǎn)生尖角，保證鑲塊刃口處≥60° ⑶下模修邊鑲塊的拼合面位置與廢料刀位置應(yīng)最少錯(cuò)開(kāi)5毫米以上。 ⑷上模修邊鑲塊的拼合面分在廢料切斷處，作為廢料切斷的刃口。 ⑸沖孔凸模的選用：垂直沖孔時(shí)通常采用帶定心銷的臺(tái)肩式凸模。斜楔沖孔采用帶頂銷的臺(tái)肩凸模，當(dāng)孔徑較?。讖叫∮?毫米）時(shí)，為了便于更換凸模，應(yīng)選用球鎖快換凸模。 ⑹沖孔凹模的防

23、轉(zhuǎn)：當(dāng)凹模型面不是平面時(shí)，凹模應(yīng)設(shè)置防轉(zhuǎn)裝置。通常選用￠4防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)，有時(shí)也可采用鍵防轉(zhuǎn)。 ⑺修邊沖孔的卸料一般采用彈性壓料器，壓料器的限位通常采用側(cè)銷，小型模具也可采用卸料螺釘限位。 ⑻壓料器的彈性元件有矩形扁鋼絲彈簧、聚氨脂彈簧、氮?dú)鈴椈傻?。?dāng)采用氮?dú)鈴椈蓵r(shí)，不允許使用二級(jí)側(cè)銷鎖死。 ⑼壓料器的導(dǎo)向：一般采用導(dǎo)板導(dǎo)向，特殊情況下也可采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向或?qū)О寮訉?dǎo)柱導(dǎo)套的復(fù)合導(dǎo)向方式。 ⑽修邊沖孔的廢料排出：廢料通常采用滑板滑出。廢料滑板的角度應(yīng)≥25°，當(dāng)由于高度限制廢料滑板不能滿足≥25°時(shí)，可改用網(wǎng)紋鋼板。 2.2 DL圖預(yù)處理過(guò)程 圖2.4

24、 DL圖 縫合模面：采用UG默認(rèn)的0.0254公差進(jìn)行縫合，以確保模具圖紙與模具的符合性。采取0.0254的公差縫合修邊線，在每段修邊線范圍內(nèi)通過(guò)光順曲線來(lái)把每條曲線的控制點(diǎn)數(shù)量控制在100個(gè)以內(nèi)。并在保存好相對(duì)坐標(biāo)的前提下將處理好的DL圖原點(diǎn)移動(dòng)至絕對(duì)坐標(biāo)系下面。 圖2.5 DL圖處理參數(shù)設(shè)計(jì) 3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 模具鑲塊設(shè)計(jì) 凹模鑲塊設(shè)計(jì) 根據(jù)江淮技術(shù)要求鑲塊材質(zhì)選定為空冷鋼 鑲塊材質(zhì)：空冷鋼也稱火焰鋼，通稱模具鋼，淬火后硬度為HBC50~65。目前，主要用來(lái)制作汽車模具。 圖3.1 鑲塊 鑲塊螺釘設(shè)計(jì)要求： 1、螺釘孔中心離擋墻面及配合面距離C1～C2，D1～D2為

25、5mm的整數(shù)倍； 2、螺釘孔中心間距A1～A5，B1～B5為20mm的整數(shù)倍； 3、使用M16的螺釘； 鑲塊在設(shè)計(jì)中要考慮以下三點(diǎn)： 1， 項(xiàng)目總體要求，在不同的項(xiàng)目當(dāng)中由于產(chǎn)品的生命周期不盡相同，導(dǎo)致鑲塊的結(jié)構(gòu)式樣不同； 2， 鑲塊鑄造，加工的需求：鑲塊鑄造要求鑲塊設(shè)計(jì)要符合鑄造工藝性，加工要保證加工刀具可以加工到每個(gè)加工面； 3， 一個(gè)整車項(xiàng)目，在整個(gè)周期中設(shè)變的次數(shù)是很頻繁的，修邊線常常改動(dòng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往會(huì)留有余量 圖3.2 鑲塊 基于以上三點(diǎn)考慮，我們利用的UG中的鑲塊制作工具來(lái)進(jìn)行鑲塊設(shè)計(jì)，此種帶參鑲塊設(shè)計(jì)的方法可以克服以上三點(diǎn)中的所有問(wèn)題。一個(gè)鑲塊的形狀控制有

26、一下幾點(diǎn)：刃口形狀，規(guī)格式樣，安裝平面。有了一下幾點(diǎn)，我們可以任意的制作鑲塊，較原有周期相比，可以節(jié)約時(shí)間一半以上。 圖3.3 鑲塊典型斷面圖 圖3.4 鑲塊設(shè)計(jì)以及參數(shù)設(shè)計(jì) 有了參數(shù)化設(shè)計(jì)，如果發(fā)生數(shù)據(jù)變更或者優(yōu)化，只需要更改圖3.4中的參數(shù)，即可完成調(diào)整，而不用再實(shí)體進(jìn)行操作，從而節(jié)約了時(shí)間。 圖3.5 凹模鑲塊 凸模設(shè)計(jì) 此圖即為設(shè)計(jì)出的凸模型面。為了在沖模上加工必要最小量的型面，以減少加工工時(shí)，型面最小尺寸見(jiàn)下圖。 圖3.6 凸模型面基本尺寸 同凹模設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)完成的凸模鑲塊。 圖3.7 凸模鑲塊 設(shè)計(jì)出來(lái)的凸模鑲塊 3.2 壓料芯(板)的設(shè)計(jì) 設(shè)置基準(zhǔn)（壓

27、料芯(板)行程確定方法） 基本上，在上方刃口離板件10mm（余量）時(shí)，開(kāi)始?jí)毫稀? 壓料行程為余量a加上板件料厚，再加上切口切入量的總和。 壓料芯(板)壓住板件時(shí)，上方刃口和板件之間的余量a為10mm。設(shè)置的余量a要使加工開(kāi)始時(shí)壓料芯(板)的壓力能起到作用。不起作用時(shí)，可以增加余量a或增加彈性元件，以使壓料芯(板)的壓力大于或等于理論壓料力。 壓料芯（板）的行程=余量+板件厚度+最大切入量 h =余量（10mm）+板件厚度（0.8mm）+最大吃入量（最大翻邊深度）30mm=40mm 據(jù)此設(shè)計(jì)壓料芯行程為40mm，工作側(cè)銷設(shè)計(jì)行程40mm，安全側(cè)銷行程設(shè)計(jì)在工作側(cè)銷的行程基礎(chǔ)上

28、增加40mm。 導(dǎo)板、彈簧及平衡塊的選擇 壓料芯采用導(dǎo)套導(dǎo)柱和導(dǎo)板的復(fù)合導(dǎo)向，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的原則，設(shè)計(jì)導(dǎo)板滑動(dòng)距離要求為壓料芯行程的2倍，要求計(jì)算出導(dǎo)板的長(zhǎng)度最小為140mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè)選擇導(dǎo)板長(zhǎng)度為150mm。此頂蓋寬度為1180mm左右，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)向?qū)挾葹榱慵L(zhǎng)度的1/5到1/8，選擇導(dǎo)向?qū)挾葹?00mm分配到兩個(gè)導(dǎo)板，由此計(jì)算出導(dǎo)板的型號(hào)100*150，型號(hào)為MWF150-100. 彈簧的選擇：根據(jù)前面計(jì)算出來(lái)的壓料力8.4ton， SWM60-100。采用底部固定的方式。 彈簧常數(shù)95/mm 壓縮量40mm.單個(gè)彈簧的力95N*40=0.38噸 8.4/0.38=2

29、2根 圖3.8 氮?dú)鈴椈? 壓料芯中間導(dǎo)柱導(dǎo)向設(shè)計(jì)。導(dǎo)柱要選用GPM50-200，導(dǎo)套選用GBF50 為了避免導(dǎo)柱磨損不均勻，采用導(dǎo)柱導(dǎo)向要超出導(dǎo)套10mm以上。 圖3.9 導(dǎo)柱 為了避免凹面積物，通常將導(dǎo)套布置在模具上方，凸導(dǎo)柱設(shè)計(jì)的模具下方 設(shè)計(jì)步驟 壓料芯設(shè)計(jì)的具體步驟： 1. 產(chǎn)品型面向Z軸粗偏50mm。 2. 將分模線投影至XY平面 3. 利用分模線沿Z正向拉伸300mm 4. 利用產(chǎn)品型面以及粗偏過(guò)的型面對(duì)拉伸實(shí)體進(jìn)行剪切，保留中間部分。即可做為壓料芯的工作部分。 圖3.10 DL圖 模具型面是靠數(shù)模利用加工中心進(jìn)行加工的，整體的型面加工是浪費(fèi)的，具

30、體有以下幾點(diǎn)： 刀具走完整個(gè)型面，耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)； 刀具走完整個(gè)型面，刀的磨損量大； 刀具走完整個(gè)型面，精度要求會(huì)增加； 由于以上三點(diǎn)原因，模具的符合型面通常有如下定義： 對(duì)于內(nèi)板模具，修邊的付型面要在30-40mm之間，整形翻邊類模具付型面要在40-50mm之間, 對(duì)于外板模具，修邊的付型面要在40-60mm之間，整形翻邊類付型面要在60-80mm之間，對(duì)于外板模具，上付型區(qū)域要小于下付型區(qū)域單邊5-10mm，以保證面品。 我們?cè)O(shè)計(jì)的模具屬于第二種條件，所以要設(shè)置40- 60mm的付型區(qū)域。 彈簧布置： 對(duì)于壓力源的設(shè)計(jì)要有如下幾個(gè)原則： 彈簧要靠近修邊線，或者翻邊線的位置

31、。 彈簧要均勻布置，保證沒(méi)有偏心布置。 根據(jù)以上原則，我們把彈簧分成了均布在壓料芯上已達(dá)到力的平衡。 側(cè)銷 用途：防止壓料芯脫落及限定壓料芯的行程。 1)側(cè)銷直徑選擇按下式計(jì)算 L ? (S ?m +W1) ≤n ?Qp S：沖擊力系數(shù)（如表所示） m：壓料板自重（kg） W1：初期載荷（kg） Qp：側(cè)銷抗彎強(qiáng)度（表所示） n：側(cè)銷數(shù)量L：作用點(diǎn)長(zhǎng)度（L=20mm） 表3.1 壓料行程與沖壓力系數(shù)的關(guān)系 表3.2 側(cè)銷直徑與側(cè)銷抗彎強(qiáng)度關(guān)系 注：壓料芯墩死時(shí)，W1 按墩死時(shí)的載荷、沖擊系數(shù)按3.2計(jì)算，根據(jù)工作條件及墩死兩方面因素選定直徑。 2) 設(shè)定基準(zhǔn)

32、a) 側(cè)銷安裝位置考慮可操作性，以下述為準(zhǔn)。優(yōu)先按設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 串聯(lián)、全自動(dòng)生產(chǎn)線模具：送料方向的前后側(cè)，特殊情況可以放在送料方向的左右側(cè)。 圖3.11 側(cè)銷安裝位置 b）側(cè)銷安裝在與模具中心線平行且裝卸容易的位置，模座加工面與壓料芯加工間隙取5mm。 側(cè)銷的布置： 側(cè)銷分為兩種，一種是工作側(cè)銷，另外一種是安全側(cè)銷。 工作側(cè)銷的作用是保證壓料芯在工作的時(shí)候起到一個(gè)懸掛的作用，安全側(cè)銷的作用是保證萬(wàn)一工作側(cè)銷斷裂的情況下，有一個(gè)輔助的懸掛作用防止壓料芯從上模里面掉出來(lái)。通常安全側(cè)銷的行程大于工作側(cè)銷10-20毫米。 工作側(cè)

33、銷的布置原則為壓料芯的盡量四角處，保證壓料芯在下落后，有四個(gè)平衡的支撐點(diǎn)。 測(cè)得實(shí)體重量為1500kg，單根側(cè)銷承擔(dān)的重量為1500/4=350kg按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇半徑為50的側(cè)銷6根。 工作側(cè)銷型號(hào)為ccspsp 50-120 安全側(cè)銷為兩段式ccspwp50-120 工作側(cè)銷為單節(jié)，起到工作限位的作用 安全側(cè)銷為雙節(jié)，作用是在生產(chǎn)修模的時(shí)候可以將側(cè)銷插入壓芯的孔中，來(lái)維修刃口。 另外在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要考慮模具加工的合理性。 3.12 導(dǎo)板 在導(dǎo)板的布置過(guò)程中要考慮，導(dǎo)板的安裝面加工時(shí)要與本體保證一定的距離，即圖示中導(dǎo)板A的邊緣要與壓料芯本體邊緣有30mm的距離，因?yàn)閷?dǎo)板是用

34、于垂直方向面采用的是插銑的工藝進(jìn)行加工的，插銑刀的最小半徑為30mm故需要留有足夠的加工距離。 3.3上模本體設(shè)計(jì) 3.13 上模本體 上模座的設(shè)計(jì)，上模的整體形狀是一個(gè)盒子的形狀，中間為Z向的掏空，四周為了強(qiáng)度的要求采用了側(cè)面掏空的形式。 上模座的作用： 承擔(dān)著鑲塊的安裝作用，使壓力機(jī)的力量通過(guò)上模座到翻邊整形修邊的鑲塊。 通過(guò)側(cè)銷，導(dǎo)板以及彈簧，承擔(dān)著壓料芯的安裝。 刀塊通過(guò)刀塊安裝面安裝在上模上面。刀塊安裝面的形狀與刀塊相同，是利用UG中得拉伸命令，將刀塊下平面拉伸10mm形成的。刀塊安裝面要有與刀塊擋墻配合的擋塊，擋塊結(jié)構(gòu)是起到定位安裝以及防止側(cè)向力的作用，它的厚度按照設(shè)

35、計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求需要設(shè)計(jì)成30mm厚的結(jié)構(gòu)實(shí)體。如圖 3.14 刀塊的安裝 壓料芯通過(guò)側(cè)銷孔中的側(cè)銷與上模相連接，側(cè)銷安裝面是配合面，需要做出凸臺(tái)，凸臺(tái)的規(guī)格為100*100中間挖50直徑的過(guò)孔。如圖3.15 3.15 側(cè)銷安裝面 3.4下模本體設(shè)計(jì) 3.16 下模本體 下模座的作用是支撐下修邊鑲塊，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意如下事項(xiàng)： 1. 下模鑲塊受力部位要有立筋的支撐，廢料刀下方要有厚度為35mm的立筋進(jìn)行支撐，可采用廢料刀的邊界進(jìn)行拉伸加厚完成； 3.17 立筋 2. 廢料的滑出要有25度的夾角；保證廢料能夠順利滑出。 3.18 廢料滑板 3. 下模的重量要進(jìn)行減輕 3.1

36、9 下模的側(cè)空及掏空 在下模要設(shè)計(jì)減輕孔，節(jié)約成本。 鑄造通孔的用途 a）用于放置廢料滑槽及廢料盒 b）減輕重量 c）調(diào)整導(dǎo)向部分 d）用于配管 e）躲避工序件形狀 f）調(diào)整確定緩沖裝置及壓料板內(nèi)彈簧等 g）拉延凸模、壓料板、側(cè)沖滑塊等鑄件的起吊和裝夾 4 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4.1 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 1)鑄件的鑄造精度 a）長(zhǎng)度的一般精度（一般參考尺寸） 表4.1 長(zhǎng)度的一般精度 b）非加工壁厚鑄造的偏差（一般參考尺寸） 表4.2 非加工壁厚鑄造的偏差 2) 鑄件空刀 加工面的空刀取10mm，擋塊部分可取5mm，如圖4.1所示。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)刀塊安裝面

37、，加工配合面均采用類似的結(jié)構(gòu)。 圖4.1 加工配合面圖4.2 倒角 3) 倒角 原則上倒角取10×45°，有強(qiáng)度要求時(shí)也可以取大于上述值，如圖4.2所示。 b）側(cè)向減輕 ⅰ)上下邊緣對(duì)齊的情況（如4.3、圖4.4所示） 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，上模本體采用側(cè)向減輕的結(jié)構(gòu)。 圖4.3 上下緣對(duì)齊俯視圖 圖4.4上下緣對(duì)齊剖視圖 4.5對(duì)齊三維圖 c) 縱向減輕（如圖4.6、圖4.7所示） 圖4.6 俯視圖圖4.7剖視圖 表4.3 減輕示例 圖4.8 減輕示例 4.9 模具本體的側(cè)掏空及下掏空 4.2 U 形槽 1）U 形槽

38、數(shù)量（具體參照技術(shù)協(xié)議執(zhí)行） 表4.3 U形槽長(zhǎng)邊側(cè)尺寸和夾緊槽數(shù)量的關(guān)系 2）U 形槽結(jié)構(gòu)（具體參照技術(shù)協(xié)議執(zhí)行） a)手動(dòng)夾緊的情況（上/下模按圖4.10設(shè)計(jì)，具體參照技術(shù)協(xié)議執(zhí)行） b)自動(dòng)夾緊的情況（上模按圖4.11設(shè)計(jì)，具體參照技術(shù)協(xié)議執(zhí)行） 圖4.10 手動(dòng)夾緊的情況 圖4.11 自動(dòng)夾緊的情況 4.3 周邊結(jié)構(gòu) 圖4.12 與兩側(cè)立筋的距離 4.4 布置要求 1)U 槽的布置要使模具受力平衡，根據(jù)數(shù)量的要求均勻的分布在模具上。 2）原則上要最外側(cè)（X 方向）的兩個(gè)T 型槽處要布置U 槽，最外側(cè)（X 方向）兩個(gè)U 槽之間距離要大于模具長(zhǎng)度的2/3。 3）U

39、 槽的布置要滿足機(jī)床要求。 4.13 U形槽的布置 本次共設(shè)計(jì)的U槽16個(gè)，上模8個(gè)下模8個(gè)均布 5 設(shè)計(jì)驗(yàn)證 5.1斷面干涉驗(yàn)證 斷面干涉驗(yàn)證主要是截取模具的每個(gè)斷面，對(duì)模具的活動(dòng)部件、鑄造工藝性進(jìn)行審查，主要審查采取了自查與互查的方式，并且形成了一系列的斷面檢查清單，供后續(xù)人員進(jìn)行使用。 5.2加工性驗(yàn)證 模具鑄造后的加工性也關(guān)系到現(xiàn)場(chǎng)模具加工的效率的提升，針對(duì)不同的部位，采用不同的加工刀具，不同的加工精度，特別是一些較深的加工孔位置，是否能滿足現(xiàn)場(chǎng)的加工能力，這些問(wèn)題都要進(jìn)行一一驗(yàn)證。 5.3 機(jī)加精度驗(yàn)證 模具三維圖紙上一般都要標(biāo)注不同的顏色，對(duì)應(yīng)的是不同的機(jī)加精度，

40、依據(jù)《車身沖壓件模具設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)型面、刃口、安裝面、配合面、過(guò)孔等不同部位進(jìn)行涂色，因此要保證模具涂色的正確性，支持后期模具的機(jī)加工作。 5.4生產(chǎn)性驗(yàn)證 生產(chǎn)性驗(yàn)證主要是對(duì)生產(chǎn)線自動(dòng)化進(jìn)行驗(yàn)證，本次尾門內(nèi)板模具設(shè)計(jì)要求廢料必須排出到模具外側(cè)，因此要利用了UG6.0的仿真功能對(duì)排廢料進(jìn)行驗(yàn)證。另外生產(chǎn)性驗(yàn)證還需要對(duì)機(jī)械手進(jìn)行干涉曲線的驗(yàn)證、行車起吊安全性驗(yàn)證、機(jī)床臺(tái)面校核、轉(zhuǎn)運(yùn)平板車校核、模具清洗間校核等等一系列工作。 致謝 我的畢業(yè)老師是汽車模具部門老師，在于老師的關(guān)心和指導(dǎo)之下我才能完成這份設(shè)計(jì)工作。于老師不僅工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，對(duì)指導(dǎo)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)也是一絲不茍。他在畢業(yè)設(shè)計(jì)中展現(xiàn)的精益

41、求精，和藹可親的態(tài)度，會(huì)一直影響著我。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我想對(duì)于老師說(shuō)一句：辛苦了。 此外，我還要感謝同組同學(xué)田佩和郭忠蕊，沒(méi)有你們的幫忙，我也完成不了此次設(shè)計(jì)。 最后，我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西。一方面模具是我本科期間沒(méi)有接觸過(guò)的東西；另一方面，我從開(kāi)始學(xué)習(xí)教材，到UG軟件，再到設(shè)計(jì)，極大地提高了自己的動(dòng)手能力?？傊?，畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐！ [參考文獻(xiàn)] [1] 楊玉英，崔令江 .實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [2] 沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例/模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì)編.-北京：機(jī)械工業(yè)出版設(shè)，1999.6. [3] 楊玉英.大型薄板成

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