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班班级级09 机械设计制造及其自动化 4 班姓姓名名叶芳达 课题名称课题名称 汽车灯架成型模具设计 目录目录 1 1引言引言 2 2我国模具工业发展与现状我国模具工业发展与现状 3 3我国冲压模具技术和材料应用的现状和发展趋势我国冲压模具技术和材料应用的现状和发展趋势 4 4模具冲压技术在制造行业中的应用模具冲压技术在制造行业中的应用 5 5对某小型汽车冲压模具设计举例对某小型汽车冲压模具设计举例 6 6总结总结 参考文献参考文献 指导教师指导教师 审批意见审批意见 签名 年月日 汽车灯架成型模具设计汽车灯架成型模具设计 叶芳达 机械设计制造及其自动化 09 4 班B09300425 1 1引言引言 模具是制造业的重要基础工艺装备 用模具生产制件所达到的高精度 高复 杂度 高一致性 高生产率和低耗能 低耗材 使模具工业在制造业中的地位越 来越重要 国外将模具比喻为 金钥匙 金属加工帝王 进入富裕社会的原 动力 等等 国内也将模具工业称为 永不衰亡的工业 点铁成金的行业 无与伦比的效益放大器 等等 现在 模具技术已成为衡量一个国家产品制造 水平的重要标志之一 没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识 冲压成型是指靠压力机和模具对板材 带材 管材和型材等施加外力 使之 产生塑性变形或分离 从而获得所需形状和尺寸的工件 冲压件 的加工成型方 法 冲压成型在汽车制造中是一种十分重要的制造技术 而汽车覆盖件大都采用 冲压而成 其模具制造周期影响汽车的制造成本以及新产品开发的周期 目前 国外汽车界提出缩短产品的市场化周期 降低产品开发费用和减轻汽车的质量的 了3R战略 其中的一个重要环节就是降低车身覆盖件模具的制造费用和减少生产 周期 因此在车身覆盖件模具的研发方面各个国家都投入了大量的资金 下面通 过介绍汽车覆盖件冲压模的设计要点 针对冲压模具的发展和现状以及冲压新技 术的应用 根据一个冲压模具的实例 对汽车覆盖件在冲压过程中容易出现的问 题进行了分析 从工艺分析 模具结构设计等几个方面详细说明了冲压模设计的 重要性 2 2我国模具工业发展与现状我国模具工业发展与现状 中国虽然在很早以前就制造模具和使用模具 但一直未形成产业 由于长 期以来模具制造一直作为保证企业产品生产的手段被视为生产后方 因此一直 发展缓慢 1984年成立了中国模具工业协会 1987年模具首次被列入机电产品目 录 当时全国共有生产模具的厂点约6 000家 总产值约30亿元 随着中国改革 开放的日益深入 市场经济进程的加快 模具及其标准件 配套件作为产品 制 造生产的企业大量出现 模具产业得到快速发展 在市场竞争中 企业的模具生 产技术提高很快 规模不断发展 提高很快 2O世纪90年代以来 中国在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应用示范点 由华中理工大学 作为技术依托单位 开发了汽车车身与覆盖件模具CAD CAM软件系统 在模具和 设计制造中得到了实际应用 取得显著效益 现在 吉林大学和湖南大学也成功 地开发出了汽车覆盖件模具的CAD CAE系统 并达到了较高水平 在生产中得到 应用 收到了良好的效果 3 3我国冲压模具技术和材料应用的现状和发展趋势我国冲压模具技术和材料应用的现状和发展趋势 模具是机械制造业中技术先进 影响深远的重要工艺装备 具有生产效率高 材料利用率高 制件质量优良 工艺适应性好等特点 被广泛应用于汽车 机械 航天 航空 轻工 电子 电器 仪表等行业 然而 与国际先进水平相比 中 国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大 交货周期长等方面 模具寿命也只 有国际先进水平的50 左右 大型 精密 技术含量高的轿车覆盖件冲压模具 和精密冲裁模具 每年都需要花费大量资金进口 3 13 1计算机技术与冲压模具行业计算机技术与冲压模具行业 随着计算机技术的发展和普及 冲压模具也基本实现了计算机化 其中有代 表性的是计算机辅助设计 CAD 计算机辅助制造 CAM 和计算机辅助工程 CAE 在计算机辅助设计方面 如今的国内冲压模具企业几乎全部甩掉了传统的绘图 板 摒弃了落后的手工绘图方式 使用最多的是由美国Autodesk公司出品的 AutoCAD软件 有些企业还在AutoCAD平台上进行了二次开发 如深圳某台资公司 在AutoCADR13基础上进行专项开发 形成了由十二块模板组成的系列冲压模具 形成了具有自己特色的 针对性非常强的冲压模CAD软件 也有许多企业使用国 产的AutoCAD产品 如开目CAD CAXA等等 3 23 2先进加工技术装备与冲压模具行业先进加工技术装备与冲压模具行业 我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平 总体上比国际先进水平低许多 而模具生产周期却要比国际先进水平长许多 产品质量水平低主要表现在精度 表面粗糙度 寿命及模具的复杂程度上 生产工艺水平低则主要表现在加工工艺 加工装备等方面 冲压模具加工工艺和装备对提高加工效率 确保模具精度 缩 短交货周期有重要影响 国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备 硬件上 与国际水平的差距正在快速缩小 上海的汽车模具企业 近年来通过大量购置先 进的五轴高速加工机床 大型龙门加工中心和五轴联动数控高速铣床 数控车或 复合加工机床 先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光切割机等 3 33 3先进制造技术与冲压模具行业先进制造技术与冲压模具行业 快速成型 Rapid Prototyping 简称RP 技术是指在计算机控制与管理下 由零件实物或模型直接驱动 采用材料精确堆积成复杂三维实体的原型或零件制 造技术 是一种集计算机 包括CAD CAM CAE等 光学扫描 新型材料 数控 激光等技术于一体的新型高新制造技术 主要用于零件设计的快速检验以及各种 模具模型的快速制造 4 4模具冲压技术在制造行业中的应用模具冲压技术在制造行业中的应用 4 4 1 1冲压模具的发展和现状冲压模具的发展和现状 随着与国际接轨的脚步不断加快 市场竞争的日益加剧 人们已经越来越认 识到产品质量 成本和新产品的开发能力的重要性 在冲压模具发展方面 主要 表现在以下几个方面 第一 模具CAD CAM CAE技术是模具设计制造的发展方向 计算机和网络 的发展正使CAD CAM CAE技术跨地区 跨企业 跨院所地在整个行业中推广成 为可能 实现技术资源的重新整合 使虚拟制造成为可能 第二 模具 逆向工程 的飞速发展 高速扫描机和模具扫描系统提供了从 模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能 大大缩短了模具的在研制 制造周期 有些快速扫描系统 可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上 实 现快速数据采集 自动生成各种不同数控系统的加工程序 不同格式的CAD数据 模具逆向工程已在汽车 摩托车 家电等行业得到成功应用 第三 先进加工手段的应用 国外近年来发展的高速铣削加工 大幅度提高 了加工效率 并可获得极高的表面光洁度 高速铣削加工技术的发展 对汽车 家电行业中大型模具制造注入了新的活力 同时电火花铣削加工技术也迅速发 展 也为制造复杂模具奠定了基础 模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具 钢材料性能的关键环节 近年来模具热处理的发展使用了模具表面处理除完善应 发展工艺先进的气相沉积 等离子喷涂等技术 能够制造出复杂模具 从而极大 地提高了加工效率 近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度 一些国内模具企 业已普及了二维CAD 目前 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 东风汽车公司模具厂 一汽模具中心等模具厂家已能生产部 分轿车覆盖件模具 并开始使用UG Pro Engineer I DEAS等国际通用软件 个别厂家还引进了Moldflow等CAE软件 并成功应用于冲压模的设计中 4 4 2 2模具发展关键问题模具发展关键问题 对于我国来说 模具自动加工系是我国长远发展的目标 模具自动加工系统 应有多台机床合理组合 配有随行定位夹具或定位盘 有完整的机具 刀具数控 库 有完整的数控柔性同步系统 有质量监测控制系统 特别是由于过来模具行 业发展较成熟 对我国模具冲压行业带来很大的挑战 由于汽车 飞机发展和环 保要求的提高 对冲压带来了压力 而产品集约化生产 个性化发展 节能性要 求 环保性要求 将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造 同时仿真技术 的发展和应用是冲压发展必须借助的手段 自动化和灵活性要求是冲压发展必须 考虑的因素 冲压成型更加 科学化 数字化和可控化 供应商一冲压厂 冲压 厂一用户之间的合作越来越重要 在整个工业中 冲压的关键在模具 冲压模具 的发展至关重要 5 5对某小型汽车冲压模具设计举例对某小型汽车冲压模具设计举例 5 5 1 1盒状结构覆盖件工艺分析盒状结构覆盖件工艺分析 冲压件工艺性是指冲压件在生产加工中的难易程度 对于冲压加工工序很 多 每一种工序中的工艺性又各不相同 即使是同一个零件 因生产单位的生产 条件工艺装备及生产传统习惯等不同 其工艺性的涵义也不完全一样 因此 要 求冲压件在满足使用要求的前提下 形状尽量简单 规则 对称 以便节省原材 料 减少中间工序 提高模具寿命 降低零件成本 该零件是汽车内饰的零件表面 不允许有毛刺 折皱等问题 满足装配后的 工艺结构性能 并且由于所加工的零件数量较少 每月约300件 所以必须考虑 小同于常规的冲压加工工艺 使零件的加工成本和模具制造成本降低到最低 通 过专用压筋模具进行加强筋的冲压加工 并多次调整压边力的大小 达到材料的 应力变形最小 使得零件的对角翘曲达到图纸要求 越平整越好 通过消除由于 产生的材料应力变形 或使材料的应力变形最小 使得冲压件对角翘曲也最小 所设计的模具首先应保证冲压件凸模能够顺利进入冲压凹模 不应出现凸模接触 不到的死区 即所有需冲压的部位要在一次冲压中完成 避免点接触 接触部位 应处于冲模中心 以保证成型时材料不致窜动 压料应尽量保证毛料平放 压料 面各部位进料阻力应均匀 冲压深度均匀 拉入角相等 才能有效地保证进料阻 力均匀 同时覆盖件冲压成形的压料面形状是保证冲压过程中材料下破不裂和顺 利成型 根据这些要求可以设计冲压模具并且进行实际的生产制造 5 5 2 2模具结构及主要零件设计模具结构及主要零件设计 模具采用活动小导柱 起上下模具对模的作用 因为冲筋零件的展开很大 模具在冲床上安装正确以后 活动小导柱实际上己经小起上下模具的导向作用 了 在生产过程中 还会经常遇到一次冲孔落料 可能会造成凸凹模孔壁太薄 影响模具寿命 因此将模芯设计成分级进 模芯中用固定板来固定 在通用模架 的上模板上 用短定位销定位 这样就达到了冲孔 落料复合成一次完成的目的 6 6总结总结 经过几十年的发展 我国的冲压模具行业获得了飞速发展随着汽车工业的发 展 对汽车覆盖件的要求越好越高 冲压技术和模具是整个过程中的关键 冲压 模具的的设计分析可以有效的提高产品的质量 减少产品的浪费 缩短加工周期 防止产品的起皱和开裂现象 本文就是通过介绍汽车覆盖件冲压模的设计要点 针对冲压模具的发展和现状以及冲压新技术的应用 根据一个冲压模具的实例 对汽车覆盖件在冲压过程中容易出现的问题进行了分析 从工艺分析 模具结构 设计等几个方面详细说明了冲压模设计的重要性 参考文献参考文献 1 张荣清 模具设计与制造 M 高等教育出版社 2008 3 2 金敦水 冲压模具间隙分析及模具结构设计 J 煤矿机械 2010 05 3 王宏杰 汽车冲压模具的技术发展思路 机械工人 2006 4 4 张志鹏 张志刚 冲压常见问题及解决办法 模具制造 2006 6 5 王孝培 冲压手册 第二版 M 北京 机械工业出版社 2000 6 雷正保 拉延筋模拟方法对覆盖件CAE结果影响的工业试验 J 汽车工 程 2004 26 1 73 77 7 汽车零件的热冲压成型工艺 8 冯桂香 基于CAE的汽车配件成型特性分析 2011 10 9 赵军