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1789 汽车 灯罩 冲压 模具设计

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南昌航空大学科技学院学士学位论文目录前 言31 绪论41.1我国冲压模具业发展现状41.2 我国冲压模具制造技术发展趋势42 汽车前灯罩成形工艺分析72.1 分析制件的冲压工艺性72.1.1 材料72.1.2 结构分析72.1.3 尺寸精度与表面粗糙度72.2 确定冲压工艺方案72.3 模具形式82.4 毛坯展开计算82.4.1 拉深部分82.4.2 弯曲部分92.4.3 其它部分 （直接由CAD得出）93 落料拉深复合模设计103.1 排样103.2 确定冲压方向和冲压中心103.2.1 确定冲压方向103.2.2 确定压力中心113.3 确定拉深次数123.4 确定冲裁力和拉深力133.4.1 冲裁力133.4.2 压边力133.4.3 拉深力的计算133.5 选择压力机143.6 选用标准模架153.7 工作部分尺寸计算153.7.1 拉深工作部分尺寸153.7.2 落料工作刃口部分尺寸计算163.8 模具总体设计183.8.1 工作零件183.8.2 其它主要零件203.9 模具结构尺寸验算244 胀形冲孔复合模设计254.1 成形部分254.2 变形力与冲裁力的计算264.2.1 胀形变形力264.2.2 冲裁力274.3 确定压力中心274.4 选择压力机284.5 选用标准模架294.6 工作部分刃口尺寸计算294.6.1 对冲裁刃口尺寸进行计算294.6.2 胀形刃口尺寸的说明及确定294.7 模具结构设计304.7.1 主要工作零件304.7.2 其它零件设计31结 论33参考文献34致谢35前 言 模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用，模具是实现上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、铸件、压铸件、注塑件、橡胶件、玻璃件和陶瓷件等生产的重要工艺装备。采用模具生产毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。 大学几年所学对于知识的海洋来说也许还不够说沧海一粟，但是对于具体的个人来说却是会算有很大收获的。此次毕业设计不仅是对自己所学的一次全面总结，而且是对我们所具备的综合能力的一次考查，更是我们将理论与实践相结合的实际运用前的一次实际应用。 此次设计所依据的工件是在工厂实际进行生产的。在参观了工厂已采用的生产方式和生产设备、并在老师认真、耐心的指导下进行了此次设计。为了高质量的完成此次设计我用了大量的时间和精力查阅了很多资料，包括模具设计手册、冷冲模设计、模具设计大典和模具图册等，相信对我以后在实际工作中的应用会有很大益处。 因我个人经验和水平有限，设计之中难免会存在不合理之处，请各位老师多多批评指正。这次设计是在指导老师的精心指导和严格要求下完成的。老师的严谨求实的治学态度，待人以诚的宽广胸怀以及渊博的知识为我们树立了榜样。在此向老师致以最诚挚的谢意！1 绪论1.1 我国冲压模具业发展现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 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。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.2 我国冲压模具制造技术发展趋势 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。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。 (2)高速铣削加工 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。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 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，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。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。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展 这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。2 汽车前灯罩成形工艺分析2.1 分析制件的冲压工艺性2.1.1 材料 08钢 材料厚度 t=1mm由冲压模具设计与制造技术P19，表1-8：抗拉b 335450（N/）抗剪 260360（N/mm）弹性模数 E 190000 (N/mm)屈服点s 200 （N/mm） （%） 32%2.1.2 结构分析该零件是汽车前灯的壳罩，形状特征包括弯曲面，拉深面，压凸包，加强筋，外沿边等，并且是非对称结构，较为复杂。产品零件需要经过多道工序才能完成，基本工序应包括拉深、冲孔、弯曲、胀形、翻边等。且制件水平方向有不同层次的水平面，都是通过拉深、弯曲、胀形工序制成，表明成形工序较为复杂。拉深底部冲出一大孔，尺寸精度相对比较高。制件应注意尺寸之间的影响，以及工序之间相互的影响。2.1.3 尺寸精度与表面粗糙度尺寸精度按IT12级精度；表面粗糙度Rn=12.52.2 确定冲压工艺方案根据产品零件的外形结构和尺寸精度要求，首先确定是不能用级进模工作，因为如果用级进模，工作零件会发生相互的干涉现象，模具结构也相当复杂，并且不能保证零件的尺寸精度和位置精度。那么将其成形过程分为单工序完成。每工序可以设计为复合模或单工序模工作，以确保能够生产出合格的产品零件。该零件成形的基本工序包括落料、拉深、冲孔、胀形、弯曲、修边、翻边。比较如下三个方案：方案一：先落料冲孔，后拉深，再胀形，最后弯曲翻边；方案二：先落料拉深，后冲孔，再胀形，再冲孔，最后弯曲翻边；方案三：先落料拉深，再胀形冲孔，再胀形冲孔，最后弯曲翻边。方案一如果先冲孔后拉深，肯定会影响拉深的质量和孔之间的定位尺寸，并且会影响其后的成形工序，提高了经济成本。那么对于此件上的孔应该分开冲，比如胀形上的孔，拉深底部的大孔。为了保证零件的质量，方案一的成形工序还不足。方案二单从模具结构来看过于简单，中间三步都是简单的单工序模。而且方案也不完善，从零件的结构来看，胀形部分不能一步完成。需要从两个方向分别胀形，才能保证零件的质量方案三解决了前两个方案的缺点，但所生产的零件的尺寸精度不高。总结以上三种方案，得出方案四：落料、拉深胀形、冲孔胀形、冲孔修边、冲孔弯曲冲大孔、翻边方案四虽然分六步工序完成，简单的说需要六套模具。对于模具制造工作比较繁重，成本也比较高。但是由于是批量生产，而且根据零件外形和尺寸精度来说，这是优佳的方案。2.3 模具形式成形过程分六步完成，即需六套模具。第一套：落料、拉深倒装复合模；第二套：胀形、冲孔复合模；第三套：胀形、冲孔复合模；第四套：修边、冲孔复合模；第五套: 弯曲单工序模；第六套：冲孔、翻边复合模；（由于工作量的原因，主要设计前两套模具）2.4 毛坯展开计算2.4.1 拉深部分 （1-1) =3.1425.78（85+74）=3.1425.78159 =12870.92 mm （1-2） =1/225.78150.84=1/23888.6mm=1/23465.18mm （1-3） =12870.82-3888.66+3465.18=12447.44mm故：拉深部分面积A01=12447.44mm2.4.2 弯曲部分 （1-4）=（2.16+57.5+17.53）113=8722.47mm （1-5）=（2.7+77+11.69）=3929.77 mm2.4.3 其它部分 （直接由CAD得出） mm总面积： （1-6） =12447.44+8722.47+3929.77+23640.35 =49920.03 mm考虑到修边情况，以及工序之间产生的尺寸影响，取A=50000 mm3 落料拉深复合模设计3.1 排样由中国模具设计大典P50选用轧制薄钢板 15001500单行直排a=1.2 a1=1.5轮廓尺寸：AmaxBmax=404209.95条料宽：B=Amax+2a+毛坯修边量 =473.28进距：L0=Bmax+2a1=2111.15条数：n1=500/473.28=1（余26.72）每条个数：n2=1500/211.15=7(余21.95)总个数： N=n1n2=7利用率：=（762117）/（5001500）=57.80%3.2 确定冲压方向和冲压中心3.2.1 确定冲压方向确定冲压方向应考虑的问题保证凸模能够进入凹模；开始拉深时凸模与拉深毛坯接触面积要大；开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面应靠近中间；开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面要大，要分散；压料面各部分进料阻力力求均匀。根据零件的形状特征和上述的要求，确定为反向拉深，水平放置。3.2.2 确定压力中心图2.1根据零件形状的复杂性，利用解析法求出压力中心如图2.1所示，是按1：1的比例画出凸模工作部分剖面的轮廓图，取了21个重心点，其各坐标（x,y）和长度L分别为：01（228.31，181.25）L1=521.90 02（323.09，98.29）L2=316.4603（137.31，93.29）L3=63.70 04（108.42, 157.32）L4=101.1005（118.27, 216.29）L5=25.88 06（134.43，224.41）L6=17.4707（138.31，262.74）L7=56.14 08（154.60，293.24）L8=32.5609（180.68，278.76）L9=34.96 010（195.59，264.29）L10=10.22011（228.31，268.11）L11=61.24 012（348.86，264.29）L12=185.86013（463.80，270.80）L13=45.91 014（498.16，267.17）L14=42.70015（479.69，267.17）L15=74.34 016（452.55，179.80）L16=32.09017（462.76，168.09）L17=15.11 018（470.31，165.69）L18=12019（474.31，172.29）L19=8 020（478.31，148.62）L20=46021（486.01，112.01）L21=46.96由： （2-1）=(119154.99+102323.60+8746.65+10961.26+3060.83+2348.49+7764.72+5033.78+6316.57+1998.93+13981.70+64839.12+21293.06+21271.43+35660.15+14522.32+6992.30+5648.28+3794.48+22002.26+22823.03)/1756.60=500537.95/1756.60 =284.95再由： （2-2）=(94594.38+31104.85+5942.57+15905.05+5597.59+3918.20+14750.22+9547.89+9745.45+2701.04+16419.06+49120.94+12432.43+11408.16+16577.82+5769.78+2539.84+1988.28+1378.32+6836.52+5273.14)/1756.60=323551.53/1756.60 =184.19故：确定出压力中心为00（284.95，184.19） 如图2.1 所示3.3 确定拉深次数1.修边余量 h/d=24.3/170=0.14 d凸/d=156/150=1.04 得出：=5.02.毛坯直径D的计算 （2-3）=216 mm3.确定是否用压边圈毛坯相对厚度t/d=1/200100=0.5 h/d=0.14所以应采用压边圈4.拉深系数t/D100=1/200100=0.5 d凸/d=156/150=1.04查2 P208 表4-20h1/d1=0.500.62而： h/d=23.4/150=0.156显然 h/dh1/d1 故：只需一次拉深，且拉深系数2P208 m1=0.55可拉深直径d=Dm1=2160.55=119361830610223610182743183033523050396250804674801205487120180631004.7 模具结构设计4.7.1 主要工作零件1.冲孔凸模冲孔凸模材料为T10A，硬度要求5862HRC，台阶底面应压入后磨平。凸模刃口部分设计成为方孔形，是因为成形孔是方孔。而把安装部分设计成圆柱形，其主要目的是避免钳工在安装凸模时划伤自己，便于安装。两冲孔凸模都是依靠凸模固定板固定，采用过盈配合H7/m6稳固。所以凸模固定板孔的配合尺寸是。（1）凸模长度尺寸计算因为是选用非标准凸模，所长度尺寸由磨具结构确定，需要考虑：凸模固定板厚度h1，压料板厚度h2，凸模进入凹模的深度，以及由凸模修磨量和在模具闭合状态下固定板与压料板之间的安全距离等因素需要增加的高度h，即： （3-9）那么有： mm（2）凸模强度校核对于此类结构的凸模，必须进行承压力和稳定能力的校核。承压能力校核 冲裁时凸模承受的有平均压应力和刃口的接触应力k两种。当此凸模断面宽度B=7mm大于材料厚度t=mm时，接触应力k大于平均压应力，因而强度校核的条件是接触应力k小于或等于材料的许用压应力p：由： （3-10）式中： k凸模刃口接触应力（MPa）； L冲件轮廓长度（mm）； A冲件平均面积（m）； p凸模材料的许用压力（MPa）。那么有： 复合条件稳定能力校核 按确定压杆临界力的欧拉公式计算，把凸模的一端视作为固定端，另一端根据导向形式或视作为自由端，或视作为铰支端或者是固定端的压杆。由公式： （3-11）式中： Lmax凸模允许的最大自由长度（mm）； E凸模材料弹性模量（MPa）； 重建材料抗剪强度（MPa）。那么有： 复合条件2.胀形凸模本模具设有四个胀形凸模，材料为T10A，硬度要求5862HRC，都是整体式结构。胀形凸模刃口处加工成零件所需胀形的外形，装配处加工成矩形，这样便于凸模和凸模固定板的加工。胀形凸模依靠凸模固定板固定，之间按H7/m6过盈配合加工。4.7.2 其它零件设计1.定位零件此套模具设计定位零件的作用是用来确定毛坯零件在模具中准确位置，保证冲出合格的制件。根据定位零件的设计原则：定位至少应有三个支承点，即两个导向点和一个定距点。根据零件的结构，零件内部有一个拉深部分，上下对称是直平面。那么可以在直平面处加两块定位块，将零件的纵向定位，并且用螺钉和销钉把定位块稳定在胀形凹模上，其结构如3.8所示。横向的定位用两个固定的定位销定位，定位销靠过盈配合，固定在凹模上。定位块材料为45，硬度要求4348HRC，长宽厚度=40mm20mm30mm；固定定位销材料为45，硬度要求4348HRC，D=8mm，d=4mm3.压料装置及零件设计压力机下压时，胀形凸模将工件压入凹模内，材料会发生起皱或者胀形的效果不是很好。因为胀形从局部来看就是变薄拉深工序，所以需要压料装置。当冲压过程完成后，由于钢板的回弹作用，压料板还能起到把工件从凹模中带出来，容易取件。压料装置由压料板、弹簧和压料螺钉组成：压料板 长宽厚度=540mm400mm25mm，材料为45，硬度要求为4348HRC；弹簧 弹簧的选择主要考虑能否将压料板弹开的高度要大于胀形部分的最大深度，压力机下压时压料板能压住周边，能很好的成形。选用弹簧：d=8mm，t=13.5mm，Fj=2200N，D2=45mm，h=55mm，n=3，L=707mm材料为60Si2Mn，硬度要求4348HRC。压料螺钉 材料为45，热处理硬度3540HRC。4. 固定零件（1）模柄同样，为了将固定上模座于压力机滑块上时，且使模具的压力中心与压力机的压力中心保证一致，加设模柄。根据所选开式压力机的模柄孔尺寸65mm75mm，选择标准凸缘式模柄（GB2862.381），材料45。（2）凸模固定板凸模固定板采用材料为45，硬度要求为4348HRC，长宽厚度=540mm40050mm。板内加工带台阶方孔，按H7/m6过盈配合加工。（3）垫板冲压时，由于冲压力作用在凸模和凹模上，为了避免磨伤了凸模和凹模，需要分别在上下加垫板。材料45，硬度要求4348HRC，长宽厚度=540mm400mm10mm。结 论我的设计是汽车前灯罩的冲压模具设计。设计任务一到手，就开始对零件结构进行分析，查阅有关专业书籍，完成了零件的二维图，包括尺寸的测绘。然后对零件毛坯展开计算，确定出工艺方案。零件的成形包括拉深、胀形、弯曲、冲孔、翻边等多道基本工序，考虑到成形工序的合理性和之间的相互影响，方案的确定在设计过程中要有所调整，使工作量增大；在设计第一套模具过程中，同样遇到了一些困难，都在老师的指导和自己的努力下，一一解决。对于零件的加工，包括对工作零件的加工工序及方法的掌握不是很全面，表明还是缺乏专业知识，还需进一步学习总结；第一套模具设计完成后，开始设计第二套模具，由于有老师的指导，第二套模具顺利完成；最后写说明书，总结设计。当然设计中还存在不足处，希望在以后的工作实践中加以学习改进。通过毕业设计，是对大学课程的一个总结，也是对专业知识学习的检验。四个月的毕业设计就此结束，从中我收获很多，而且得到很多快乐。为我大学学习画上圆满句号！参考文献1 肖祥芷，王孝培主编.中国模具设计大典3.南昌：江西科学出版社,2003.12 王孝培主编.冲压手册.第二版.北京：机械工业出版社,2000.103 王芳主编.冷冲压模具设计指导.机械工业出版社,1998 4 王春武，齐广霞，揭钱发编著.冷冲压模具设计.北京：兵器工业出版社,1995.85 陈炎嗣，郭景仪主编.冲压模具设计与制造技术.北京：北京出版社,19916 杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册.北京：机械工业出版社,20057 廖念钊，莫雨松，李硕根，杨兴骏编.互换性与技术测量.第四版.北京：中国计量出版社,2001.1 8 大连理工大学工程画教研室编.机械制图.第四版.北京：高等教育出版社,1993 9 王树勋，高广升编.冷冲压模具结构图册大全.广州：华南理工大学出版社，1997 致谢几年的艰苦跋涉，几个月的精心准备，毕业论文终于到了划句号的时候，心头照例该如释重负，但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不去。论文写作的过程并不轻松，工作的压力时时袭扰，知识的积累尚欠火候，于是，我只能一次次埋头于图书馆中，一次次在深夜奋笔疾书。第一次花费如此长的时间和如此多的精力，完成一篇具有一定学术价值的论文，其中的艰辛与困难难以诉说，但曲终幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品尝。敲完最后一个字符，重新从头细细阅读早已不陌生的文字，我感触颇多。虽然其中没有什么值得特别炫耀的成果，但对我而言，是宝贵的。它是无数教诲、关爱和帮助的结果。我要感谢我的指导教师。老师虽身负教学、科研重任，仍抽出时间，不时召集我和同学督责课业，耳提面命，殷殷之情尽在谆谆教诲中。这篇论文更倾注了他的大量心血。从初稿到定稿，他不厌其烦，一审再审，大到篇章布局的偏颇，小到语句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他传授给我方方面面的知识，拓宽了我的知识面，培养了我的功底，对论文的完成不无裨益。我还要感谢学校所有教过我的老师，是你们让我成熟成长；感谢学院的各位工作人员，他们细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。让我依依不舍的还有各位学友和室友。在我需要帮助的时候他们伸出温暖的双手，鼎立相助。能和他们相遇、相交、相知是人生的一大幸事。本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。我将继续前行！35毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：汽车前灯罩的冲压模具设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1. 灯罩零件图2.生产纲领：中等批量3.要求完成零件的冲压工艺分析和冲压工艺规程的编制。1) 分析冲件成形工艺及坯料展开 2）编制灯罩零件冲压工艺 3）完成灯罩模具设计III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 查阅相关资料，外文资料翻译（6000字符以上），撰写开题报告。第1周第2周3.绘制灯罩板冲件图，分析冲件成形工艺及坯料展开 第3周第6周4.编制灯罩冲压成形工艺规程； 第7周第8周5.绘制灯罩模具总装图及零件图； 第9周第13周6.撰写毕业设计说明书（论文） 第14周第16周7.毕业设计审查，毕业答辩。 第17周 、主 要参考资料：1.冲模设计手册编写组.冲模设计手册.北京：冲模设计手册，19952. 陈为国.带缺口筒形件冲压工艺及模具设计.金属成形工艺，1998.23.王新华，袁联富编.冲模结构图册.北京：机械工业出版社，20034.罗益旋.冲压新工艺新技术及模具设计实用手册. 银声音像出版社，20045. GB28512875冷冲模国家标准 航空与机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业类 0781053 班学生（签名）： 填写日期： 2011 年 01 月 03 日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)：机械设计制造及其自动化 系主任（签名）：附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。附录：灯罩零件图毕业设计（论文）外文文献翻译题目 汽车前灯罩的冲压模具设计专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105319学 生 姓 名 聂文军指 导 教 师 陈为国填 表 日 期 2011 年 05 月 20 日Mould type of numerical control process computer assist the cutter choose and studyForewordNumerical control include cutter production and cutter of orbit choose two key problems process ,. The first problem has been got and studied extensivly and deeply over the past 20 years, a lot of algorithms developed have already got application in commercial CAD/ CAM system. Most CAM systems can produce the cutter orbit automatically after users input relevant parameters at present. Comparatively speaking , it is still not ripe to regard quality , efficiency as the research of choosing the problem of cutter of optimizing the goal correctly, do not have commercial CAM system that can offer the preferred decision support tool of cutter at present, therefore it is difficult to realize the integrating automatically and organically of CAD/ CAM. The cutter is chosen to usually include cutter type and cutter size. Generally speaking , suitable for one processing cutter of target for much kind , one cutter can finish different processing tasks, so it is easier to only consider meeting the cutter that basically processes the requirement and choose, especially to geometirc characteristics of model such as the hole , trough ,etc. But in fact, it is common for cutter to choose and sure optimization goal interrelate, for instance most heavy to cut efficiency , process time , minimum process cost , longest service life ,etc. at least, so the cutter is chosen it is a complicated optimization question. Such as mould type one of parts, because the geometirc form is complicated (usually include curved surface of freedom and island), influence geometry that cutter choose it restrains from to be can explicit to say among CAD model, need to design the corresponding algorithm to draw, therefore choose the cutter specification suitable and cutter association , it is not easy things by improving efficiency and quality processed in numerical control.Mould type generally with preparation method that numerical control mill, usually including rough machining, half finish machining , precise process of processing etc. The principle of rough machining is to spare no effort to remove the surplus metal with high efficiency, therefore hope to choose the larger cutter, but the cutter is oversized, may cause the increase of the crude volume ; Half finish machining of tasks to remove rough machining leave over step that get off mainly; Finish machining mainly guarantees size of the part and surface quality. Consider , go on , select exist , sure by computer difficult automatically totally up till now, therefore assist the cutter to choose in the computer that we developed (Computer Aided Tool Selection , CATS) among the system, base on , provide one aid decision tool for user, rough machining , half finish machining , precise to process etc., the real policy-making power is still left to users, in order to give full play to the advantages of computer and people.1 Basic structure of the system CATS system is CAD model, output for cutter type , cutter specification , mill depth of sharpening , enter the giving amount , rotational speed of main shaft (cut the pace ) and process six parameters such as time (such as Fig. 1), including choosing the aid decision tool in cutter type, rough machining cutter choose aid decision tool, half finish machining cutter choose aid decision tool and finish machining cutter choose aid decision tool ,etc.Given the rough machining in Xingqiang processing of the important position (usually rely time 510 times), rough machining, the system automatically optimize portfolio with cutlery functions to enhance overall processing efficiency. In addition to the decision-making tools, the system also has a detailed look cutlery norms, based on the type and size cutlery recommended processing parameters and assess the function of processing time, the last generation of the overall results of choice cutlery statements (figure 2). All the data and knowledge systems cutlery done by the background database support.2 Key technologies and algorithms2.1 Cutlery type choiceAccording to Assistant Xingqiang digital processing practice, Xingqiang Xi state general processing cutlery into milling cutter, milling cutter radius milling cutter and the first three balls. D based cutlery diameter, radius radius r when r=0 for milling cutter, 0RCutlery can be divided into the overall style and embed films ceremony. For inlay film style, the key is to select the materials razor blades, razor blades materials choice depends on three elements : the processing of working materials, machine tools and cutlery jig stability of the state structures. Processing system will be translated into material steel, stainless steel, cast iron, nonferrous metals, materials and hard to cut materials six groups. Machine tool jig stability into good, better and less than three levels. Cutlery investigation into the short and long cantilever structures two, the system automatically reasoning on the basis of the specific circumstances of razor blades materials, decision-making knowledge from Walter cutlery manual system by the users first choice cutlery type in the world. To embed film style cutlery, a rules-based automated reasoning suitable razor blades materials. For example, if the final processing of materials for the steel, machine tool jig for good stability, cutlery cantilever structures for short, razor blades materials for WAP25.Rough machining cutlery portfolio optimizationXingqiang rough machining the aim is to maximize the removal of excess metal normally used milling cutter, take-cutting approach. Thus, 3D mould Xingqiang the rough machining process, is actually a series of 2.5D components Xingqiang processing. Cutlery optimization is to find a group of cutlery portfolio, allowing for maximum efficiency removal of most metals. Cutlery portfolio optimized basic methods as follows :A. To do some long step into knife in the direction of a group of vertical and horizontal search Xingqiang another entity to form a search layer.B. Derive closed to the contours.C. Calculated between Central and outside the island or islands and the distance between the key that affect cutlery choice geometric constraints algorithm flow As shown in figure 3D. According to the principle of the merger (adjacent to the critical distance will be smaller than the difference between the threshold) to search layer merger, graphic processing and identifying viable cutlery sets, a processing layer.E. Determine the use of each processing layer cutlery, cutlery Xingqiang processing portfolio. F. According cutlery recommended processing parameters (cutting speed, depth and into Xianxiao to speed), the calculation of material removal. G. According to the actual removal of the volume processing layer, the processing time for each processing layer. H. Xingqiang calculating the total processing time and residual volume.I. The overall portfolio of the Group cutlery processing efficiency assessment. J . Repeat ai until derive optimal mix of cutlery. If time is the goal, called for the entire processing time t Xingqiang shortest portfolio to optimize cutlery.2.2 Semi-finished cutlery choiceThe main purpose is to remove semi-finished rough machining residual contours of the new warrants. To completely remove height, depth must be greater than Xianxiao parts of each level to the surface distance x. Its algorithm steps are as follows :Step 1:entity models from parts of two adjacent to the cross section of the surface contours and the corresponding length;Step 2: The average length of contours;Step 3:calculate its width;Step 4 : calculating height floor to the surface of parts to the law distance x;Step 5 : steps 1 repeat steps 4, each level of decision Xianxiao depth;Step 6 : calculate cutlery diameter D, by or under cutlery experience D=x/0.6 manual recommended;steps7 : choose Xianxiao x depth than the smallest cutlery.2.3 fine cutlery choice Fine cutlery choice is the basic principle : cutlery parts surface radius smaller than the smallest size R curve radius r, the general admission R= (0.80.9) r. Its algorithm steps are as follows :Step 1 : from the smallest curve radius calculation model parts entities; Step 2 : From cutlery database search radius of less than a cutlery calculated radius of the curve all cutlery; Step 3 : select the best cutlery meet the above requirements; Step 4 : If all cutlery than the smallest curve radius, the smallest chosen as a recommended cutlery.3 summary and discussionMould type of craft of processing plan , need high technology and experience very usually, prepare NC time of data nearly and process time to be large. So person who produce of craft of processing plan and NC process demand of the order right away seem further more urgent automatically.This text system research mould type of craft cutter plan , choose problem, put forward mould of rough machining , half finish machining , finish machining principle and method that cutter chooses, the realization algorithm with corresponding structure , and has carried on the realization of preliminary programming under the environment of UG/OPEN API, have developed CATS prototype system. In cutter type and on the foundation that the specification is fixed, system also can recommend parameter of processing according to cutter manual (cut pace , mill , sharpen depth , enter person who give ,etc.), evaluate corresponding processing time. Final purpose its to realize integration of CAD/CAM really , produce through aftertreatment numerical control process the order.Need to point out , should improve the mould type totality of and process efficiency, need it from the rough machining , half finish machining , consideration on the whole of finish machining , make up and optimize many targets, this will be work that we want to carry on next .模具型腔数控加工计算机辅助刀具选择和研究引言 数控加工中包括刀具轨迹的产生和刀具选择两个关键问题。前一问题在过去的20 年里得到了广泛而深入地研究， 发展的许多算法已在商用CAD/ CAM 系统中得到应用。目前大多数CAM 系统能够在用户输入相关参数后自动产生刀具轨迹。比较而言，对以质量、效率为优化目标的刀具选择问题的研究还远未成熟，当前还没有商用CAM 系统能够提供刀具优选的决策支持工具，因而难以实现CAD/ CAM 的自动有机集成。刀具选择通常包括刀具类型和刀具尺寸。一般来说，适合一个加工对象的刀具通常有多种，一种刀具又可完成不同的加工任务，所以仅考虑满足基本加工要求的刀具选择是较容易的，尤其对孔、槽等典型几何特征。但实际上，刀具选择通常和一定的优化目标相联系，如最大切削效率、最少加工时间、最低加工成本、最长使用寿命等，因此刀具选择又是一个复杂的优化问题。比如模具型腔类零件，由于几何形状复杂(通常包含自由曲面及岛) ，影响刀具选择的几何约束在CA