《雨刷机加强板修边冲孔模三维设计》.doc
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1、雨雨刷刷机机加加强强板板修修边边冲冲孔孔模模三三维维设设计计 T Th he e 3 3D D D De es si ig gn n O Of f T Th he e O Ob bt tr ru ud di in ng g D Di ie es s 指导老师:李芳华(高工) 作者:湖北汽车工业学院9833-2 班 艾涛 【摘摘要要】: :本文介绍了雨刷机加强板拉延件修边冲孔工序 的工艺过程的 设计。通过对拉延件形状分析及结合冲压工艺方面的知识,确定工艺 方案,并重点利用了现在世界上最先进的CAD/CAE/CAM 软件 Pro/Engineer,在Part 模块、Assembly 模块、Manu
2、facturing 模块及 Drawing 模块中对冲压模具进行三维设计。 CAD/CAE/CAM 在我国应用已 逐渐广泛,熟练运用Pro/Engineer、UG、Master CAM、Solid edge、IDEAS 等CAD/CAM 软件进行工业设计是今后的必然趋势。 【关关键键词词】: C CA AD D/ /C CA AE E/ /C CA AM M P Pr ro o/ /E En ng gi in ne ee er r 模模块块 模模具具设设计计 【A Ab bs st tr ra ac ct t】: : The 3D design of the strengthen board
3、of the windscreen wiper has been introduced on the design of the obtruding technics . Fixed on the obtruding technics scheme, and made the 3D design of the pressing dies by the advanced CAD/CAE/CAM software -Pro/Engineer(in model Part、Assembly、Manufacturing and Drawing) emphatically, by getting acro
4、ss the analysis of the parts structure and combining the punch knowledge. Due to the application of CAD/CAE/CAM wide gradully, it is necessary to make full use of some CAD/CAE/CAM softwares on the process of industrical design, such as Pro/Engineer, UG, Master CAM, Solid edge,IDES. 【K Ke ey y w wo o
5、r rd ds s】: : 3 3D D d de es si ig gn n C CA AD D/ /C CA AE E/ /C CA AM M m mo od de el l P Pr ro o/ /E En ng gi in ne ee er r 2 目目 录录 一一 课题来课题来源源 3 3 二二 汽汽车车覆覆盖盖件件模模具具C CA AD D 的的概概况况 4 4 2.1 CAD 概述 .4 2.2 汽车覆盖件模具 CAD 技术的现状4 2.3 汽车覆盖件模具 CAD 的发展趋势 5 三三 模模具具行行业业7 7 3.1 我国模具技术的现状.7 3.2 我国模具技术与国外的差距.7
6、3.3 我国模具行业的发展趋势.8 四四 模模具具设设计计9 9 4.1 分析零件整体工艺性和确定修边冲孔方案9 4.2 冲裁计算10 4.3 模具结构设计.11 五五 运运用用P PR RO O/ /E EN NG GI IN NE EE ER R 进进行行三三维维造造型型1414 5.1 总体设计思路15 5.2 PRO/ENGINEER 2000I特点 15 5.3 产品零件数模与工序零件数模的设计.16 5.4 根据产品数模绘出凸凹模18 5.5 将凸、凹模装配到上下模座上 .19 5.6 爆炸图的建立 .21 5.7 绘制产品工程图 22 总总 结结2626 致致 谢谢2727 参参
7、考考文文献献2828 湖北汽车工业学院毕业设计论文 第 3 页 共 27 页 一一 课题来源课题来源 该冲压零件来源于十堰市 先锋模具公司生产的雨刷机加强板,零 件尺寸见图1: 图 1 产品图 该零件的尺寸是通过测量得到的,在零件图上未注明尺寸公差, 精度要求不高。材料为08 钢,料厚为0.9mm。结合以前所学过的模具 知识,运用Pro/Engineer 做冷冲压模具三维设计。关键在于熟练掌握 Pro/Engineer 三维设计利用Pro/Engineer 中 Part、Assembly、Drawing、Format 等模块设计,了解当前CAD/CAM 行 业动态,为工作以后作设计打下良好的基
8、础。 4 二二 汽汽车车覆覆盖盖件件模模具具C CA AD D 的的概概况况 2 2. .1 1 C CA AD D 概概述述 计算机辅助设计(CAD:Computer Aided Design)技术是以计算 机、外围设备及其系统软件为基础,包括二维绘图设计、三维几何造 型设计、数控加工编程( NCP) 、产品数据管理等内容。 CAD 技术的发展 与工业实际应用和需求密切相关。随着一些计算机新技术和一些新的 算法在CAD 中不断出现和发展,以及Internet/Intranet 网络和并行、 高性能计算及事务处理的普及,异地、协同、虚拟设计及实时仿真得 到广泛应用。 2.22.2 汽车覆盖件模
9、具汽车覆盖件模具 CADCAD 技术的现状技术的现状 2 2. .2 2. .1 1 现现代代模模具具制制造造的的特特点点 现代模具制造是相对于传统模具而言的。传统模具制造基于经 验和技巧,一般利用普通的机械加工设备进行制作。现代模具制造则 利用新兴的CAD/CAM/CAPP/CAE 技术和数控技术,力图使模具最大程度 由先进的设备制造出来。 a) 现代模具的质量依赖于物化因素,整体水平容易控制。 b) 现代制模在模具总体工艺方案指导下通过公共数据库并行通 信相互协调,共享信息,加工周期短。 c) 现代制模则通过计算机数据模拟来完善模具结构,返修少, 成本低。 2 2. .2 2. .2 2
10、C CA AD D 技技术术的的优优越越性性 a) 提高模具质量。模具CAD 的数据库可为模具设计和工艺制定 提供科学的依据,充分发挥人和机器的各自长处,使模具设 计和工艺更为合理。 湖北汽车工业学院毕业设计论文 第 5 页 共 27 页 b) 节省时间,提高模具生产效率。 c) 提高设备利用率,降低生产成本。 2 2. .2 2. .3 3 国国内内外外C CA AD D 技技术术的的发发展展状状况况 1、蓬勃发展和进入应用时期( 60 年代) 提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新 思想,从而为CAD 技术的发展和应用打下理论基础。 60 年代中期就出 现许多商品化的CA
11、D 设备。 2、广泛使用的时期( 70 年代) 1970 年美国Applicon 公司第一个推出完整的CAD 系统。出现面向 中小企业的CADCAM 商品化系统。70 年代末,美国CAD 工作站安装数 量超过12000 台,使用人数超过2.5 万。 3、猛进的时期(80 年代) 在这个时期,图形系统和CADCAM 工作站的销售量与日俱增。 CADCAM 技术从大中企业向小企业扩展;从发达国家向发展中国家扩 展;从用于产品设计发展到用于工程设计和工艺设计。 4、开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期( 90 年代) 微机加视窗Win9598NT 操作系统与工作站加Unix 操作系统, 在以太网
12、的环境下构成了CAD 系统的主流工作平台,这使得现在的CAD 技术和系统都具有良好的开放性。图形接口、图形功能日趋标准化。 在CAD 系统中,综合应用正文、图像、语音等多媒体技术和人工 智能、专家系统等技术大大提高了自动化设计的程度,出现了智能 CAD 新学科。智能CAD 把工程数据库及其管理系统、知识库及其专家系统、 拟人化用户接口管理系统集于一体 。 2.32.3 汽车覆盖件模具汽车覆盖件模具 CADCAD 的发展趋势的发展趋势 2 2. .3 3. .1 1 模模具具结结构构的的通通用用化化和和模模具具零零件件的的标标准准化化 一般模具零件可分为标准件和非标准件两大类,因而依据特性对零
13、件进行划分,进而建立相应的标准件库和非标准件库是实现零件标准 化的有效途径,而模具结构的通用化则可依靠建立典型结构模具库来 6 实现。 2 2. .3 3. .2 2 特特征征技技术术的的应应用用 特征技术是一种基于零件特征的设计技术,它的设计方法是以工序 零件为依据,从冲压工艺入手,实现从工艺特征到结构特征的影射, 从而建立起模具结构与特征参数间的关系,完成模具的参数化设计。 2 2. .3 3. .3 3 参参数数化化造造型型的的方方法法 参数化造型的基本方法是针对各种冲压模具总体结构一般均具有较 规范的形式,为零件的基本 尺寸建立相应的参数量,并将变量和尺寸 间的对应关系生成为一与零件模
14、型相关连的外部参数文件。当改变 参数文件中有关变量的取值时,与之相关的零件模型中的相应尺寸 标注值亦发生改变。 2 2. .3 3. .4 4 模模具具C CA AD D 的的智智能能化化 为了提高产品质量,降低成本,增强产品市场竞争力,必须开展 智能化研究工作,总结出设计制造经验和教训,把成功的经验应用于 模具中,形成计算机里的智能库和知识库,形成专家系统,为以后所 用。 2 2. .3 3. .5 5 模模具具C CA AD D 的的专专业业化化 未来的模具CAD 将走向更专业化的道路。一些通用的软件由于其 功能繁多,专业性较差,已不能满足大型模具 CAD 的需要,更好的办法 是软件公司与
15、专业模具厂密切合作,开发专业性很强的模具 CAD 软件。 湖北汽车工业学院毕业设计论文 第 7 页 共 27 页 三三 模模具具行行业业 3 3. .1 1 我我国国模模具具技技术术现现状状 我国模具工业从起步到飞跃发展,历经了半个多世纪。模具技术 有很大发展,模具水平有较大提高。模具国产化取得了可喜的成就。 以汽车覆盖件模具为代表的冷冲模制造技术有很大的进步。我国 已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂,已设计制造 了富康轿车部分内覆盖件模具。在设计制造方法、手段上面已基本达 到了国际水平,模具结构功能方面也接近国际水平。但在制造质量、 精度、制造周期和成本方面,与国外相比还存在一
16、定的差距。 近几年,模具CAD/CAE/CAM 技术得到快速发展,国产软件有了很 大的发展。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,并陆续引进了高档的CAD/CAE/CAM 系统,如 UG、Pro/E- ngineer、Solidedge 等软件得到相当广泛的应用,数控加 工的使用率越来越高。在我国模具行业中,实现了 CAD/CAM 的集成,以 CAD 绘制模具图代替了手工制图,以CAM 取代了自动编程,并能运用 CAE 技术对成型过程进行计算机模拟等,取得了一定的技术经济效益。 模具标准件对缩短模具制造周期,提高质量、降低成本,能起很 大作用。因此,越来越广泛
17、地得到采用。但目前的标准化程度还不高, 有待进一步发展 。 3 3. .2 2 我我国国模模具具技技术术与与国国外外的的差差距距 3 3. .2 2. .1 1 产产需需矛矛盾盾 尽管经过半过世纪的发展,我国模具工业取得较大进步,但无论 是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要。主要原因有三: 、设计和工艺技术落后,如模具CAD/CAM 技术采用不普遍,加 工设备数控化率低等。 、专业化、标准化程度低。 、模具生产效率不高、周期长,不能满足市场的需要。 8 3 3. .2 2. .2 2 产产品品结结构构、企企业业结结构构等等方方面面 模具按国家标准分为十大类,按产值统计,我国目前冲压模占 50
18、% -60%,塑料模占25-30%。国外先进国家对发展塑料模很重视,塑料模 比例一般占30%-40%。国内模具中,大型、精密、复杂、长寿命模具 比较低,约占20%左右,国外为50%以上。模具生产企业结构不合理, 主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂 (或车间)内,模具商品化 率低,模具自产自用比例高达70%以上。而国外,70%以上模具是商品 化。可见在我国冷冲压模具占居主导地位,作冲压模设计十分必要。 3 3. .2 2. .3 3 产产品品水水平平 衡量模具产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度, 加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。国内外模具产 品水平仍有很大差距。
19、 3 3. .2 2. .4 4 工工艺艺装装备备水水平平 我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备,如: 加工中心、数控铣床、座标磨床、三座标测量机等。但在加工和定位 精度、加工表面粗糙度、机床刚性、可靠性等方面,跟国外仍有较大 差距。 3 3. .3 3 我我国国模模具具行行业业的的发发展展趋趋势势 1、在模具设计制造中全面推广CAD/CAE/CAM 技术 模具CAD/CAE/CAM 技术是模具设计制造的发展方向。全面普及 CAD/ CAE /CAM 技术已基本成熟。在普及推广模具CAD/CAM 技术的过程 中,加大技术培训和技术服务的力度,同时进一步扩大 CAE 技术的应用
20、范围。 2、模具产品发展将大型化、精密化、复杂化 3、进一步发展多功能复合模具 4、大力发展快速经济制模技术 5、模具标准件的应用将日渐广泛 6、高速铣削加工将得到更广泛的应用 7、模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用 8、模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 湖北汽车工业学院毕业设计论文 第 9 页 共 27 页 9、模具自动加工系统的研制和发展 四四 模模具具设设计计 4 4. .1 1 分分析析零零件件整整体体工工艺艺性性和和确确定定修修边边冲冲孔孔方方案案 作为一个完整的模具设计过程,虽然着重强调了三维实体造型, 但 也不外乎如下设计过程: 图 15、 设计方法 图 15、 工艺
21、方案 该制件为汽车覆盖件。拉延后,制件形状复杂,表面质量及周圈 修 边要求精度高。修边模要适应制件大批量生产、定位可靠、产品质 量稳 定及操作简单等特点。之所以将修边冲孔两道工序合并,不但可 减少工 序,而且孔位准确。 在本工序修边冲孔中所要完成的工作是,将制件的工艺补充部分 切 除,修周边至产品图中要求尺寸,冲7 个孔。 确定冲压方向要靠虑以下几个方面:首先要考虑凸、凹模刃口强 度、 刃口有效厚度的绝对值和相对值;按制件的功能及精度要求,确 定修边 冲孔的方向,使偏差控制在允许的范围之内,保证和提高产品 的使用性; 最后还要强调模具的 制件在模具中的定位:合理制定制件在模具中的定位,是模具设
22、 计 中至关重要的事情之一。它即关系到产品质量是否稳定、可靠,又 直接 影响到操作者操作是否简单、方便及模具的使用寿命。所以,本 模具利 用上工序拉延形状,用压件器定位,既安全可靠,又方便操作。 零件工艺分析模具设计三维实体造型工程图 落 料拉 延修边冲孔整形 10 4 4. .2 2 冲冲裁裁计计算算 4 4. .2 2. .1 1 计计算算毛毛胚胚尺尺寸寸 这里主要计算各冲孔 (4-16,2-6,35)和修边尺寸: 冲孔尺寸:4-16 孔的周长L1=4(28)=200.96 2-6 孔的周长L2=2(23)=37.68 35 孔的周长L3=35=109.9 修边周长:由于修边外形较为复杂
23、,不易计算,我把它估算为L4=1000 4 4. .2 2. .2 2 计计算算冲冲裁裁力力 08 钢的=3.4108pa,b=4108pa,s屈=2.0108pa, 而 =32% 采用平刃冲裁下出料方式,弹性卸料装置 落料力的计算 F落=Lt =10000.910-63.4108 =306000(N)3.06102(KN) L修边长度 t板料厚度 冲孔力的计算 F冲=Lt =(200.96+39.68+109.9)0.910-63.4108 =106000(N)1.06102(KN) L孔长 t板料厚度 备注:冲孔动作同时进行 冲孔时的推件力 F推=nKF冲 =70.051.0610237.
24、35(KN) n同时卡在凹模内的零件或废料数目 K称为推件力系数。其值查表2-4冷冲压工艺及 模具设计一书 湖北汽车工业学院毕业设计论文 第 11 页 共 27 页 落料时的卸料力 F卸= K卸F落 =0.033.061029.2(KN) K卸称为卸料力系数。其值查表2-4冷冲压工艺及 模具设计一书 故总冲裁力 F0=F落+F冲+F卸+F推 =3.06102+1.06102+37.35+9.2=4.59102(KN) 经校核可知,在冲孔凸模下均设垫板 ,保证支撑座承受的压应力在允用 范 围内. 注意:以上的单位均采用: mm。 4 4. .3 3 模模具具结结构构设设计计 冲压工艺方案确定后
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