1、1毕业设计车型顶盖修边模具设计目录中文摘要 .2英文摘要 .31 绪论 .41.1 课题背景及意义 .41.2 本课题及相关领域的国内外现状及发展 .41.3 基于 UG 的覆盖件模具设计 .52 顶盖修冲整形复合模设计 .72.1 DL 图信息的获取 .72.2 DL 图预处理过程 .103 结构设计 .123.1 模具镶块设计 .123.2 压料芯(板)的设计 .173.3 上模本体设计 .213.4 下模本体设计 .234 铸件结构 .264.1 铸件结构设计方法 .264.2 U 形槽 .294.3 周边结构 .304.4 布置要求 .305 设计验证 .325.1 断面干涉验证 .3
2、25.2 加工性验证 .325.3 机加精度验证 .325.4 生产性验证 .32致谢 .33参考文献 .342基于 UG的某车型顶盖修边模具设计摘要：在工业生活中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属和非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。目前，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。汽车工业是国民经济的支柱产业，汽车的更新换代主要取决于车身的开发周期。而车身开发的关键在于汽车覆盖件模具的设计与制造。汽车顶盖是车厢顶部的盖板，本课题是利用UG设计汽车顶盖修边模具。顶盖的冲压工艺、模具设计、制造工艺、调试以及使用与其它模具相比，都存在其独到之处。以冲压工艺
3、而言，顶盖与其他冲压件相比具有材料薄，形状复杂，且多为立体曲面，结构尺寸大，表面质量高等特点，要获得一个合格的覆盖件，关键在于其工艺性是否合理。利用三维软件开发出参数化的模具结构、建立标准零件库对模具进行整体驱动，能大大减少重复性劳动，提高设计效率，缩短设计周期。从分析顶盖冲压件工艺性，可以看到，顶盖材料厚度0.8mm，属于薄板料成形，需要经过拉延、修边和整形三道工序。通过UG软件对汽车顶盖分析，经过DL图的预处理，从而设计出修边模模镶块。关键词：汽车顶盖 修边模 修 边 模 具 设 计 UG3A model based on UG that trimming mold design Abst
4、ract：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 industr
5、y 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 to
6、p 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 th
7、in 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 mo
8、ld 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 a
9、nd 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 UG41 绪论1.1 课题背景及意义在工业生活中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属和非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。模具是工业
10、产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产。而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21 世纪机械制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，因此，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。汽车工业是国民经济的支柱产业，汽车的更新换代主要取决于车身的开发周期。而车身开发的关键在于汽车覆盖件模具的设计与制造。据统计，一辆汽车或客车上有 80%的零部件需要利用模具加工制造。一般汽车车身由数百个冲压件组成，冲压模高达 1000 套以上，模具的开发成
11、本大约在 2 亿美元左右。同时，在车型设计模具设计与制造模具调试产品投产的整个周期中，模具设计和制造约占2/3 的时间，成为制约新车型快速上市的关键因素。众所周知，汽车冲压件中顶盖是最大的冲压件，顶盖质量的好坏直接影响整车的外观和质量，同时还影响着前风挡玻璃、前后车门、前后门柱、后围等几个较大的冲压件的装配质量，因此，顶盖是一个在工艺设计、模具设计以及制造等方面都具有较大难度和较高要求的冲压件。如何利用自有的技术，设计并生产出不仅要性能可靠，结构先进合理，而且对外观、质量也有很高要求的覆盖件模具产品，一直是国内模具技术人员急需解决的课题，1.2 本课题及相关领域的国内外现状及发展1.2.1 国
12、外汽车覆盖件模具发展现状 从 80 年代初开始，美国、日本的一些大型的汽车制造企业开始着手建立自己的覆盖件模具 CAD/CAM 软件。美国通用汽车公司依托 UGII 平台开发了 Sheet MeatlDesign、Punch Press 等钣金和冲压设计模块。福特汽车公司在其车身设计的PDGS 系统中开发了 StampingEngineering CAD/CAM 模块进行覆盖件产品的工艺设计。5日本丰田汽车公司于 90 年代初推出的汽车覆盖件模具 CAD/CAM 系统Dieface CAD 软件，它以人机交互的方式完成了工艺补充面、压料面、拉延台阶、拉延筋等覆盖件特有要素的造型，同时以几何分析
13、为手段，从凸模接触区扩展行为、截面线形状变化、平均截面线长度变化率、局部伸长率等不同方面，对覆盖件的成形性进行评估，由此建立了“虚拟试模系统” 。日本三菱汽车公司从 80 年达初期开始应用模具 CAD 技术，该公司的模具 CAD 系统实现了 CAM 系统的集成，其功能包括冲压方向的选择、模具型面设计和模具图的绘制等。1.2.2 国内汽车覆盖件模具发展现状与国外发达国家汽车行业相比，国内大多数汽车行业的模具设计制造在CAD/CAM 技术上的应用还不是很成熟，没有形成设计制造一体化的有机联系。虽然国内现在也有许多厂商采用 CAD/CAM 系统进行生产，但是很多厂商为了缩短设计时间，而把设计的一些细
14、节留给后续工程，留给生产的钳工灵活处理。厂商认为只要增加质检次数就可以保证产品质量。其实不然，这样会增加产品的等待时间和增加了人力。加工过程中灵活处理会产生的后续的不可控的连锁反应；国内许多企业也仅仅是在三维平台上进行手工造型，完成模具的设计过程。由于模具结构的差异，即使对同一类型的模具设计，也需要设计人员按照同一流程完成设计过程，极大降低了设计效率。1.2.3 汽车顶盖修边模具简介汽车顶盖是车厢顶部的盖板，本课题设计的汽车顶盖修边模具。模具使用材料为SPCEN，即冷压碳素结构钢。碳素结构钢含碳量约0.05%0.70%，个别可高达0.90%。用途很多，用量很大，主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程
15、，制造承受静载荷的各种金属构件及不重要不需要热处理的机械零件和一般焊接件。1.3 基 于 UG 的 覆 盖 件 模 具 设 计1.3.1 UG 简 介本课题是基于 UG 的汽车顶盖修边模具设计。UG 是 Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX 针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。它是一款集 CAD/CAE/CAM 一体的三维参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用于航空、航天、6汽车、造船、通用机械和电子等工业领
16、域。利用 UG 软件进行模具设计，分析汽车顶盖的冲压工艺性，确定工艺方案。根据对该零件的冲压工艺及模具结构的设计，对提高生产效率，提高产品质量有重要意义。在设计过程中主要培养学生理论联系实际的能力，加深学生对书本知识的理解并能系统地、综合地运用于分析处理实际问题，培养学生独立从事冲压事业相关工作的能力。1.3.2 UG 在 汽 车 覆 盖 件 模 具 中 的 应 用随着计算机技术的不断发展，计算机辅助设计(CAD Computer Aided Design)技术在减轻模具设计工作强度、提高设计速度等方面已经提供了令模具设计者满意的效果目前，越来越多的模具设计工作者在利用三维设计软件的过程中逐渐
17、认识到了减少重复设计、提高设计效率、有效利用以往积累的设计经验和设计成果等的必要性和重要性，纷纷开展了建立参数化的模具结构和标准零件库方面的工作模具设计中一个最主要的问题就是设计更改困难，往往是工件产品有一处小的修改就会引起整套模具的大变动，需要重新设计很多零部件，而且，以往的设计资料很难被有效利用因此，综合以往的设计经验、设计资料，利用三维软件开发出参数化的模具结构、建立标准零件库对模具进行整体驱动，从而大大减少重复性劳动，提高设计效率，缩短设计周期而同一般冲压件相比，汽车覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。
18、形状较复杂的覆盖件要经过多道工序的冲压才能完成，大型覆盖件模具的设计和制造调试是汽车制造厂家和模具制造厂家必须攻克的一道难题。 。计算机辅助设计与制造(CADCAM)发展成为一个强大新兴行业，引起了制造业一场新的技术革命。应用模具CADCAM系统能够克服传统的模具设计与制造方法中所存在的问题，显示其优越的性能和广阔的前景。UG是基于特征的、全参数化的辅助设计软件，它能实现CAD，CAE，CAM等各种功能，涵盖机械设计各个领域它的许多特点非常适合于模具的参数化设计，如 直接建模，UG可以直接生成实体的基本体素特征，通过特征操作设计出所需要的零件，并通过直接修改参数来任意改变零件尺寸，方便、快捷；
19、 UG中的虚拟装配以主模型为基础，可保持几何相关性和零件的自动刷新功能，实现参数化约束零件之间的定位关系，使一些零件随着关键零件的改动而改动，实现“牵一发，而动全7身”的效果； 精确的干涉检查，尺寸测量能让设计人员在第一时间知道零件问的装配关系，了解设计的效果，避免实际装配中的干涉。82 顶盖修冲整形复合模设计2.1 DL信息的获取DL 图即 Die Layout 图，反映了模具的工序内容，是模具设计的重要依据。在设计顶盖修边模具之前要读懂 DL 图内容。包括修边线位置，整形线位置，斜楔位置，有无其他特殊要求。图 2.1 DL图内容由外向内两条线分别代表修边线，整形线。此零件材质为 SPCEN
20、，料厚 0.8；此工序内容为正修边，修边线长度 5000mm。由此计算修边力：9修边力 Pkg P= tL其中 t：料厚（mm）L：切断长度（mm）：切断强度（kg/mm 2） 按下表（剪切强度系数） 表 2.1 切断强度表板材质 (kg/mm2)普通材料 SPC-C 35(kg/mm2)高强度钢材 40(kg/mm2)P= tL=0.8500035=140000（kg）=140 （ton）卸料力：修边模剪断加工后，拔起凸模时必须有分离产品的附着力的力量，这时被称为卸料力。卸料力根据板厚剪断形状等不同而不一样，但一般是冲裁力的 6%10%（外板 8%10%，内板 6%8%）。卸料力在冲孔间隙小
21、于 10%的时候要显著提高。软钢板（SPCEN）的情况下的卸料力使用下面计算方法：板厚 2mm 以下。形状简单的场合：Ps=P*0.06；形状复杂的场合：Ps=P*0.07。由此计算卸料力：Ps=P*0.06=8.4（ton）图 2.2 废料刀10废料刀：废料刀一共 10 把，废料最大长度为 450mm，满足生产排废料小于 500 的要求。废料刀原则上设计成直刃口，切刃高度应与修边刃口有一高度差， 废料刀切刃长度应略大于废料对应尺寸。根据 DL 图可以选择模具的典型结构图 2.3 典型断面结构修边冲孔模设计要求：导向：采用导柱导套导向，修边侧向力较大时应采用复合导向，或增加反侧装置。当采用复合导向时，导板应先于导柱 30 至 50 毫米导入。修边镶块的分块：凸凹模镶块的拼合面不能重合，最少应错开 5 毫米以上。修边镶块在分块时，应避免刃口处产生尖角，保证镶块刃口处60压料芯上模修边镶块下模
