1、山东科技大学学士学位论文 I 摘 要 本文介绍了传动轴防护罩冲压模具设计过程，分析了整个设计过程的特点以及具体要求，从金属塑性成形理论上研究冲压成形工艺，并对其中关键工序进行模具设计。 传动轴防护罩冲压工艺分析及模具设计，冲压件是某个传动轴两端的防护罩。按传统工艺形成一般需要落料， 拉深 ，冲孔，翻边和内外修边 6套模具。整个工艺流程长，生产效率低。为此设计一套传动轴防护罩复合模具，可以高效，稳定快速冲压该零件。 整个设计过程从对该零部件进行 Pro/Engineer 数学模型分析开始，得到相应的尺寸，然后进行生产方案的分析与确定，再到复合模结 构的确定，最后利用 DYNAFORM 进行数值模
2、拟分析。 拉深 模具的设计包括 拉深 力的计算、 拉深 模工作部分尺寸的确定。冲裁模具的设计包括凸、凹模之间的间隙及刃口尺寸的计算，冲裁模结构的分析，冲裁模主要零件的设计。最后进行了复合模具的三维设计并进行了装配。并由三维模具再进行模具的二维设计。 关键词： 冲压件；传动轴；防护罩；复合模 山东科技大学学士学位论文 II Abstract This article introduces the design process of the stamping die of the drive shaft shield, analyzes the characteristics of the who
3、le design process and the specific requirements, studies the stamping process from the metal plastic forming theory, and designs the molds in the key processes. Drive shaft hood stamping process analysis and mold design, stamping parts is a drive shaft at both ends of the protective cover. According
4、 to the traditional process to form the general need to blanking, stretching, punching, flanging and inside and outside the trimming 6 sets of mold. The whole process is long and the production efficiency is low. To design a set of drive shaft shield composite mold, you can efficiently, stable and r
5、apid stamping the parts. The whole design process begins with the analysis of the Pro / Engineer mathematical model of the component, and then the corresponding size is obtained. Then the production scheme is analyzed and determined, and then the composite mold structure is determined. Finally, the
6、numerical simulation is carried out by using DYNAFORM. The design of the tensile die includes the calculation of the tensile force, the determination of the dimensions of the working part of the drawing die. The design of the blanking die includes the calculation of the gap between the convex and th
7、e die, the calculation of the die size, the analysis of the punching die structure, and the design of the main parts of the blanking die. Finally, the three-dimensional design of the composite mold was carried out and assembled. And by the three-dimensional mold and then die two-dimensional design K
8、ey words: stamping parts; drive shaft; protective cover; composite mold 山东科技大学学士学位论文 VI 目录 摘 要 . 1 ABSTRACT . 1 目录 . 1 1.前言 . 1 1.1 模具发展背景 . 1 1.2 模具发展现状 . 2 1.3 传动轴防护罩模具的发展趋势 . 3 1.4 本论文研究的主要内容 . 5 2.设计任务与分析 . 7 2.1 设计任务 . 7 2.1.1 冲压工艺规程设计 . 7 2.2 零件工艺性分析 . 8 2.2.1 零件毛坯选择 . 8 2.2.2 定位基准的选择 . 8 2.2.
9、3 精基准选择原则 . 9 2.2.4 粗基准选择原则 . 9 3.工艺计算及压力机选择 . 10 3.1 材料利用率计算 . 10 3.2 计算冲裁力， 拉深 力及翻边力 . 11 山东科技大学学士学位论文 VI 3.2.1 落料力 . 11 3.2.2 冲孔力 . 12 3.2.3 翻边力 . 12 3.2.4 拉深 力 . 12 3.3 确定模具压力中心 . 13 3.3.1 模具压力中心选定意义 . 13 3.3.2 简单几何图形压力中心的位置 . 13 3.3.3 复杂形状零件模具压力中心的确定 . 13 3.3.4 多凸模模具压 力中心的确定 . 13 3.4 选用压力机 . 14
10、 4.排样设计 . 16 4.1 排样方法的选择 . 16 4.2 搭边值的选择 . 16 5.模具工作部分尺寸及公差 . 19 5.1 冲裁部分 . 19 5.1.1 冲裁间隙 . 19 5.1.2 冲裁间隙对冲裁件质量的影响 . 19 5.1.3 冲裁间隙对模具寿命的影响 . 19 5.1.4 对冲裁力的影响 . 19 5.1.5 合理间隙的选用 . 20 5.1.6 冲裁 工作部分尺寸计算 . 20 5.2 翻边部分 . 21 5.3 拉深 部分 . 21 5.4 切边部分 . 22 山东科技大学学士学位论文 VI 5.4.1 内切边 . 22 5.4.2 外切边 . 23 6.确定各主
11、要零件结构设计及相关尺寸 . 24 6.1 凸模设计 . 24 6.1.1 落料凹模 . 24 6.1.2 固定板 . 25 6.1.3 切边凸模 . 26 6.1.4 拉深 凸模 . 26 6.2 凹模设计 . 27 6.2.1 落料凸模 . 28 6.2.2 落料凸模固定板 . 28 6.3 其他零件结构设计 . 29 6.3.1 卸料装置设计 . 29 6.3.2 推件装置设计 . 29 6.3.3 推板设计 . 30 6.3.4 顶出装置设计 . 30 6.4 定位设计 . 31 6.5 选取上下模板及模柄 . 31 6.6 校核合模高度 . 32 7.模具图装配 . 33 8.模拟分
12、析 . 34 8.1 DYNAFORM 软件简介 . 34 8.2 模拟过程与结果分析 . 37 山东科技大学学士学位论文 VI 结 论 . 46 参考文献 . 47 致谢 . 48 附录一：英文文献 . 49 附录二：译文 . 59 山东科技大学学士学位论文 1 1.前言 1.1 模具发展背景 模具是工业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。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种附加值和技术密集型产 品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。 我国于 20 世纪 60 年代开始生产精冲模
13、具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了 300 多亿元各类冲压模具的生产能力。一、冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。 因此，冲压模具产品结构必须进行相应的调整。例如汽车覆盖件模具、汽车零件精冲模具、 高精度高难度的引线框架冲模、接插件多工位级进模、各种电机定转子级进冲模等，其产品种类和产量必将有很大发展，有关企业必须根据市场需求来调整其产品结构。总体来看，应不断提高技术含量的大型、
14、精密、复杂、长寿命模具的比例。模具技术结构的调整。 21 世纪已进入信息时代，信息时代的发展日新月异，模具行业和企业要发展必须把握时代脉搏，自觉主动地调整自已的技术结构。传统的模具设计制造技术必须用先进适用的高新技术进行改造，模具的技术含量必将逐步而快速地提高，现代化工业企业管理技术也必将逐步替代作坊式的管理模式。模具行业和模具企 业，只有不断进行技术结构的调整，才能在瞬息万变的市场经济中立于不败之地。模具进出口结构的调整。 2005 年，我国冲压模具进口 7.26 亿美元，出口 1.97 亿美元，进出口相抵后净进口 5.29 亿美元，山东科技大学学士学位论文 2 进出口之比 3.7:1。我国
15、的冲压模具出口量只占生产量的 5%。这样的结构明显不合理。 据模具工业协会统计报道，从 1997 年开始，我国模具工业总产值已经开始超过机床工业总值居亚洲第二，但进口模具仍为亚洲乃至世界第一，而其中复合模具生产值却只占到模具生产总值的一小部分。我国复合模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都 已有了很大发展，但与国家经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档复合模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单复合模具，已趋供过于求，市场竟争激烈。 1.2 模具发展现状 据中国模具工业协会发布的统计材料， 2006年我
16、国模具总产值约为 710亿元，出口 10.41 亿美元 ,进口 10.49 亿美元 。 我国模具行业经济活动总还有以下几个特点： （ 1）总产值中 2/3 为自用， 1/3 为商品销售； （ 2）制造模具的比重为冲压模占 50%，塑料模占 33%， 压铸模占 6%，其他占 11%; （ 3）进口模具的比重为塑料模 冲压模； （ 4）模具进口依次为日本，台湾地区，韩国，香港地区，欧美各国； 模具与压力是决定冲压质量、精度和生产效率的两大关键因素。当前，发展液压高速试验压力和 拉深 机械压力机，特别是机械压力机上的模具试验时间可减少 80%，具有巨大的节省潜力；车身制造中的级进冲模发展迅速。近年来
17、，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用。山东科技大学学士学位论文 3 但是，级进组合冲模技术的应用受 拉深 深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于 拉深 深度比较前的简单内零件。 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。广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、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。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场
18、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。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，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 1。 1.3 传动轴防护罩模具的发展趋势 (1) 数学模型 从防护罩设计开始，建立全车的数学模型，用以代替
19、实体模型。数学模型是覆盖件模具实现 CAD/CAM 技 术的基础。在新的一体化的防护罩设计和制造过程中，从产品设计、工程图纸的绘制，结构分析、到冲模设计，模具型面的数控加工都围绕表达车身形状和特性的数学模型，展开，今后，无论是传动轴防护罩图纸，还是模具型面的加工程序，都由定型数学模型自动生成。在防护罩设计分析阶段，显示在计算机屏幕上的数学模型可以很方便地进行缩小，放大，平移，旋转，消除隐线，图形修改，工艺补充山东科技大学学士学位论文 4 设计，照光着色和透视感处理，从而可以有效的帮助人们观察和分析各种技术问题。 随着技术的发展，数学模型的用途也将更加广泛。因此，在现有的基础上，不断更观新念，
20、开发应用软件，开发应用软件，扩大应用范围量项十分重要的工作。 (2) CAE 技术 防护罩冲模的 CAE 技术是新兴的一种判断零件成型工艺能力的技术。利用 Autoform/dynaform 等成型分析软件可以预先分析零件的成型机率，可以提高模具设计的可靠性 ,节省模具设计的时间和成本。 (3) CAD 技术 防护罩冲模的 CAD 技术是以产品的数学模型作为依据进行的。它除了使用具有较大的数据处理能力大的计算机或工作站，还需要各种功能的软件进行支援。 冲模 CAD 要根据各种工艺进行具体的冲模设计。由于防护罩的形状特别复杂 ，要实现 CAD 还是比较困难的，因此我们今后的任务就是要不断扩大 C
21、AD 的比例。 (4) CAM 技术 目前， CAM 技术应用较广泛。普遍的方法是根据主模型进行数学扫描，然后 CAM 加工，或者应用数控仿型铣床进行加工， CAM 和 CAD 相结合，将设计中的有关信息与加工中的加工信息相结合，应用加工软件如mastercam/powmill 等软件，由计算机进行编程，并控制数控机床选用刀具，最佳切削量和实现刀具轨迹，这样可保证模具的高精度，达到一次加工合格不需要反复研修。 (5) FMC 技术 实型铸造技术（ FMC）能够提供高 质量的模具毛坯，铸造余量 8 12mm，数控加工时粗铣和精铣各一次，就可以达到规定要求。实型铸造的模型是用泡沫状的较软的聚苯乙烯塑料制成，成型采用高速数控机床加工，能够
