汽车模具制造与设计毕业论文.doc

1、江西理工大学应用科学学院毕业设计 I GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造 摘要 本论文 对冲压模具 的设计与制造 和研究 进行 了在 国内外发 展 现状以及在 国内外模具的 发展趋势进行 了 详细的 分析， 也了解到了 模具在工业中的 具有的 重要性，在工业领域中占着不可 取代的重要性 ，就 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造为研究对象，选汽车模具为讨论课题进行研究分析及实践。通过模具产品料条分析及成型性分析，计算模具冲压力及凸凹模尺寸计算，从而得到整套模具的框架。理论离不开实践，当模具结构确定之后，对模具的每一块钢块进行材质分析和选择，对加工模具钢块进行工艺分析 ，对

2、模具的组立进行分析，对模具的调试进行检讨和分析。最终完成了模具的组立和调试，达到了客户的要求，也满足了市场的需求，研究结果告诉我们，工业的发展离不开模具的生产和制造，模具可以大批量生产且能精确的完成复杂的工业产品，且寿命较长，不宜损坏，易维修。 关键词：大批量；精确；长寿命；复杂 王光坤 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造 II GS020 Automobile Engine Bottom Cover Stamping Die Design and Manufacture ABSTRACT To find the status quo at home and abroad in t

3、his paper, the stamping die and mould development trend both at home and abroad were analyzed, and understand the importance of mold in the industrial, hog the indispensable part in the field of industry, is GS020 automobile engine bottom cover stamping die design and manufacture as the research obj

4、ect, select auto mould for the discussion on the research analysis and practice. Article through mold material analysis and the formability analysis, mold burst pressure and intensive size calculation, so as to get a complete set of mould frame. Theory without practice, when the mould structure was

5、determined, each piece of mould steel block material analysis and selection, process analysis was carried out on the processing die steel piece, assemblages of mould is analyzed, debugging a review and analysis of the mould. Finally completed the mould assembling and debugging, has reached the requi

6、rement of customers, meet the demand of the market, the results tell us that the development of industry depends on the mould manufacturing and production, the mold can be mass production and can complete the complex precision industrial products, and a long service life, should not be damaged, easy

7、 maintenance. Key words: mass; Accurate; Long life; complex 江西理工大学应用科学学院毕业设计 III 目 录 1 绪 论 . 1 1.1引言 . 1 1.2冲压模具的特点 . 1 1.3国内外汽车模具的发展现状 . 1 1.4国内外汽车模具的发展趋向 . 3 1.5课题主要研究内容和设想 . 3 2 汽车模具的设计 . 4 2.1模具料条设计与分析 . 4 2.1.1 外形结构分析 . 4 2.1.2 板件料条确定 . 4 2.2模具成形性模拟分析 . 4 2.2.1 模具成型工艺 . 4 2.2.2 客户要求 . 7 2.2.3 成

8、型性分析 . 7 2.3模具结构设计与问题点分析 . 7 2.3.1 材料 . 7 2.3.2 操作与定位方式 . 8 2.3.3 卸料与出件方式 . 8 2.3.4 凸模的设计 . 8 2.3.5 计算冲压力 . 8 2.3.6 冲压中心 . 9 2.3.7 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 . 10 2.3.8 模具架构 . 11 2.4 模具标准件和钢料材质的类型选择 . 17 2.4.1 合销 . 17 2.4.2 导正销 . 18 2.4.3 导柱导套 . 18 2.4.4 标准冲头 . 18 2.4.5 氮气弹簧 . 18 王光坤 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造 IV 2

9、.4.6 模具常用钢料 . 18 2.4.7 模具尺寸选择 . 19 3 汽车模具的加工 . 21 3.1模板件工艺分析 . 21 3.2模板件加工以及问题点分析 . 21 3.3主要模板件精铣的选择（单铣和拼铣的选择） . 22 3.4模板的工艺流程 . 22 4 汽车模具的组装制作 . 23 4.1.模板件组装的前的整理 . 23 4.2.模板件 组装过程与模板件的功能确定 . 23 4.3.模板件的调试过程 . 23 4.4.模具组装和调试的问题分析 . 23 4.4.1 组装问题分析 . 23 4.4.2 模具调试 . 24 5 结论 . 26 谢辞 . 27 参考文献 . 28 附录

10、一 . 29 附录二 . 43 江西理工大学应用科学学院毕业设计 1 1 绪 论 1.1 引言 模具在 汽车 制造 和研究 过程 当中 中占据 相当 重要 主导 地位。 其中 就以 模具设计水平高低 与好差之间判断 ， 程度上 很大的影响和 决定 两年 生产率 高 和 低 与好坏 。 一个好的 模具设计 与制造 可以降低资源 的 调整 和 时间 的 调整 ， 给 一线 生产计划 和 调度提供 最大 的优化空间， 最 终 达到提高生产效率的目的。模具 的 设计 和研究 制造 是工装系统 的 重要 的 部分， 极大的 影响着产品 对 生产 的 效率和质量 的保证 。 我们 也一直 对 模具设计进行

11、 了细致 的研究 和探讨 有着 极为 重要 的 意义。 现在 的 社会汽车 不断 的 生产和制造，离不开冲压模具的设计与制造，为此本课题以汽车模具的设计与制造进行深入研究。 1.2 冲压模具的特点 模具 是指 对板材 料 、 带材 料 和型材 料 施 工对 加外力 形成 ， 并使 它 产生 了很强的 塑性变形 或 者 分离 性 ，从 中 获得所需 要的 形状和尺寸的工件 的大小 （冲压件） 的 成形加工 的 方法。冲压和 锻造 同 样都是 属 于 塑性加工 而形成的 （或称压力加工）， 并且 合称 为 锻压 。冲压 的坯料主要 就 是热轧和冷轧 形成 的钢板和钢带。 在这个 世界 上 的钢材中

12、， 其中 就 有 61 70是 属于 板材，其 中 80%是 经过 重重的 冲压制成 的 成品。 如 汽车 本身 的车身、 汽车的 底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。生活器皿 、自行车、 仪器仪表、 办公机械 、 家用电器 等产品中，也 同样 有 着 冲压件。 冲压 的 具 特点 主要为 压件与铸件 为之比较。 具有匀、轻、 薄、 强 、厚的众多 他方法 都难于 造的 、复杂的 而且 加强筋、肋、起伏 和翻边 工件，以 便 提高其 主要的 刚性 和 稳定性 。 并且还采用 了 精密 的 模具，工件精度可 都可以 达微米级 。 并且 重复精度

13、相当 的 高、 达到了 规格 几乎 都是 一致 的 ， 因为 可以 很快的 冲压出孔窝、 加强 、 凸台 筋 等。冷冲压件一般 都 是 不 会 再经 过 切削 和 加工 形成的 ，或 者 只是 需要 很少 量的切削 和 加工 的技术 。 对于 热冲压件 的 精度和 在 表面状态 的基础上 都要 低于 相比的 冷冲压件， 但仍 优于铸件 和 锻件 等 ，切削 的 加工量是 很少的 。 1.3 国内外汽车模具的发展现状 在其它国家当中 ， 尤其 是欧 州和美洲 和日 本越国 等 比较 发达 的 地区的模具工业起步 的都比 较早， 在 拥有较 为 先进的 研究设备和 生产管理 的 技术 、 丰富飞

14、经验 及 先进的 设备 ， 都王光坤 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造 2 深深的 值得我们国内 对于 模具 这个 行业 深入 学习和 耐心的 研究 。 并且在 欧 州 美洲等 地带 ，已经有 很 多 的 模具企业 就 已经将 最 高新 先进的 技术 结合实际的 应用 在 模具 的 设计和制造的 工业 ，主要体现在 6： （ 1） 充分的 发挥了信息技术 的 带动和提升 工业 模具 的 工业 发展 的优越性； （ 2） 切削 和 五轴 已经 快速 成为了 加工技术 就 已经基本普及 的知识 ， 已经 很大程度上 缩减 了 制模 的 周期， 因此大大的 提高 了 企业 市场 的 竞

15、争力 和市场性 ； （ 3） 快速 成形 技术 、快速制模技术 已经基本普及运用 ； （ 4） 具备 从事模具行业的 员工要求 精 练 吃苦耐劳 、 一专多能 、 精益生产 、 一人多职 。 （ 5） 模具产品专业 信息 化，市场定位准确 无误 ；（ 6） 运用了 先进的管理 的 系统，实现 了 集成化管理； （ 7） 工艺管理先进 和 标准化程度 技术 高。日本的 模具 经过 加工 的模具 以后的 发展主要 就是 表现 在 无放电加工、加工时间 减少 、 无人手修模 和 五轴加工 这方面。 中国虽然 已经 在很多年 以前就 已经 开始 研究和 制造模具并 且开始 使用模具，但 是 一直以来都

16、还 没有形 成 的 产业 和好的长夜坏境 。由于长久以 来模具制造 就一直作为保证企业生产的方式被视为生产后主力方。为此 一直发展缓慢 7。 1984 年 就 在 中国 首先 成立了 模具 的工业协会， 1987年模具 产业 第一次 被列入 机电产品 的活动 项目中 ，当时全国 就有 生产 和只招 模具的厂点 一 共 约 6000 家。总产值 共 约 达 32 亿元。 并且 随着中国 的不断的改革开放和日益更新，市场经济进程发展的突飞猛进 ，模具和 其 中的标准件和 配套件作为 模具产品当中的 主要产品，制造 和生产的企业源源不断 ，模具产业得到 了 突飞猛进 的 发展 过程 。在市场 上如此

17、 激烈的竞争 当中，企业当中的 模具生产 的 技术 已经 快速 的得到了 提高，规模不断的 发展。 在 20 世纪 90 年代 就已经 开始 的市场竞争力的情况下，中国就已经在汽车行业当中采用了 模具设计 和 制造中 采用 了 和运用到了 CAD CAM 技术。国家科委 会 863 计划 也 即将在 东风汽车公司作为 CIMS 应用 技术的 示范 地 点， 并 且 由华中理工大学 的示范地点 作为技术 的 委托单位， 并且要 开发 出 汽车 的 车身 、 覆盖件 的 模具 CAD CAM 等 软件系统，模具和 设计制造 研究当 中取得 了 丰富的 实际应用 技术， 并且也 取得 非常 显著 的

18、 效果。现在吉林大学 和湖南大学也成功地开发 了汽车覆盖件模具的 CAD CAE 的 系统，并 且 达 到了较好 的水平 成效 ，在生产中得到 了广泛的 应用 和普及，收到了 比较 好的成效 。 国内外汽车模具的发展 形势 当 前，冲压 模具 不断的向 高 精密、多功能、高 节能和智能化 生产方向 高 速 发展。车身冲压 模具 还 出 现 了 模块化、自动化、毫米冲压和特种成型技术 等 新 发展 。汽车冲压模具 有较好的发 展前 景 ， 它的 趋势 和 冲压技术的发展方向相 吻合，自动化智能模具和为智能 化 生产服务的高性能 汽车 模具 已 逐步成为 今后 技术发展的重 要 方向 。 国内外汽

19、车模具行业的发展 之 中， 除 生产专业化 、设备精良化 和 行业战略 性 联盟的发展等成为 重 要 的 特点 之 外， 汽江西理工大学应用科学学院毕业设计 3 车 模具技术 发展出 了 以下 的 趋 势 ， 例如 ： 三维设计技术、冲压 形成 过程模拟 CAE 技术、 设计（ DFM）技术、智能化型面设计技术、制造过程 中 CAPP、 CAM、 CAT 技术、并行工程 以及协同设计 和 虚拟制造等内容 造成 了汽车 模具数字化技术；包 括汽车 模具型面 以及 结构的加工、一体化加工中心、 液压 控制系统、工件在线测量系统等内容的各种 汽车 模具 以及 加工自动化技术；高强度板 五金 冲压技术

20、 以及 高强度钢板的激光拼焊板的 汽车 冲压技术 。 发展包 含 多工位自动化 汽车 模具、级进模 、热压成形模、液压成形模、轻金属 模 和复合材料成形模等 多 种 方式合成的 新型 汽车 模具 和 模夹一体化产品； 特殊铸 铁和高性能模具材料 和 此相关材料处理 及 表面强化技术； 包 含 生产流程及 ERP、 CRM、 PM、 PDM、 PLM、 MES 等 先进信息化管理工具 、 系统发展 、多 种 应用内容的管理科学化 和 信息化技术 ；模具的精细 标准化设计与生 产 。 1.4 国内外汽车模具的发展趋向 汽车 模具是机械制造 产 业 当 中 ， 技术先 进、影响重大的重要工业 设备，

21、具有高效率 、材料利用 率高 、制件 优良板件 、工业适应性好 等 特点，被广泛应用到 汽车、 航天、机械 、航空、 电器、 轻工、电子、仪表等 多 个行业。相对而言， 与国际先进水平相比 较，中国 汽车 模具行业的 发展 差距不但表现在精度差 较大 ，交货时间长等方面 ，模具寿命也是 国际先进水平的 45 左右 ，大型、精密、技术含量高 、寿命长 的汽车 覆盖件冲压模具和精密冲裁模具， 在中国， 每年都 要花费大量资金 投入 。 1.5 课题主要研究内容和设想 本课题主要以 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造为研究对象，借助Unigraphics NX 进行 3D 绘图， Aut

22、oCAD 进行 了 二维工程绘制零件图 并标注工艺 ，最终设计一套成本 较 低，精度 较高 ，批量生产，长寿命的钢板连续模具 。本课题的具体研究内容包括： （ 1） 汽车模具的结构设计过程与问题点分析； （ 2）汽车模具模板件机 加工过程与问题点分析； (3）汽车模具组装及调试过程与问题点分析； (4)编制工件冲压工艺规程； (5)绘制生产该制件的模具总装配图； (6)绘制全套模具非标零件图； (7)编写设计说明书。 王光坤 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造 4 2 汽车模具的设计 2.1 模具料条设计与分析 2.1.1 外形结构分析 图 2-1 为 GS020 汽车发动机底盖

23、该板件材质为 08F，厚度 2mm,长 1080mm*宽 850MM*高 40mm ，板件要求高精度，无毛刺，大批量生产，装配面稳定无变形，料边公差要求在正负 0.1mm，孔位公差要求在正负0.05mm。 2.1.2 板件料条确定 由于板件需要折弯、拉延、冲孔，为此板件板件在这些工艺中容易发生变形，开裂，且毛刺较大，达不到客户要求。为了避免在生产中出现这些现象，我们对板件的料条长宽分别加长 50mm，这样对板件的拉延、整形、压料取得了很大的空间，从而有效避免了板件在拉延中开裂，压料到 位避免了板件毛刺现象。 2.2 模具成形性模拟分析 2.2.1 模具成型工艺 (1)拉深 工艺 ： 将 平又直

24、 毛料 变为空心件， 或 把空心件 改变 成 形装和尺寸的 其中 一种 冲压工序。拉深时 注意 空心件主要 是根据 位于凸模底部 之 外的材料 压 入凹模 所 形成。 如图下图 所示： 江西理工大学应用科学学院毕业设计 5 图 2-2 拉深工艺 （ 2） 切边 工艺 ：五金冲压模具 改修 整成形工序边缘， 让板件 具有一定的直径、高度或 形状的一种冲压工序。 图 2-3 切边工艺 （ 3） 冲孔 工艺 ：将废料沿 着 封闭 的 轮廓 将 材料 分离 出 去 一种冲压工序， 在材料或 者 工件里 冲出 需要 用 的 孔 ，得到有规则的孔 。 图 2-4 冲孔工艺 （ 4） 翻边 工艺 ：沿外形曲线周围将翻成侧立短边的一种冲压工序。 王光坤 GS020 汽车发动机底盖冲压模具的设计与制造 6 图 2-5 翻边工艺 （ 5） 翻孔 工艺 ：沿内孔周围将材料翻成侧立凸缘的一种冲压工序。 图 2-6 翻孔工艺 （ 6） 落料 工艺 ：将材 料的 沿封闭轮廓分离 出 去的 冲压工序， 让 被分离的材料成为工件或者是 工序件， 最后打成客户需要的产品形状 。 图 2-7 落料工艺 （ 7） 整形 工艺 ： 因为 材料 的 流动， 能够 改变工序件形状和尺寸 的 ， 最终 确保 工件精度的一种冲压工序。