1、 基于 solid works 的汽车发动机机盖模具设计 1、课题的来源 课题来源于生产实际，探讨冲压加工中较常见零件的工艺方法和结构设计。课题涉及知识面较广，且设计要求高，对学生的设计能力，特别是思考能力是一个很好的锻炼。课题研究内容包括机械工程科学的力学，材料学，机械原理，机械设计，公差与互换性，机械制造工艺等知识，特别锻炼学生规范性设计的能力。对学生是一个挑战。课题为典型的机械设计类课题，涉及机械知识全面，与工程机械专业方向结合紧密。 2、研究的目的和意义 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
2、客车或轿车上约有 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，模具的开发成本每年大约在 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。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。形状较复杂的覆盖件通常是要经过多道工序的冲压才能完成，然而覆盖件的质量的好坏很大程度上受拉延模质量的控制， 故而拉延模是冲出高品质外观的关键， 因此，大型覆盖件拉延模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。近年来随着研究技术的发展和进一步
3、完善，根据汽车覆盖件模具设计的经验和规则，在 UG 平台上将模板技术和参数化方法应用于汽车覆盖件模具的设中，能够大大地缩短传统覆盖件模具设计的周期，达到快速响应制造。基于 UG 的模具设计与制造技术便由此而来。 随着汽车工业的发展，对汽车覆盖件的要求越来越高，冲压技术和模具是整个过程中的关键，冲压模具的设计分析可以有效的提高产品的质量，减少产品的浪费，缩短加工周期。 该课题是运用 Solid Works 建模软件结合实际应用进行理论分析，对汽车中的发动机机盖覆盖件冲压模的进行设计的一个过程。首先对发动机机盖的 Solid Works 三维数学模型进行了分析，分析了汽车覆盖件及其冲压模的特点及要
4、求，然后完成冲压模具的设计。综合运用了机械设计制造及其自动化专业学生所学的大部分专业知识，是机械制造技术在实际工程等方面的具体应用。 本课题通过对汽车 发动机机盖 模具的设计，研究了模具设计的加工工艺过程，有助于理解各种成型现象及成型过程，为制定优化方案奠定基础。培养学生综合应用所学的流体力 学、模具设计、计算机及应用软件的有关知识，解决工程设计中计算机辅助分析问题的能力。 本课题所要研究内容主要有： 1熟悉 Solid Works，完成汽车发动机机盖模具的（中等以上复杂程度）建模； 2. 熟悉冲压模具设计流程，完成模型的转化和修正；成型参数优化的设计； 3.完成冲压模具设计。 3、 汽车覆盖
5、件的特点和要求 同一般冲压件相比，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。因此，在实践中常把覆盖件从一般冲压件中分离出 来，作为一个特殊的类别加以研究和分析。 3.1 表面质量 覆盖件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。总之覆盖件不仅要满足结构上的功能要求，更要满足表面装饰的美观要求。 3.2 形状
6、尺寸 覆盖件的形状多为空间立体曲面，其形状很难在覆盖件图上完整准确地表达出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描 述。主模型是覆盖件的主要制造依据，覆盖件图上标注出来的尺寸形状，其中包括立体曲面形状、各种孔的位置尺寸、形状过渡尺寸等，都应和主模型一致，图面上无法标注的尺寸要依赖主模型量取，从这个意义上看，主模型是覆盖件图必要的补充。 3.3 刚性 覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀性，往往会使某些部位刚性较差。刚性差的覆盖件受到振动后会产生空洞声，用这样零件装车，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件早期破坏，因此覆盖件的刚性要求不可忽视。检查覆盖件刚性的方法，一是敲打零件以分辨其
7、不同部位声音的异同，另一是用 手按看其是否发生松弛和鼓动现象。 3.4 工艺性 盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。覆盖件的工艺性关键是拉延工艺性。覆盖件一般都采用一次成型法，为了创造一个良好的拉延条件，通常将翻边展开，窗口补满，再加添上工艺补充部分，构成一个拉延件。 3.5 加工工艺 汽车车身外形是由许多轮廓尺寸较大且具有空间曲面形状的覆盖件焊接而成，因此对覆盖件的尺寸精度和表面质量有较高要求。车身覆盖件要求表面平滑、按线清晰，不允许有皱纹、划伤、拉毛等表面缺陷，此外还要求具有足够的刚性和尺寸稳定性。车身表面质量的好坏取决于覆盖件拉伸的 结果，而拉伸模是拉出合格覆盖件的关键。由于影响拉伸件
8、质量的因素主要是起皱、开裂、拉毛和回弹，所以从编制冲压工艺到模具设计都必须认真考虑。模具制造完毕，在拉伸模调试过程中，还必须对拉伸件的起皱和开裂现象进行仔细分析与研究，并采取相应的措施。 拉伸件在拉伸过程中起皱和开裂的原因很多，主要原因有以下几个方面： (1)拉伸模设计工艺性是否合理。 (2)模具加工质量 (表面精度、硬度等 )引起的问题。 (3)压力机精度 (滑块平行度等 )。 (4)板料质量 (厚度超差 )。 拉伸件的工艺性是编制覆盖件冲压工艺首先要考虑的问题，只有设计出一个合理的、工艺性好的拉伸件，才能保证在拉伸过程中不起皱、不开裂或少起皱、少开裂。在设计拉伸件时不但要考虑冲压方向、冲压
9、位置、压料面形状、拉伸筋的形状及配置、工艺补充部分等可变量的设计，还要合理地增加工艺补充部分，正确确定压料面。各可变量设计之间又有相辅相成的关系，如何协调各变量的关系是成形技术的关键，要使之不但满足该工序的拉伸，还要满足该工序冲模设计和制造工艺的需要，并给下道熔边、翻边工序创造有利条件。 3.6 课题研究的内容 本课题通过 CAD/CAE 软件来辅助设计和对设计方案进行优化，选取合理的工艺参数。本课题所要进行的研究内容主要有； 1 确定凹模和型芯的结构，抽心力，确定导向机构，定位机构，退出机构以及校核： 2.熟悉 solid woks 软件，并利用软件完成模具各零部件的结构设计； 3.绘制主要
10、零件的工程图和模具总装图。 4 课题研究的技术路线 5 工作的主要阶段、进度及技术指标 （ 1） 2015 年 12 月 14 日 下达任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。 （ 2） 2015 年 12 月 14 日至 2016 年 1 月 20 日 阅读指定的参考资料及文献 (包括 5-10万个印刷符号与课题或本专业相关的外文资料 )，整理收集资料，明确课题任务，完成两大件：开题报告（含文献综述）和外文翻译 （ 3） 2016 年 2 月 29 日至 3 月 12 日 毕业实习，撰写实习报告 （ 4） 2016 年 3 月 15 日至 5 月 20 日 冲压机选择 结构设计 成型零件
11、的设计 推出机构 冲压 模的建模 ，主要零件绘图，装配图等 编写说明书 冷却系统 导向机构 分型面的选择 完成毕业设计（论文）正文：即设计计算，建模编程、调试程序，绘图，编写毕业设计说明书、完成论文结构的设计和撰写论文，提交初稿及修改论文，包括：论文提纲、理论分析及计算等； （ 5） 2016 年 5 月 23 日至 31 日 整理毕业设计（ 论文）资料，完善并提交成果 （ 6） 2016 年 6 月 1 日至 6 月 3 日 教师批阅、评阅毕业设计（论文）成果 （ 7） 2016 年 6 月 6 日至 6 月 10 日 毕业答辩 6 课题研究的最终目标及完成时间 通过对 注射 工艺的深入研究
12、，结合本专业对材料成型工艺和模具设计知识的掌握，完成 塑料 注塑模 具重要 工艺 参数的 合理选取 ，采用 PRO/E 软件及 AutoCAD软件辅助完成模具各零部件的结构设计及绘制模具总装图、主要零件的工程图。通过对该课题的学习与摸索 ,增强独立处理问题的能力和模具设计的能力。论文最终完成时间是 5 月 20 日。提交的成果包括外文翻译、开 题报告、设计说明书一份，图纸电子档不少于十二 张 。 7 现有条件及必须采取的措施 现有条件：阅读了若干相关文献，对 注塑模 具 有了一定的认识与了解，对机械设计也有了一定的理论基础，掌握了 PRO/E 软件建模方法并具备了一定的计算机有限元分析能力，且
13、具备本课题所必须掌握的软件： AUTOCAD、 PRO/E。 必须采取的措施：由于对 AUTOCAD、 PRO/E 软件的用法还不是十分熟悉，对设计造成了一定的影响与困扰，所以必须加强对 AUTOCAD、 PRO/E 软件的操作刻不容缓，包括操作方法和过程。 参考文献 1模 具实用技术丛书编委会 ,编 . 塑料模具设计与应用实例 . 机械工业出版社， 2010 2蒋昌华主编 .塑料成型工艺与模具设计 .北京理工大学出版社， 2010 3模具实用技术丛书编委会编 . 塑料模具设计与应用实例 . 机械工业出版社， 2010 4肖景容 .冲压工艺学 M.北京 : 机械工业出版社 , 1999. 5鲍
14、益东 . 汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究 :博士学位论文 .吉林 :吉林大学 ,2004. 6沈启彧 ,卫原平 ,王玉国 ,等 .金属板料成形的一步有限元模拟方法 .上海交通大学学报 ,2000. 7江洪 ,魏峥 ,王涛威等 . Solid Works 二次开发实例解析 .北京 : 机械工业出版社 . 2004. 8江洪 , 李仲兴 ,邢启恩等 . Solid Works 二次开发基础与实例教程 .北京 : 电子工业出版社 . 2003. 9吴智华 , 杨其主编 . 高分子材料成型工艺学 .四川大学出版社， 2010 10李永泰，编著 . 悟透 Pro/ENGINEER 野火 4.0 完全自学手册 .电子工业出版社， 2010 11编辑委员会 ,编 .机械工程手册 . 北京 :机械工业出版社 ,1979； 12崔令江 . 汽车覆盖件冲压成形技术 . 北京 :机械工业出版社 . 2003. 13胡家杰 ,主编 . 机械类课程设计、毕业设计与选题精选 机械制造专业 .化学工业出版社，2010 14翻译文献（查取 2014 年 12 月至 12 年 12月间发表的英文文献）
