1、 本科毕业论文 （ 20 届） 复杂钣金件成型模具设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文 I 摘要 模具工业不断发展的今天， CAD/CAM技术以其先进的制造方式已经逐渐成为模具设计制造的主流方式。 钣金件 是 一类重要的工业产品，其外观造型越 来越受到重视，相应的与产品外观造型相关的成型工艺 尤 变得极 为 重要。电脑辅助工程 Pro-E技术已成为 钣金件 产品开发、模具设计及产品加工中这些 疑难点 的最有效的 途径 。 本文以钣金件 冰箱压缩机底板 为例，采用 Pro-E对其结构及其工艺进行了分析。在 AutoCAD
2、软件中对凸模、凹模进行定位形式与结构的设计、冲模导向、安装和有关零、部件的设计以及冲模的整体结构设计。在 Pro-E软件环境下，运用钣金件成型模块，对钣金件模具进行了在前期准备、工件分型、加载标准件，利用 Pro-E软件大大的缩短了研发周期和效益，加快了钣金件的发展 ，从而展现使用 Pro-E模块进行钣金件设计的优越性。 关键词 :钣金件；冰箱压缩机底板；模具设计； Pro-E ；冲压 本科生毕业论文 II ABSTRACT Nowadays, as the mold industry growing, CAD/CAM technology with advanced manufacturin
3、g methods has become the mainstream form of mold design and manufacturing. Sheet metal parts become an important class of industrial products. Appearance is more and more attention. Appearance associated with the product forming process become extremely important disturbance. Aided Pro-E technology
4、has become a sheet metal product development, mold design and processing of these weaknesses through the most effective. This article takes the example of Compressor base of Fridge In the circumstance of Pro-E software, we analysis its structure and process. In the circumstance of AutoCAD software,
5、we design zhe punch and die in the Positioning forms and the design of structure Dies orientation and set up and some parts and design the overall structure of die .With the help of Pro-E , use the sheet metal forming module and on the sheet metal in the mold preparation, the loading type, loading a
6、nd the establishment of standard parts such as cooling and pouring system design and introduced the principle of the design process to show the module using Pro-E sheet metal design superiority. Key words: Sheet Metal; Compressor base of Fridge; Mold Design; Pro-E; Stamping mould 本科生毕业论文 III 目录 摘要 .
7、 I ABSTRACT . II 第一章 绪论 . 1 1.1 选题背景及研究意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 1 1.2.1 钣金件研究现状 . 1 1.2.2 模具制造技术 . 2 1.2.3 计算机辅助设计软件 . 2 1.3 本文主要的研究内容 . 3 第二章 底板工艺分析和冲压设备选择 . 4 2.1 底板特点和工艺分析 . 4 2.1.1 底板分析 . 4 2.1.2 工件及其冲压工艺性分析 . 4 2.1.3 零件形状和技术要求制定工序顺序 . 4 2.1.4 材料性能 . 5 2.2 冲压设备的选用 . 6 2.2.1 冲压的概念 . 6 2.2.2 压力机类型的选择
8、. 6 2.2.3 压力机行程的确定 . 7 第三章 冲压模具设计 . 8 3.1 冲裁的精度和粗糙度 . 8 3.2 冲裁力 . 8 3.3 降低冲裁力的方法 . 9 3.4 卸料力的计算 . 9 3.5 额定压力的确定 . 11 3.6 定位装置 . 11 3.7 压力中心的定位 . 12 3.8 冲裁间隙的选取 . 12 本科生毕业论文 IV 3.8.1 冲裁间隙对冲裁件质量的影响 . 12 3.8.2 合理冲裁间隙值的确定 . 13 3.8.3 定模具刃口尺寸及其制造公差设计原则 . 13 3.9 模具凹、凸模设计 . 13 3.9.1 关于高寿命冲裁凸凹模的设计原则 . 14 3.9
9、.2 凸模、凹模的结构特点和技术要求 . 15 3.9.3 凸模结构设计 . 15 3.9.4 凹模设计 . 16 3.10 导向机构 . 18 3.11 卸料装置设计 . 18 3.12 模架 . 18 3.13 模具的工作过程 . 19 第四章 基于 Pro-E 下钣金件模具设计 . 20 4.1 凸模板设定 . 20 4.2 凹模上模板设定 . 23 总结 . 28 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 29 本科生毕业论文 1 第一章 绪论 1.1 选题背景及研究意义 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称
10、冲压或冲压件）的一种压力加工方法，主要包括冷冲压和热冲压。 冲压模具（简称冲模）是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计制造上，目前正朝着以下两方 面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM 技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 Pro-E 是一种新型的三维造型
11、设计和制造技术，可对模具设计各个环节进行定量计算和数值模拟分析， 将彻底改变传统的模具设计、制造方式。 Pro-E 为钣金件设计环境提供了特殊的特征类型，可通过钣金件的厚度、弯曲半径、弯曲角度和其它材料属性，自动补偿在弯曲区域所发生的拉伸，允许通过创建已成形的钣金件模型来体现设计意图，也允许制造者创建模型的平整形状以用于制作实际模型。 在我国，模具工业是一个技术密集、劳动密集型行业，为了尽快提高钣金件成型模具的设计与制造水平及制品的质量、档次，缩短模具的设计和生产周期，就必须研究通过计算机对钣金件成型模具进行辅助设计和辅助制造。 本课题利用了 Pro-E 软件在钣金件设计上的优点 ：设计在组建
12、中定义了支持结构的钣金零件；在创建模型几何的平整阵列和平整状态，以反映制造和设计模型；创建折弯顺序表，以表示制造过程中使用的折弯顺序、折弯半径和折弯角。以及 Pro-E 在钣金件模具进行辅助设计和辅助制造中，使得对钣金件快速更新起到了很大的促进作用，同时也体现了我国钣金件模具设计制造能力的提高。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 钣金件研究现状 钣金件运用的非常广泛，电力，电信，设备外壳，桥梁，建筑，汽车等各行各业都要用到钣金件，所以各地的钣金厂也很多，当然越发达的城市钣金厂也就越多。，随着越来越多 的领域展开对钣金件的研究。近几年，随着我国机架钣金件半成品行业的发展，机架钣金件半成品生产核
13、心技术应用与研发成为业内企业关注的重点。技术的优劣直接决定企业机架钣金件半成品产品的市场竞争力。了解国内外机架钣金件半成品生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用对于企业提升产品技术规格提高市场竞争力十分关键。 本科生毕业论文 2 在实际工作中，钣金件的展开计算对于工艺人员来说是一项很重要的工作。工艺人员在计算时，要根据不同的情况，如：在折弯时是否有压板，折弯内经与板材厚度比的大小等来查表确定中性折弯线的位移系数，然后根据位移系数确定 中性折弯线半径，最后将中性折弯线半径代人公式计算出折弯处的展开长度。整个计算过程繁琐、效率低且容易出错。 1.2.2 模具制造技术 随着现代化工业和科学技术的
14、发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式的要求愈来愈高，模具的应用也就愈来愈广泛，其适应性也愈来愈强，已成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体系中国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也有进一步的增加。模具行业以 15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具 厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。提高模具标准化程度，估计目前我国模具标准使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处
15、理技术提高模具的寿命。模具热处理和表面处理成为了是否能充分发挥模具钢材材料性能的关键环节。 在我国， 现代航空工业已进入市场经济时代，为了顺应市场，要求我们在飞机设计以及制造方面能够满足市场快速、多变的需求。飞机饭金零件种类众多，许多构型复杂的零件需要制造多套模具才能生产，传 统金属模具制造周期长，完成成形成本高。 1.2.3 计算机辅助设计软件 CAD/CAM 技术可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。 CAD/CAM 技术可以节省时间、提高效率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。 CAD 和 CAM 一体化可显著缩短从设计到制造的周期。 在我国，随着 CAD/CAM 的
16、发展。如今模具 CAD/CAM 技术的优越性已经体现在：无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面， CAD/CAM 技 术的优越性是传统的模具设计与制造方法所不能比拟的。 如今，用来模具设计的软 件主要有 Pro-E、 UG、 Solidworks。 1、 Pro-E 的开发比较早 目前在机加工和模具制造方面使用比较多（特别是日企和台企），其特点在于参数化设计和曲面建模方面的专长。 如今我国更多的利用了 pro/E 的有限元模拟元件分析来解决钣金件成型中的应用。 用 “有限元法 ”对设计产品进行强度计算，并通过计算结果对设计产品进行优化改进是新产品研发过程中不可缺少的环
17、节，随着 CAD/CAE/CAM 等技术的普及，这种方法在缩短新品开发周期及节约成本方面的作用更为凸显。 “有限元法 ”的有效性不仅体现在有限元应用软件本身，更体现在对实际模型进行抽象、简化的过程及结果中，即分析模型的 “ 边界条件 ” 。 2、 UG 软件不仅具有强大 的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序本科生毕业论文 3 支持多种类型数控机床。 3 、 solidworks 软件 是以草绘原点为参考点， Pro-E
18、 则是垂直的四面参考，以及选取的参照。 proe 的基准做的方式更灵活， solidworks 做基准的方式太笨，不够灵活，而且solidworks 的参数化思想不够完全，编程很不方便，而且限制很多， proe 则很开放，可以输入各式各样的方程式，以取得相应该的图形 solidworks 是法国著名的公司达索的旗下产品，就是哥哥和弟弟的关系。 CATIA 大名鼎鼎，著名的空客和幻影战斗机以及北京的鸟巢都出自 CATIA 之手，其曲面建模能力堪称第一，但学习起来也很花精力，并且使用目前还是比较小众化。 本文以 Pro-E 软件为辅助，选择依据为此软件有对用的钣金件模块且在钣金件模具设计中，以其造
19、型比较好，逆向工程等用的比较多，界面的功能安排不多，容易造型。 Peo-e 针对模具的解决方案及模具设计和制造的整个流程，根据模具设计与制造的一般顺序提供模拟 整个设计及制造的过程。 1.3 本文主要的研究内容 本文以设计底板成型模具为内容，围绕此展开对各个领域的研究。 1、底板结构设计分析以及冲压设备的选用。 2、凸模、凹模的结构特点和技术要求，以及凸、凹模在制造中的工艺过程。冲裁模设计与制造技巧和工艺分析。 3、利用 Pro-E 在钣金件模具设计方面的优点，对凹、凸模进行一次模具设计。 在此过程中包括：学习研究 产品设计 -坯料尺寸成本核算以及成形可行性预估 -模具设计-模具试制 -试模
20、-调整成型参数 -试模 -不断重复 的过程。 本科生毕业论文 4 第二章 底板工 艺分析和冲压设备选择 2.1 底板特点和工艺分析 2.1.1 底板分析 电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成。在制冷系统中，主要组成有压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管节流器四部分，自成一个封闭的循环系统。 大型的厂家整个过程是在流水线上完成的，那就是先把底板装好的，再从侧面的维修口装入。不过，很多小厂为了图简便，都是先把压缩机、风机等安装在底板上再装入柜体。 考虑到许多电冰箱在非工作情况下，出现噪音，有可能会是底板不牢固， 压缩机底座固定减振胶垫受力不均或螺栓松动 ， 应调整、拧紧连接部分螺栓和更换失去弹力的
21、 垫圈 。 针对一些问题点，结合实际情况考虑分析。本次设计的底板是经过结合压形、冲孔、翻边翻孔、切边成形的复杂零件。冲压件尺寸精度高，尤其是四个安装卡位精度要求高，孔的位置公差要求一般，表面粗糙度一般，互换性能好。具有强度高、刚性好的特点。且适合大批量生产。 2.1.2 工件及其冲压工艺性分析 首先确定的是底板是薄板件，此工件由于需要装载压缩机，因此对于四个安装孔的位置要求比较高，四个安装卡位的位置是用来装配的，为了压缩机与底板整体结构来说，定位和形状的精度都很严格。其他的尺寸和表面粗糙度要求一般。因此四个安装 孔是一个重点。 首先确认底板平面结构图 2.1： 图 2.1 底板平面结构图 2.
22、1.3 零件形状和技术要求制定工序顺序 在凸模和凹模方面，通常会出现过多的毛刺。因此为了有效的除去过多的毛刺，应该尽量减少凸模和凹模之间的刀口间隙，装配间隙要控制的合理顺便还可以设置下更好的脱料装置。 本科生毕业论文 5 凸模采用衬套，凹模采用成型冲头，周壁采用翻边模（图 2.2）。 图 2.2 模具基本结构 1上模板 2上模 3下冲头 4压料板 5下模 6下固定板 7下模板 8支撑柱 9退料顶板 10顶杆 11、 13、 15 16、 17、 18内六角螺钉 12滚珠导柱 14模脚 经过对底板的结构分析，共归纳为 3 个可行性方案。 方案 1：采用压形、切边、冲孔、翻边翻孔成形。 其优点：工
23、序分散、工件尺寸精度高，特别孔的定位尺寸精度高。 其缺点：工序分散，占用设备和人员比较多。 方案 2：采用压形、切边冲孔、翻边翻孔，冲孔成形。 其优点：工序分散、模具制造、装配简单。其中成形、冲孔决定了零件的总体形状和尺寸。 其缺点：孔的定位一定要准确，否则孔的定位尺寸不能保证。 方案 3：采 用落料、压形冲孔复合模、翻边翻孔成形。 其优点：工序集中，占用设备和人员少。 其缺点：模具制造、装配复杂、体积大、重量重、模具制造成本高。 综合分析，以上的方案都是可行的，可是考虑到各种方案各自带来的效益，需经过对比，底板的制造成本跟带来的利润，底板模具的占用空间和对设备的要求、员工人数、维护以及改造等相关问题的实际情况， B 方案最好，故选用。 2.1.4 材料性能 表 2.1 材料性能 上模板 A3 上模 45# 压料板 45# 下模 45# 下模固定板 A3 下模板 A3
