仪表板安装支架模具设计.doc

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1、安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）安徽工程大学本科毕业设计（论文）专 业：材料成型与控制工程 题 目：仪表板安装支架3模具设计 作 者 姓 名： 导师及职称： 导师所在单位：机械与汽车工程学院 二O一一年 六 月 一 日安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书 2011 届 机械与汽车工程 学院 材料成型与控制工程 专业学生姓名： 毕业设计（论文）题目中文：仪表板安装支架3模具设计英文：MOLD DESIGN OF BRKT 3 INSTRUMENT PENEL FRAME 原始资料1汽车钣金数模如下图，（材质ST13，t=2.0）隶属于：仪表板骨架安装总成。2李建军，李德群主编 模具设计基础

2、及模具CAD M机械工业出版社，20053邓明等编著现代模具制造技术M化学工业出版社，2005 毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义：汽车钣金结构复杂，该件使学生能比较好的了解简单的汽车覆盖件的成型工艺及工艺要求，熟悉冷冲模具设计工艺，训练学生的机械设计能力。可使学生掌握简单的钣金的模具设计。2、本课题研究的主要内容：研究该汽车覆盖件的的成型工艺，并对该工艺的可行性进行分析，然后根据分析的可行性工艺设计出适合该覆盖件的冲压模具。其中包括绘制模具的总装图，重要模具零件的工程图等。3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）上下模的模具图、重要部品零件的设计图纸和模具的总装图。（3）至

3、少一篇引用的外文文献及其译文；（4）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。指导教师（签字） 教研室主任（签字） 批 准 日 期 接受任务书日期 完 成 日 期 接受任务书学生（签字） 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）汽车仪表板支架3模具设计摘 要汽车车体覆盖件模具设计与制造是整个汽车行业中最关键的部分, 也是占用汽车开发周期最长的部分。因此, 缩短汽车车体覆盖件模具设计与制造周期对于提高汽车的开发和设计有着极为重要的现实意义。 本次设计对汽车仪表板支架3 进行冲压模具设计，对该零件进行冲压工艺分析和有关工艺计算，确定合理的冲压工艺方案，设计冲压工序的三套模具，正确的选用标准模架，使用UG

4、三维绘图软件绘制模具三维图，对冲压结构进行了工艺分析。明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。；根据三维图绘制模具二维装配图和零件图。 通过对汽车仪表板支架3 的冲压模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。关键词：汽车覆盖件；冲压；模具；机械；制造；模具设计 MOLD DESIGN OF BRKT 3 INSTRUMENT PENEL FRAMEABSTRACT Auto bodywork covers a mold design and manufactu

5、ring is the key to the entire automotive parts, also occupies the longest period of development of the auto parts. Therefore, shorten the auto body covering mould design and manufacturing cycle to raise the development and design of a very important practical significance. The design of brkt 3 instr

6、ument penel frame, stamping mould design for the parts stamping process analysis and relevant technical calculation, the determination of reasonable design of stamping process program, three sets of mould pressing procedure, the correct selection criteria formwork, using UG software rendering 3d gra

7、phics for stamping mould three-dimensional graph, the process analysis. Structure, Clear the design ideas, stamping forming process and to each specific parts of the detailed calculation and test. So the structure is designed to ensure reliable mould, working with other components. , Based on 3d dra

8、wing die assembly drawing and 2d. Based on the brkt 3 instrument penel frame, consolidate and stamping mould design, deepen the knowledge obtained satisfactory effect, achieve the expected design intent. Key word: punching；die；machincal；manufacture；die design 目 录摘 要IABSTRACTII插图清单IV表格清单V引 言- 1 -第1章

9、绪论- 2 -1.1 课题研究的意义- 2 -1.2 冲压模具的发展状况- 2 -1.3 冲压模具的发展趋势- 3 -1.4 小结- 4 -第2章 成形工艺分析和工艺方案的确定- 5 -2.1 冲压的基本工序及模具类型的选择- 5 -2.2 冲模设计与制造的程序- 6 -2.3 零件的工艺分析- 6 -2.4 零件展开计算及排样设计- 7 -2.5 确定工艺方案- 9 -2.6 小结- 9 -第3章 落料、冲孔复合模的设计- 10 -3.1 模具结构型式的确定- 10 -3.2 冲压力的计算- 11 -3.3 确定模具的压力中心- 12 -3.4 冲模闭合高度的确定- 12 -3.5 凸、凹模

10、刃口设计- 13 -3.6 凸、凹模结构设计- 16 -3.7 定位零件的设计- 19 -3.8 标准模架的选择- 20 -3.9 模座- 22 -3.10 固定零件- 23 -3.11 导柱和导套- 24 -3.12 卸料和压料零件的设计- 25 -3.14 冲压设备的选择- 27 -3.15 模具的装配- 27 -3.16 小结- 29 -结论与展望- 30 -致 谢- 32 -参考文献- 33 -附录A:外文文献翻译- 34 -附录B: 列入的主要参考文献的题录及摘要- 39 -插图清单图2-1 汽车仪表板支架3示意图8图2-2 零件尺寸图9图2-3零件排样图10图3-1 落料、冲孔复合

11、模示意图12图3-2卸料力、顶件力、推件力示意图13图3-3冲裁间隙示意图16图3-4圆形凸模示意图19图3-5 冲孔凸模示意图20图3-6 凹模刃口形式示意图20图3-7 凹模外型尺寸21图3-8挡料销示意图22图3-9标准模架示意图23图3-10中间导柱模架示意图24图3-11 中间导柱上模座示意图24图3-12 中间导柱下模座示意图25图3-13 模柄的结构形式示意图26图3-14 A型导柱示意图26图3-15 A型导套示意图32图3-16弹性卸料装置示意图33图3-17推杆示意图34表格清单表3-1 卸料力、推件力、顶件力系数14表3-2系数K的数值30表3-3 复合模的装配流程30-

12、 41 -引 言毕业设计是大学四年所学知识的总结，也是对我们能力的一次考验。大学四年里，我们学到了很多的知识，但这些知识与我们未来所走的路有多大的关系却是我们不知道的。而毕业设计的目的就是让我们明白在大学四年中学到的知识真正的用途在哪儿，让我们加深对所学知识的理解与运用，为以后的工作学习打下良好的基础。我这次毕业设计的课题是汽车仪表板支架3（加强件）模具设计，通过对这汽车钣金件模具的设计将我们大学四年学到的理论知识窜起来，加深我们对模具设计方面知识的理解。同时独立地完成模具设计的每一项工作，熟悉掌握模具设计的一般步骤，熟悉相关设计规范、手册及标准，提高自己动手动脑、自主学习的能力。本次毕业设计

13、主要是模具设计，而模具设计为重点为落料、冲孔复合模这个部分，主要包括工艺计算、模具结构形式、模具闭合高度、模架选择、凸、凹模设计、模具主要零部件设计、压力机选择等内容。本次设计采用CAD和UG软件作为辅助软件。本次设计从成形工艺性分析到模具设计是一个完整的设计过程，通过毕业设计巩固了以前所学知识，熟悉运用机械设计规范和零件标准，初步掌握模具设计的基本方法与步骤，了解模具的具体结构，进一步提高和训练绘图技巧，包括使用计算机绘制机械图及有关结构计算，为以后的学习工作打下良好的基础。在设计过程中应注意的问题是模具结构的设计及各种标准件的选用。落料、冲孔复合模的设计主要解决以下问题：工艺计算，凸、凹模

14、和凸凹模设计，模具闭合高度，各种标准件的选用，冲压设备选择。成形模的零件大多非标准件，重点也是难点在于上、下模的设计。、第1章 绪论1.1 课题研究的意义汽车仪表板支架3是汽车仪表板支架的加强件之一。仪表板支架的加强件有很多，通常来说越是质量好的汽车，其仪表板支架的加强件就越多。比如说高档汽车，它的仪表板支架加强件会比抵挡汽车多出很多，精度也会比奇瑞QQ高出出很多。这是因为仪表板支架的工作环境在大多数的情况下是封闭晃荡的，如果仪表板支架的加强件数目不够，精度不高，那么就会导致仪表板不稳定，当汽车受到强烈的撞击时，仪表板可能就会损坏，进而造成仪表的损坏。所以说研究设计汽车仪表板支架加强件对提高汽

15、车质量有着重要的作用。1.2 冲压模具的发展状况改革开放以来，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。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、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

16、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，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，特别是汽车仪表板支架加强件模具。由于结构简单，精度要求也不高，许多汽车公司模具厂已能独立生产这种模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在汽车仪表板支架加强件

17、模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高汽车仪表板支架加强件模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 虽然中国汽车仪表板支架加强件模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CA

18、D/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.3 冲压模具的发展趋势汽车仪表板支架模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术 汽车仪表板支架模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CA

19、E技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了汽车仪表板支架模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速

20、数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在不久将来将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度 我国汽车仪表板支架模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件

21、使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 (6)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理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工

22、系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1.4 小结本章主要介绍了本次毕业设计课题研究的主要内容及其意义，冲压模具发展现状及其趋势。整个过程的顺利进行都是建立在这些基础知识之上的，因此对这些基本知识的了解对后面的研究工作是有重要意义的。第2章 成形工艺分析和工艺方案的确定2.1 冲压的基本工序及模具类型的选择通过对汽车仪表板支架3的形状和结构进行分析，可以得出要生产该汽车钣金件需要的冲压基本工序为落料和冲孔。模具类型通常分为以下3种1）单工序冲模这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一次冲压工艺工序。一般均以其完

23、成的冲压工艺工序的名称来命名：如只进行冲孔的称之为冲孔模。这种模具的优点是生产出来的汽车钣金件的精度较高，模具使用寿命较长。但如果采用此类型冲模，所要的模具就有两套，这就大大增加了生产成本和生产周期。在实际生产中，这种单工序冲模生产汽车钣金件的效率也不高，所以汽车厂很少采用这类模具进行生产形状小，结构简单的钣金件。所以此次设计不采用单工序冲模。2)连续模（亦称多工序连续模）这种模具是在压力机一次行程中，在模具的不同工位上，能同时完成两个或两个以上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别由将连续模分为：多工位连续冲裁模、多工位连续复合模两种。连续模只有冲裁工位的，即只进行切口、落料等属于冲

24、裁作业的工位，称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中，除了冲裁作业外，还有拉深或弯曲、成形；包括翻边、冲挤、压印等属于冲裁式复合模。该类模具可以大批量生产结构复杂的钣金件，但由于在生产过程中板料处于不同的位置，所以它的生产精度不高。而且连续模通常体积较为庞大，生产成本较高，生产周期较长，在实际生产中如果钣金件的精度要求较高，生产批量小的话，通常不采用连续模进行生产。3）复合模该类模具仅一个工位，在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步，根据这类模具完成的冲压工步的类别，可将其分为：冲裁式复合模、综合式复合模两种。冲裁式复合模只完成冲裁作业，最常见的是冲孔-落料复合模。如果连续诸工位中

25、，除了冲裁作业外，还有拉深或弯曲、成形任意或一个以上变形工步的复合模，通常称其为综合式复合模、多工位连续式复合模。在复合模中，根据凸凹模所处的位置又可分为正装式复合模和倒装式复合模两种。正装式复合模的凸凹模位于上模座，这种模具类型使用的不多，而倒装式复合模的凸凹模位于下模座，实际生产中，大多数的工厂都会都会采用这种类型的模具进行生产。由于是在同一个位置进行冲压，所以复合模生产出来的钣金件的精度比较高。在生产复合模时所要的材料也较少。对于中小批量的汽车钣金件，生产效率也较高。但其内部的结构通常比较复杂，在生产结构过于复杂的零件时可能会导致其寿命的降低。汽车仪表板支架3（加强件）的结构简单对称，实

26、际生产中要求的精度较高。由于要与生产的汽车配套，所以属于大批量生产。同时在生产之中还必须要考虑模具的生产效率的问题。再结合以上三种类型模具的优缺点，所以汽车仪表板支架3的模具类型选择倒装式冲孔-落料复合模。2.2 冲模设计与制造的程序由于国内目前正处在市场经济的管理体制与生产组织形式正在逐步改革和健全过程之中，故目前国内对冲模设计与制造的程序，尚无固定的标准模式，该件所属车型的模具设计要求采用日本富士重工的设计标准。整个模具制造过程大致可分为如下七个阶段：（1）冲压设计：提供冲件图及技术要求；（2）编制冲压工艺文件：冲压工艺卡、冲压工艺手则、工序质量分析表、工序质量控制图等；（3）冲模设计：复

27、合工艺要求，结构合理，制造容易的整套冲模图纸；（4）冲模制造：按冲模图纸制造的冲模，其零件全部合格且冲出件符合冲件图要求，冲模经验合格证，方可交付使用；（5）试模验证：新冲模须经冲件设计，冲压工艺编制人员、冲模设计者、使用单位、专职检验员、安全员等有关人员共同参加，进行试模考核与验证，合格后方可算验证通过。（6）投产使用试模验证：新冲模交付使用必须有冲模验证单等随行文本。并要在使用过程做投产、维修、出现与解决的问题等记录工作。（7）维修保管：每次使用完成，必须将最后冲制的样件拴在模具上，同上述填写好的技术档案及有关记录一并送检后入库。需要修理至合格后方可入库保管备用。2.3 零件的工艺分析仪表

28、板支架3属于汽车内钣金件，与一般冲压件相比较，具有材料薄、形状复杂等特点，其厚度为2.0mm，材料多采用ST13钢板冲压而成。2.3.1零件材料分析工件的材料为ST13，：ST-钢（STEEL）、13-冲压级冷轧薄钢板，为德国标准DIN，属碳素结构钢板，材料可从上海宝山钢铁公司购得。ST13的主要化学成分（）为C 0.08;Mn 0.45;P 0.030;S 250 MPa,抗拉强度：270 MPa 370 MPa 伸长率 (%)：32.0,硬度：0.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630

29、.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金、纯铜、黄铜0.0250.08 0.020.060.30.070.030.09由表3-1查得，取K卸=0.045，K推=0.05，K顶=0.06，所以 K卸=0.045163.347.035kNK推=0.055163.34=8.98 kNK顶=0.06163.34=9.8 kN 冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。本次设计采用弹性卸料装置和下出料方式，因此总压力 K卸K推F= 7.035+8.98+163.34=179.335 kN这一工艺

30、需要的总冲压力为179.335 kN，冲裁时压力机的公称压力比计算的冲压力大30%左右，从公称压力来说我们选择的是250KN的压力机，其具体的型号要等后面的计算来定。3.3 确定模具的压力中心一副模具的压力中心就是这副冲模各个压力的合力作用点，一般都指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。否则冲压时会产生偏心载荷，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，这不仅降低了模具和压力机的使用寿命，而且，也影响冲裁件的质量，因此必须计算其压力机中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心，对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具，其压力机中心的计算，是采用平行力系合力作用线的求解方

31、法，即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。仪表板支架3的形状简单对称，所以它的压力中心就是其几何中心。3.4 冲模闭合高度的确定冲模结构的外形尺寸必须与所选的压力机相适应。冲模的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座的上顶面与下模座的下底面间的距离H。压力的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上端面间的距离。而装模高度是可调的，当连杆调至最短时为压力机的最大装模高度Hmax；连杆调至最长时为最小装模高度Hmin。冲模的闭合高度应介于最大装模高度及最小装模高度之间，一般取：（Hmax-H1）-5mm=H=（Hmin-H1）+10mm 式中Hmax -压力机最大的闭合高度（m

32、m）； Hmin -压力机最小的闭合高度（mm）； H1-压力机垫板厚度（mm）； H-模具的闭合高度（mm）。当模具的闭合高度大于压力机的最大闭合高度时，模具无法在压力机上安装，冲模不能在该机床上使用，必须选取其他压力机。当模具的闭合高度小于压力机的最小闭合高度时，可以在压力机上再加垫板来使用。按富士模具设计标准设计中各零件厚度如下：（1）下模座厚度为50mm；（2）凸凹模固定板厚度为25mm；（3）卸料板厚度为25mm；（4）上模座厚度为50mm；（5）上垫板厚度为20mm；（6）凸模固定板厚度为25mm；1. 落料、冲孔复合模的闭合高度为：239mm。标准模架的参考闭合高度：、满足（Hm

33、ax-H1）-5mm=H=（Hmin-H1）+10mm式。另外，模具的其他结构尺寸也必须与压力机配合。3.5 凸、凹模刃口设计凸、凹模刃口的设计是模具设计中最为重要的一个环节，刃口设计的好坏直接关系着模具的使用寿命长短和冲裁精度高低。3.5.1 凸、凹模设计原则由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料产生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使用间隙越用越大